環(huán)境工程概論2010(水處理二)課件

1、固體地球及地殼的元素重量百分比固體地球中主要的元素和地殼中含有的絕大多數(shù)相似，但固體地球中鐵的含量占有很大的比例。地殼的化學(xué)元素地殼巖石中元素絕對(duì)豐度與人體血液中元素濃度的比較元素的原子序數(shù)(N)豐度值氧垂曲線污水自 凈氧垂曲線按照處理程度劃分，城市廢水處理技術(shù)分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和三級(jí)處理。 一般進(jìn)行某種程度處理的廢水均需經(jīng)過前面的處理步驟。預(yù)處理的目的是保護(hù)廢水處理廠的后續(xù)處理設(shè)備。 防止污染物干擾廢水處理廠的運(yùn)行，包括影響污泥的利用與處置； 防止污染物直接通過處理設(shè)備 或使這些設(shè)備無法運(yùn)轉(zhuǎn)； 增加城市與工業(yè)廢水及污泥再循環(huán)與利用的機(jī)會(huì)。第二章 水污染與控制第三節(jié) 城市廢水處理系統(tǒng)工業(yè)廢

2、水預(yù)處理：城市或工業(yè)廢水中可能含有有毒物質(zhì)，而廢水的收集與處理系統(tǒng)并不是針對(duì)這些物質(zhì)來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。當(dāng)這些物質(zhì)未被去除時(shí)則影響出水水質(zhì)，若被去除則沉積在污泥中，使污泥成為了有害固體廢物，影響污泥的進(jìn)一步處理或資源化利用。一級(jí)處理的主要目標(biāo)是通過沉降或氣浮去除水中的固體污染物。 典型的一級(jí)處理可去除60%的懸浮固體及35%的BOD5，但無法去除溶解性有機(jī)物。二級(jí)處理的主要目的是去除一級(jí)去除出水中的溶解性BOD5，并進(jìn)一步去除懸浮固體物質(zhì)。二級(jí)處理主要為生物過程。 在合適的天然條件下，在受納水體中會(huì)發(fā)生同樣的生物過程。 二級(jí)處理工藝可在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)分解有機(jī)污染物，是利用理化原理設(shè)計(jì)用來加速分解的過

3、程?？梢匀コ?85%的BOD5和懸浮固體物質(zhì)。 二級(jí)處理工藝，無法顯著地降低氮、磷或重金屬。難以完全去除病原菌和病毒城市廢水處理系統(tǒng)當(dāng)二級(jí)處理無法滿足要求時(shí)，需進(jìn)行三級(jí)處理。 可能使用化學(xué)處理或過濾方法(就象在二級(jí)處理的末端加上 一個(gè)水處理廠)，或?qū)⒍?jí)處理的出水灌入土壤中，利 用土壤-作物系統(tǒng)去除污染物,可以去除: 99%的BOD5、磷懸浮固體和細(xì)菌，以及95%的含氮物質(zhì)三級(jí)處理過程和土壤處理系統(tǒng)除常用于進(jìn)一步處理二級(jí)處理出水外，也可用于取代傳統(tǒng)的二級(jí)處理過程。廢水中的污染物一部分被分解成無害的二氧化碳和水， 而另一部分從廢水中去除后成為固體物，即污泥。因此，為控制污染將不得不對(duì)污泥進(jìn)行進(jìn)

4、一步的處理與處置。城市廢水處理系統(tǒng)第四節(jié) 物理處理法為保護(hù)廢水處理廠的設(shè)備，將一些設(shè)施與構(gòu)造物放在一級(jí)處理操作前，由于通過這些設(shè)施降低BOD5的效果很有限，因此稱其為預(yù)處理,主要采用物理方法，即過濾法、沉淀法、氣浮法等。 一、 過 濾 法一）格柵廢水進(jìn)入處理廠遇到的第一個(gè)設(shè)施通常就是格柵。目的：去除會(huì)阻塞或卡住泵、閥及其它機(jī)械設(shè)備的大顆粒物質(zhì)，下水道廢水中的破布、木材及其它顆粒較大的物質(zhì)被格柵去除。以機(jī)械方式清除格柵上的攔截物。定期填埋。格柵操作平臺(tái)人工清除柵渣的固定式格柵及布置位置一）格柵 格柵的種類有粗柵、細(xì)柵，人工清渣格柵、機(jī)械清渣格柵。 一般，粗柵有3575mm的較大間隙，在前； 細(xì)柵

5、有1535mm的間隙，在后。 人工清渣格柵的間隙為2550mm，流過渠道的設(shè)計(jì) 速率在0.30.6m/s，人工清渣格柵適宜于中、 小廠,很少使用。 物理方法-過濾法 一）格柵 格柵的種類有粗柵、細(xì)柵，人工清渣格柵、機(jī)械清渣格柵。 一般，粗柵有3575mm的較大間隙，在前； 細(xì)柵有1535mm的間隙，在后。 人工清渣格柵的間隙為2550mm，流過渠道的設(shè)計(jì) 速率在0.30.6m/s，人工清渣格柵適宜于中、 小廠,很少使用。 機(jī)械清渣格柵的間隙范圍在540mm，流過渠道的最 大速度在0.61.2m/s，最小速度在0.30.6m/s， 以避免沙礫累積。適宜于大廠。為方便格柵清淤或修理時(shí)備用，一般至少

6、設(shè)置2個(gè)。 接下來，介紹幾種格柵的工作原理：物理方法-過濾法 二）篩網(wǎng) （孔徑一般小于5mm） 某些懸浮物用格柵不能截留，也難通過重力沉降去除，常給后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備帶來麻煩，可采用篩網(wǎng)過濾來分離和回收。 去除對(duì)象：紡織、造紙、制革、洗毛等一些工業(yè)廢水中含有細(xì)小纖維狀的懸浮物質(zhì)，如棉布毛、化學(xué)纖維、紙漿纖維、禽羽獸毛、藻類等稍細(xì)小的雜物和殘?jiān)?，粒徑幾幾十毫米?結(jié)構(gòu)形式：篩網(wǎng)由金屬絲織物或穿孔板構(gòu)成。 孔徑小于5mm的篩網(wǎng)主要用于工業(yè)廢水的預(yù)處理，它可將大于3mm的漂浮物截留在網(wǎng)上。 孔徑小于0.2mm的細(xì)篩網(wǎng)則用于處理后出水的最終處理或用于回用前 裝置類型：轉(zhuǎn)鼓式、旋轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)盤式、水力篩網(wǎng)

7、、振動(dòng)篩網(wǎng)和微濾機(jī)等。物理方法-過濾法 物理方法-過濾法 振動(dòng)網(wǎng)篩導(dǎo)水葉片靠水力作用旋轉(zhuǎn)物理方法-過濾法 二）篩網(wǎng)轉(zhuǎn)筒式篩網(wǎng)，分為外進(jìn)水轉(zhuǎn)筒篩網(wǎng)、內(nèi)進(jìn)水轉(zhuǎn)筒篩網(wǎng)。進(jìn)水出水渣槽旋轉(zhuǎn)筒蒸汽或高壓空氣管篩網(wǎng)物理方法-過濾法 二）篩網(wǎng)柵/槽渣的處理 格柵截留的污物稱為柵渣，含水率70%-80%。 柵渣應(yīng)妥善處理： （1）如填埋、焚燒、堆肥或與其它污泥混合后進(jìn)行消化處理，或城市垃圾一起處理； （2）將污染物粉碎后送回污水處理廠進(jìn)口； （3）當(dāng)有回收利用價(jià)值時(shí)，有的可直接回用（如紙漿纖維）、有的可送至粉碎機(jī)或破碎機(jī)磨碎后再用； （4）對(duì)于大型系統(tǒng)，可采用焚燒徹底處理。物理方法-過濾法 一）沉淀的定義 當(dāng)懸

8、浮物密度大于水時(shí)，懸浮顆粒在重力作用下，懸浮物 下沉,從水中分離的過程稱為沉淀。 實(shí)現(xiàn)懸浮顆粒與水分離的構(gòu)筑物或設(shè)備稱為沉淀池或澄清池 沉淀池中，在一定時(shí)間內(nèi)沉淀下來的顆?？梢员蝗コ?。沉淀池 通常為矩形或圓形，水流可以是輻流式或上流式。盡管沉 淀池的形式不同，但是其設(shè)計(jì)上一般分成四個(gè)區(qū)域：進(jìn)水 區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)和污泥儲(chǔ)存區(qū)。 設(shè)置進(jìn)水區(qū)的目的是使水流均勻分布，且使懸浮顆粒通過截面 進(jìn)入沉淀區(qū)。進(jìn)水區(qū)包括一系列進(jìn)水管和擋板。擋板設(shè)置在 沉淀池1m以下并延伸到池底。在擋板系統(tǒng)后面，水流依進(jìn)水 構(gòu)造的不同，呈現(xiàn)不同的流動(dòng)形式，在某些點(diǎn)水流呈均勻分 布且水的流速減慢到沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)流速。在這些點(diǎn)，進(jìn)水

9、區(qū) 終止，沉淀區(qū)開始。 二、沉淀法物理方法 二）沉淀去除的對(duì)象及構(gòu)筑物 砂粒 化學(xué)沉淀 混凝絮體 生物污泥 污泥濃縮 沉砂池濃縮池沉淀池物理方法-沉淀法 三）沉淀池的位置及作用 A、作為處理系統(tǒng)的主體； B、工藝流程主體處理單元之前預(yù)處理； C、工藝流程主體處理單元之后； D、污泥處置。（1）城市污水 處理工藝:（2）高濃度 有機(jī)廢水 處理工藝:（3）含鉻廢水處理工藝：物理方法-沉淀法 顆粒的沉淀類型通常分為以下四種分離沉淀/I型沉淀：顆粒以一定的沉降速率獨(dú)立地沉淀。這些顆粒在沉淀過程中互不干擾，其形狀、尺寸和質(zhì)量均不會(huì)改變，下降速率也不改變。即顆粒以單一的形態(tài)沉降且在沉降期間不會(huì)發(fā)生絮凝或被

10、其它顆粒粘附。離散性顆粒,沉速不變。例如沙與礫石的沉淀，常見于沉沙池、預(yù)沉池中。混凝沉淀/II型沉淀：沉淀過程中顆粒會(huì)發(fā)生絮凝作用，其形狀、尺寸和質(zhì)量會(huì)不斷地改變，下降速率也會(huì)變化。絮凝性顆粒，沉速增大。常見于鋁、鐵的混凝過程、初級(jí)沉淀池、二沉池等。物理方法-沉淀法 四）沉淀類型物理方法-沉淀法 區(qū)域沉淀/III型沉淀：/擁擠或分層沉淀顆粒在區(qū)域沉淀中具有較高的密度(大于1000mg/L)，沉淀中顆粒間相互干擾，沉速降低，顆粒碰撞互相 “凝聚”而共同下沉，形成一明顯的泥、水界面。清楚地呈現(xiàn)出澄清區(qū)和污泥區(qū)。沉淀過程實(shí)質(zhì)是泥、水界面下降的過程。如：二沉池的上部；污泥濃縮池上部。壓縮沉降/型沉淀：

11、當(dāng)懸浮物濃度很高、顆?；ハ嘟佑|、互相支撐，擠成團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)。在上層顆粒的重力作用下將下層顆粒間的水?dāng)D出，使顆粒群濃縮。例如：二沉池污泥斗;濃縮池底部。四）沉淀類型五）沉淀法的應(yīng)用物理方法-沉淀法 給水處理： 經(jīng)混合、絮凝之后的原水進(jìn)入沉淀池中除去大部分懸浮物和膠體物質(zhì)。廢水處理： 預(yù)處理：如沉砂池，去除沙礫、果殼等顆粒物。 初沉池：去除相當(dāng)一部分懸浮物。 二沉池：去除生物膜、活性污泥。 濃縮池：使污泥進(jìn)一步濃縮。六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 1、沉砂池沉砂池的作用：去除污水中的沙子、煤渣等顆粒物，以免這些雜影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。沉砂池的分類-有三 平流式沉砂池： 豎流式沉砂池: 曝

12、氣沉砂池:平流式沉砂池物理方法-沉淀法 六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 沉砂池的分類 平流式沉砂池： 構(gòu)造：入流渠、出流渠、 水流部分和沉砂斗組成。 兩端應(yīng)設(shè)有閘門，以控制 水流;由于污水流量在 運(yùn)行時(shí)變化較大，為 了調(diào)節(jié)流速，設(shè)計(jì)時(shí) 一般采用2座或以上的平流式沉砂池，在不同水量時(shí)組合 使用。 在池的底部設(shè)置12個(gè)貯砂斗，下接排砂管。 優(yōu)點(diǎn)：截留效果好,工作穩(wěn)定,構(gòu)造簡單,排砂方便。 缺點(diǎn)：不適應(yīng)流量變化,較少使用 六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 曝氣沉砂池: 構(gòu)造: 長型渠道，在 一側(cè)設(shè)置曝氣管。 優(yōu)點(diǎn): 對(duì)沙礫有淘洗作用,沉砂中有機(jī)物含量低于5%； 具有預(yù)曝氣、脫臭等作用；適應(yīng)水量

13、變化。 缺點(diǎn): 能耗大、氣味 大。六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 1、沉砂池 平流式沉砂池： 豎流式沉砂池: 曝氣沉砂池: 2、沉淀池 豎流式沉淀池 (原理同豎流式沉砂池) 平流式沉淀池 輻流式沉淀池 斜流式沉淀池結(jié)構(gòu)：豎流式沉淀池多為圓形，直徑介于4-7m之間。沉淀池的上部為圓筒形的沉淀區(qū)，下部為截頭圓錐狀的污泥區(qū)，中間為緩沖層。六）沉淀/砂池簡介豎流沉淀池特點(diǎn) 豎流沉淀池水流方向與顆粒沉淀方向相反，其截流速度與水流上升速度相等。 （1）當(dāng)顆粒發(fā)生自由沉淀時(shí)，其沉淀效果比平流式沉淀池中低得多。 （2）當(dāng)顆粒具有絮凝性時(shí)，則上升的小顆粒和下沉的大顆粒之間相互接觸、碰撞而絮凝，使粒徑增大，沉

14、速加快。 （3）沉速等于水流上升速度的顆粒將在池中形成一懸浮層，對(duì)上升的小顆粒起攔截和過濾作用，因而沉降效率比平流沉淀池高。物理方法-沉淀法 六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 2、沉淀池平流式沉淀池六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 2、沉淀池輻流式沉淀池 輻流式沉淀池是直徑較大（20-30m）的圓池，最大直徑可達(dá)100m。中心深度為2.5-5.0m，周邊深度為1.5-3.0m。六）沉淀/砂池簡介中心進(jìn)水周邊進(jìn)水進(jìn)水方式排泥方式輻流式沉淀池大多數(shù)采用機(jī)械刮泥，將污泥收集到中心泥斗，通過靜壓力或污泥泵排出，刮泥機(jī)一般每小時(shí)轉(zhuǎn)2-4周。物理方法-沉淀法 2、沉淀池輻流式沉淀池六）沉淀/砂池簡介2

15、、沉淀池 輻流式沉淀池物理方法-沉淀法 六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 2、沉淀池 輻流式沉淀池六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 2、沉淀池 輻流式沉淀池六）沉淀/砂池簡介進(jìn)水區(qū)分離區(qū)出水區(qū)污泥區(qū)緩沖區(qū)清水區(qū) 2、沉淀池斜流式沉淀池在沉淀區(qū)加斜管或斜板而構(gòu)成，由斜管沉淀區(qū)、進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)、緩沖區(qū)和污泥區(qū)組成。 參見圖2-10(P54) 物理方法-沉淀法 六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 2、沉淀池斜流式沉淀池斜流式沉淀池，只是增加了斜管/斜板，有何意義？ 理想沉淀池工作狀況 六）沉淀/砂池簡介物理方法-沉淀法 在沉淀區(qū)的每個(gè)顆粒一面下沉，一面隨水流水平運(yùn)動(dòng)，其軌跡是向下傾斜的直線。 沉

16、速VS大于VL的顆粒可全部除去；沉速VSVL的顆粒因處于水面以下，也可以除去一部分。 沉速為VS的顆粒被除去率為h/H或VS/uL。2、沉淀池斜流式沉淀池六）沉淀/砂池簡介理想的平流式沉淀池中顆粒去除情況hlVlVsA淺池原理假設(shè)一顆粒在A點(diǎn)，若要將其從水中去除，則該顆粒需要有足夠大的沉降速度，以確保在水流通過沉淀池的停留時(shí)間內(nèi)能夠到達(dá)沉淀池的底部，即沉降速度至少應(yīng)該等于沉淀池的深度除以停留時(shí)間：Vs=h/t0。顆粒的沉降速率必須大于或等于沉降池的溢流率。Vs=h/t0=h/(V/Q)=hQ/(lw h)=Q/(lw)而(lw)即為沉淀池的表面積（As）在池有效容積不變的情況下，增大池表面積，

17、可以提高去除率，而池身變淺，此即“淺池原理”。這表明平流式沉淀池的去除效果與池的深度無關(guān)。hlVlVsA物理方法-沉淀法 2、沉淀池斜流式沉淀池六）沉淀/砂池簡介排泥方式： （1）刮泥：設(shè)置刮泥機(jī)（車），池底設(shè)計(jì)坡度0.01-0.02。 （2）污泥泵排泥； （3）靜水壓力排泥（靜水壓力1.5-2.0m水頭，排泥管徑不小于200mm）。 （4）如設(shè)有多個(gè)泥斗時(shí)，則無需刮泥裝置，每個(gè)泥斗設(shè)獨(dú)立的排泥管及排泥閥。物理方法-沉淀法 物理方法-沉淀法 2、沉淀池斜流式沉淀池六）沉淀/砂池簡介（1）斜板（管）傾角多采用60，斜板（管）長一般在1.0-1.2m左右，板間距一般不小于50mm。斜管管徑25-3

18、5mm。（2）斜板材料：大多采用聚氯乙烯平板或波紋板； 斜管多為塑料片、波形石棉板、波形玻璃鋼板粘合而成的蜂窩狀管，斷面有正六邊形、圓形、橢圓形等，常制成組裝件，便于安裝。（3）斜板（管）上部清水區(qū)為0.7-1.0m，斜板（管）下部為配水區(qū)大于1.5m（目的：布水均勻），布水區(qū)下部為污泥區(qū)。（4）出水方式：采用穿孔集水管集水。 （5）排泥方式：采用多斗排泥。2、沉淀池斜流式沉淀池-結(jié)構(gòu)特點(diǎn)物理方法-沉淀法 六）沉淀/砂池簡介 （1）水力條件好。 水流雷諾數(shù)(Re)可降至200以下， RevL，（Re越低水,流越平穩(wěn)） 、為流體密度和動(dòng)力粘度， v、L為流場的特征速度和特征長度(濕周長度) （2

19、）處理能力比一般沉淀池大得多， 表面負(fù)荷通常9-11m3/m2.h（設(shè)計(jì)負(fù)荷）。 （3）處理效率高。2、沉淀池斜流式沉淀池優(yōu)點(diǎn)物理方法-沉淀法 六）沉淀/砂池簡介 主要應(yīng)用于給水處理，特別是側(cè)向流斜流式沉淀池，可以由平流式沉淀池改造而得到，已成為主流池型，使產(chǎn)水率大為提高。在廢水處理中應(yīng)用較少。一般在初沉池中可使用。該池具有沉淀效率高，停留時(shí)間短，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。2、沉淀池斜流式沉淀池-應(yīng)用 物理方法-沉淀法 六）沉淀/砂池簡介三、氣浮法目的:去除密度接近于或小于水的微小固液顆粒，直徑60懸浮物?；痉椒?通過某種方法產(chǎn)生大量的微小氣泡，使其與固液顆粒粘附，形成密度小于水的氣浮體，共同上浮，以達(dá)分離之目的。 應(yīng) 用:給水處理中處理低溫、高藻及含浮游生物水；含油廢水的油水分離；剩余活性污泥的濃縮。污水中有用物質(zhì)的回收，如造紙廢水中紙漿回收；取代二次沉淀池；物理方法三、氣浮法氣浮條件：水中產(chǎn)生大量的微小氣泡；水中污染物形成懸浮 狀態(tài)；氣泡與懸浮顆粒產(chǎn)生粘/吸附作用。 氣粒吸附：屬物理吸附。吸附放熱，低溫吸附效果較好；極性相同，吸附效果較好；物理性質(zhì)相同，吸附效果較好。 吸附對(duì)象：吸附疏水性物質(zhì) 疏水性物質(zhì)難為水潤濕的物質(zhì),可以直接吸附。 親水性物質(zhì)容易被水潤