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第 2章废水的预处理
（物理处理）
Preliminary Treatment
2
第二章 废水的物理处理本章的问题：
废水处理的第一个步骤是什么？
废水的流量和其中污染物的量是恒定的还是随时间变化的？如何解决流量和污染物量的变化？
对废水进行调节的目的和方式有几种？
废水中最容易除去的污染物如何除去？
3
第二章 废水的物理处理
重力沉降在水处理中的作用是什么？
你知道重力沉降的原理吗？你是否认为重力沉降过程很简单？
重力沉降的规律是什么？
沉淀池的体积是如何确定的？
实际沉淀池是如何工作的？
沉淀池有哪些种类？各有什么特点和用途？
返回
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第二章 废水的物理处理
1均衡和调节
1,1 调节的目的 连
1,2 调节的方式 连
1,3 调节池体积的确定 连
1,4 废水浓度的调节 连
1,5 调节池的位置 连
2格栅与筛滤 连
2,1 格栅 连
2,2 筛网 连
2,3 筛余物的处置 连
3 重力沉降法 连
3,1 概述 连
3,2 自由沉降试验及去除率的计算 连
3,3影响絮凝沉降速度的因素连
3.4 理想沉淀池工作过程分析连
3.5 沉砂池 连
3.6 沉淀池 连
3.7 隔油池 连
5
1均衡和调节
1,1调节的目的
废水 流量 和 污染物含量 是随时间变化的 。
调节的目的是 减少和控制废水水质 （ 污染物浓度 ） 及流量的波动,以便为后续处理提供最佳条件 。
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某工业废水流量随时间变化曲线时间废水流量
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生活废水流量随时间变化曲线时间 /点钟
3
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0 4 8 12 16 20 24
废水流量
/(
m/s)
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调节的具体目的（调节池的作用）：
（ 1） 适当缓冲有机物的波动以避免生物处理系统中的冲击负荷；
（ 2） 适当控制 pH值或减小中和需要的化学药剂量；
（ 3） 削减进入物理化学处理系统的高峰流量并使加药率能与进水相适应；
（ 4） 当工厂不生产时还能保证水处理系统的连续供水；
（ 5） 控制废水向城市管道系统的排放量，使废水负荷分配比较均匀；
（ 6） 避免高浓度有毒废水进入生物处理厂；
（ 7） 调节由于季节的变化而引起的流量变化。
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1,2调节的方式（水量调节）
1）调节的主要设备 是设置废水 调节池 。
2）按调节池的位置,调节方式可分为在线调节 与 离线调节 两种：
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（ 1）废水的在线调节示意图去处废水 除 调 计量 理厂杂物 节池 控制泵站在线调节流程可以大幅度地调节废水的成分和流量，但能源消耗大。
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（ 2）废水离线调节示意图废水除杂物溢流设施调节池泵站计量与控制去水处理厂调节能力较差可以节省能源
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3）实际调节池布置示意图（在线）
出水量保持不变调节池水位变化以适应来水量的变化
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4）调节池的搅拌装置：
(1） 搅拌的目的：
a保证充分均和,避免固体的沉淀 。
b通过搅拌和曝气也可使还原性物质氧化 。
c使某些可溶性气体通过吹脱而减少 。
（ 2） 搅拌的方法：
常用的搅拌方法有机械曝气法,扩散空气法及涡轮式搅拌器等 。 最常用的是装设淹没式搅拌器 。
（ 3）下列情况不适用搅拌：
（ a）废水中含有有害的挥发物或溶解气体时；
（ b）废水中的还原性污染物能被空气中的氧氧化成有害物质；
（ c）空气中的二氧化碳能使废水中的污染物转化为沉淀物或有毒挥发物。
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1,3调节池体积的确定
计算时按最不利情况计算，即浓度和流量都在高峰时的区间来计算。
具体步骤：
1）先在一天内分时段测定废水的平均流量，如每小时测定一次；
2）经过一定时间后的平均浓度用下式计算。
c—— T小时内的污水平均浓度,mg/L；
q—— T小时内的污水平均流量,m3/h；
c1,c2— 污水在各段时间内的平均浓度,mg/L
q1,q2— 污水在各段时间内的平均流量,m3/h
T—— t1,t2等时间之和
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废水流量测定数据表时段
/点钟 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 … 23-24
流量
/m3/s q1 q2 q3 q4 q5 … q24
浓度
/mg/L c1 c2 c3 c4 c5 … c24
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3）所需调节池的容积,V=qT=q1t1+q2t2+qntn
若采用对角线调节池，容积按下式计算：
V=qT/2α
4） 例,某化工厂酸性废水的日平均流量为
1000m3/d，污水流量及盐酸浓度见表和图，计算 6h
的平均浓度和调节池容积？（见课本 P27表和图）
17返回目录解,在进行调节池的容积计算时，按最不利的情况，即浓度和流量在高峰时的区间来计算，调节时间越长，水质越均匀。
由图可知，污水流量和浓度较高的时段在 12h~18h
之内，此 6h的污水平均浓度为,c=（
5700× 37+4700× 68+3000× 40+3500× 64+5300× 4
0+4200× 40） /（ 37+68+40+64+40+40） =4350（
mg/L）
容积按下式计算：
V=（ 37+68+40+64+40+40） /2× 0.7=206（ m3）
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1,4 废水浓度的调节
1）目的：
如果废水的流量变化不大，仅是污染物的浓度变化较大，可用另一种调节方式。
2）均和水质的基本方法有两种：
（ 1）利用压缩空气、叶轮搅拌和水泵循环而进行的强制混合和均化；
（ 2）利用差流方式使不同时间不同浓度的废水混合而进行的自身水力混合。
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3）方式,最常见的浓度调节池可称异程式调节池,浓度调节池也称为均质池 。这种调节池为 常水位,重力流,在调节池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果 。
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4）调节池形式
（ 1）穿孔导流槽式调节池
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（ 2）带折流墙的调节池出水
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返回目录隔墙
（
3
）
圆型调节池
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1,5调节池的位置确定原则
（ 1）调节池的位置必须根据每个处理系统的情况而定。
（ 2）因为调节池的最佳位置将随废水处理方法、废水的特性和集水系统不同而不同，所以应根据不同的情况认真对比后确定。
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1,5调节池的位置
（ 3）一般是把调节池设置在初级处理之后其它处理之前，这样可以减少污泥和浮渣的问题。
（ 4）如果把调节池设在初级处理之前，
就必须考虑设置足够的混合和搅拌设备以防止固体沉淀，同时应设置曝气设备以防止产生气味。
返回目录
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2 格栅与筛滤
1）作用：
筛滤的目的是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。
2）分类：
筛滤的构件包括平行的棒、条、金属网、格网或穿孔板。
由平行的棒和条构成的称为 格栅 ；
由金属丝织物或穿孔板构成的称为 筛网 。
他们的去除物称为 筛余物 。
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2,1格栅
1）位置：
格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处，
它本身阻力不大，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条
2）分类：
（ 1）按形状曲面格栅：筛网呈弧状平面格栅：筛网呈平面
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（ 2）按栅条的间隙粗格栅（ 50-100mm）
（ 3）按筛余物清理方式分人工清渣机械清渣 大于 0.2m3/d时采用细格栅（ 3-10mm）
中格栅（ 10-40mm）
（ 4）按格栅活动方式固定格栅活动格栅手耙式机械耙式钢索格栅鼓轮格栅
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人工清渣格栅 示意图格栅 操作平台滤水板
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移动式伸缩臂 机械格栅 示意图耙斗格栅行走轮
30返回目录污水处理中一般设置两道格栅，一般在泵房前设粗格栅
，泵房后设细格栅
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2,2筛网
1）作用,筛网的孔的形状和大小与格栅不同,最常用的是 使用金属丝编织成的方孔筛网。 作用 是除去粒度更小的悬浮物，
如纤维，藻类，纸浆等。
2）分类振动筛网水力筛网转鼓式筛网转盘式筛网微滤机
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（ 1）振动筛网示意图
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（ 2）水力筛网构造示意图水筛余物进水管不透水部分
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35
36
37
返回目录
3）如何选择筛网：
（ 1）污水呈酸性或碱性时，筛网应耐腐蚀；
（ 2）筛网尺寸应按所需截流污染物的流量定；
（ 3）污水中若含有油类物质，应对污水先进行预处理（除油），以防止油堵塞网孔。
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2,3筛余物的处置原则
（ 1）收集的筛余物运至处置区填埋或与城市垃圾一起处理。
（ 2）当有回收利用价值时，可送至粉碎机或破碎机被破碎后再用。
（ 3）对于大型水处理系统，也可采用焚烧的方法彻底处理。
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3、重力分离法
3.1概述
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42
43
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1）定义
（ 1）重力分离 是依靠废水中悬浮物密度与水密度不同这一特点来分离废水中固体悬浮物的方法。
（ 2）当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成 沉淀物 。当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面形成 浮渣,通过收集沉淀物与浮渣，使废水得到净化的过程就是重力分离的方法。
因此重力分离法又分为 沉淀法 和 上浮法
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（ 3）沉淀法的分类：
沉淀法可分为自然沉淀和混凝沉淀
（ i）自然沉淀依靠废水中固体颗粒的自身重力进行沉降，仅对较大颗粒能达到去除目的，其实质是物理处理方法，如沉淀池
（ ii）混凝沉淀在废水中投加混凝剂，使废水中的微小颗粒与混凝剂结成较大的胶团，加速在水中的沉降，其实质是化学处理方法，
沉淀的作用是泥水分离。
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2） 重力分离可以除去的污染物：
悬浮物 (SS),包括有机悬浮物和无机悬浮物
油类物质,包括浮油和乳化油
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3）沉降在废水处理系统中的作用
(1)在一级处理的废水处理系统中,沉降是主要处理工艺,废水处理效果的高低,
基本取决于沉淀池的沉淀效果 。
(2)在二级处理的废水处理系统中,沉降具有多种功能 。
在生物处理设备前设初次沉淀池,以减轻后继处理设备的负荷,保证生物处理设备净化功能的正常发挥 。
在生物处理设备后设二次沉淀池,用以分离生物污泥,使处理水得到澄清 。
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(3)在灌溉或排入氧化塘前,废水也必须进行沉降处理,以稳定水质,去除寄生虫卵和能够堵塞土壤孔隙的固体颗粒 。
重力沉降过程是一个看起来简单,实际上很复杂的过程,下面我们详细介绍重力沉降过程 。
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4）沉降过程的分类：
根据废水中可沉降物质 颗粒的大小,凝聚性能的强弱 及其 浓度的高低,按观察到的现象可把沉降可分为四种类型：
自由沉降絮凝沉降成层沉降 (集团沉降、干涉沉降）
压缩沉降
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（ 1） 自由沉降 的特点：
a 发生条件：
废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚性时发生的。
b 特征：
※ 沉降过程中，固体颗粒不改变形状和尺寸，
也不互相粘合，各自独立地完成沉降过程。
※ 颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后保持不变。
c 现象：
实验时可观察到水是从上到下逐步变清的 。
d 例,沉砂池和初沉池内颗粒物初期沉淀；含量少的泥砂在水中的沉淀。
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自由沉降过程示意图液面在搅拌的作用下分布均匀随着沉降的进行，
上部变清到一定时间，
沉降完成。
t=0时 t=t1时 t=t2时 t=无穷大时
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（ 2）絮凝沉降 的特点：
a 发生条件：
固体浓度也不高，但具有凝聚性时发生的。
b 特征：
※ 在沉降的过程中，颗粒尺寸，质量均会随深度的增加而增加；
※ 浓度上稀下浓； SS浓度随水深度变化而变化，
且呈现非线性变化。
※ 沉降的过程中颗粒的沉降速度也是随深度增加而增加的 。
c 现象：
水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象 。
d 例 二沉池中的活性污泥初期沉淀；水处理中的混凝沉淀。
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（ 3）成层沉降 的特点：
a 发生条件：
废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生的。
b 特征：
每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰，
沉速有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。
c 现象：
实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，
沉降的过程实际上是该界面下沉的过程 。
d 例 二沉池中的活性污泥的后期沉淀
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（ 4）压缩沉降 的特点：
a 发生条件：
废水中悬浮物的浓度很高时发生的。
b 特征：
此时固体颗粒互相接触，互相支承，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。
c 现象：
粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。
d 例 污泥在浓缩池中的浓缩
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不同沉降过程示意图
A－澄清区； B－沉降区； C－过渡区； D －压缩区清水区，此处等于出水的水质开始时在搅拌的作用下是分布均匀沉降区和清水区有明显的界面，沉降的过程是该界面以等速下沉压缩区，该区内浓度基本相同，但比沉淀区高过渡区，该区内浓度随深度变化沉降区，该区内浓度基本相同，且不随时间变化
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颗粒性质和浓度对沉降类型的影响
0 ％固体 自由沉降区成层沉降区压缩沉降区
100 ％固体分散颗粒 强絮凝颗粒返回目录
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3,2自由沉降试验及去除率的计算
1） 颗粒自由沉降速度的确定自由沉降适用于悬浮固体浓度较低,且为非絮凝性或弱絮凝性的水质状况 。
计算颗粒沉降速度的假设：
（ 1）颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉降过程中其大小、形状和质量等均不变；
（ 2）水处于静止状态；
（ 3）颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用 。
在以上假设的条件下可以得出球形颗粒的沉降速度公式。
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Stokes公式式中：
u－颗粒的沉降末速度，
m/s；
s,?－分别表示颗粒及水的密度,kg/m3
g－重力加速度,m/s2
－水的粘度,Pa? s；
d－颗粒的粒径,m。
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)( 2dg
u s
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Stokes公式说明的问题
（ 1）颗粒与水的密度差（?s
－?）愈大，它的沉速也愈大，成正比关系。
当?s>?时 u>0，颗粒下沉；
当?s<?时,u<0，颗粒上浮；
当?s=?时,u=0，颗粒既不下沉也不上浮。
18
)( 2dg
u s
61
Stokes公式说明的问题
（ 2） 水的粘度?愈小,沉速愈快,成反比关系 。 因粘度与水温成反比,故提高水温有利于沉降?
18
)( 2dg
u s
62
Stokes公式说明的问题
（ 3） 颗粒直径愈大，
沉速愈快，成平方关系。因此随粒度的下降，颗粒的沉降速度会迅速降低。
实际水处理过程中，
水流呈层流状态的情况较少，所以一般沉降只能去除 d>20?m
的颗粒。
18
)( 2dg
u s
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Stokes公式应用举例：
油珠的直径为 50?m，密度为 800 kg/m3。试计算油珠在 20℃ 水中的上浮速度。
解,油珠 d＝ 5O?m=5× lO-5m,2O℃ 水的粘度?＝
0.001OlPa·s,代入 Stokes公式得：
u=9.81(1000-800)× (5× 10 － 5)2/18× 1.01× 10－ 3
= 2.7× 10－ 4m/s = 0.97 m/h
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2） 自由沉降去除率的确定
（ 1）目的,颗粒自由沉降虽然能够计算，但其计算公式推导过程有许多假设，实际情况与这些假设相差较大，因此实际沉降要复杂得多，需要通过试验才能确定设计沉淀池的参数 。
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（ 2）实验用沉淀柱试验在设有一个取样口的 透明沉降柱 中进行。
柱的 内径 为 100mm,有效高度 为 1.5～ 2.0m。
取样口可设在工作水深为 H的低部，也可设在 H/2
处的中部（图），二者分别称为 底部取样 和 中部取样 。
目前趋向于采用 中点取样 法，这是因为：随着沉降时间的延长，沉降柱内的悬浮固体浓度势必形成上稀下浓的线形不均匀分布态势，而我们要测定的是沉降柱内整个水层的残留 SS浓度，用 H/2处的 SS浓度代表柱内的 SS平均浓度，能减小采用底部取样带来的沉降效率的负偏差 。
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自由沉降试验所用的沉降柱示意图底部取样中部取样
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（ 3）试验步骤：
（ i） 根据废水的性质和希望达到的去除率估计所需的 总沉降时间,沉降时间间隔 和 取样的次数 。 把沉降柱编号写在记录表中 。
示范
一般为 5–7次,取样太多,测定所需的时间和费用高,数据处理也麻烦,次数太少则准确性差 。 然后确定所需沉降柱的数目
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（ ii） 将待测废水搅拌均匀,加入到各沉降柱中直至水从上部溢流口溢出为止,搅拌均匀并测定原始浓度 c0；
（ iii） 搅拌均匀后开始计时,并按确定好的时间间隔,顺序从不同的沉降柱取样口取样,
分别测定相应的悬浮物浓度 c1,c2,c3 … cn。
把结果添入记录表中； 表
（ iv） 列表计算与各沉降时间对应的沉降效率
E；
（ v） 在标准计算纸上绘制 E-t和 E-u沉降曲线 。
图
(3)结论
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目前常用的沉降试验数据处理方法有两种：一种是 常规计算法,另一种是 Camp
图解积分法 。
前者计算简单，但误差较大，得到的是
E-t和 E-u曲线；后者比较复杂，但结果精确，得到的是 ET-t和 ET-u曲线。
70
返回
E
沉降时间,t (min)
E-t曲线最小沉速,μ
E
E- u曲线
71
试验记录用表格沉降柱编号 1 2 3 … n
沉降时间 /min t1 t2 t3 … tn
试样固体浓度 /
（ mg/L） c1 c2 c3 … cn
沉降速度 /
（ m/s） ui=H/ti u1 u2 u3 … un
剩余固体分数
xi=ci/c0 x1 x2 x3 … xn
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（ 3）结论：
自由沉淀 E~t曲线与水深有关,E~u曲线与实验水深无关 ；所以实验用沉淀柱深度应与实际沉淀池的水深相同。
因为颗粒匀速运动，所以若 水深 H减半,
则可以推断达到相同沉淀效果的时间 t也减半,即 u与时间无关返回目录
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3,3影响絮凝沉降速度的因素
a 颗粒的絮凝程度； 越强沉降速度越快
b 沉降时间； 越长速度越快
c 颗粒之间的碰撞几率； 几率越大速度越快
d 废水流量的大小； 越小越快
e 沉降的深度； 越大速度越快
f 沉降装置的速度梯度； 越小越快
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g 颗粒浓度和粒径的变化范围； 浓度越大，粒径变化范围越大速度越大
h 是否添加药剂； 一般是添加药剂有利于沉降，
但与添加药剂的种类有关。
因此,絮凝沉降 是比自由沉降复杂得多的过程，其沉降规律只能用实验的方法来确定。
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3,4 理想沉淀池工作过程分析
1）理想沉淀池的概念理想沉淀池的条件：
(1) 过水断面上各点，水平流速相等为 v； 连
(2)悬浮物颗粒在水中的沉淀速度恒定 u； 连
(3) 在沉淀池进口处，悬浮物均匀分布； 连
(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。 连
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沉降区
u=u0
的颗粒
v
u入流区
u<u0
的颗粒
u=u0
的颗粒
u>u0
的颗粒理想沉淀池的工作过程分析
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2）理想沉淀池工作过程分析根据理想沉淀池的假设，固体颗粒随水流进入沉降区后，其运动轨迹为斜率等于 u/v
的直线。为了完全分离沉速为 u0的颗粒，就必须使从水面上 o点入流的这种颗粒在池内运动了水平距离 L后到达沉降区的端点 x’,其运动轨迹为直线 ox’。此时由图中三角形相似关系，可得 u0/v=H/L。
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对于 u≥u0的颗粒，有 u/v≥H/L，其运动轨迹为斜率等于和大于 ox’的直线，因而能全部被除去，沉降效率等于公式中的 (1-x0)× 100(%)。
如果由 x’点作 ox的平行线，交入流断面于 o’，设 o’
的水深为 h，则有 u/v≥h/L。因此，从 o’点及其以下入流的 u<u0的颗粒能被完全除去。显然，这种颗粒中能被除去的部分占其总量的分率等于 h/H或 u/u0，
其沉降效率为公式中的对于 u<u0的颗粒，如果是从 o点入流,则其运动轨迹为斜率小于 u0/v的斜线 ox，它们在沉到池底前就被水流带出沉淀池，因而不能被除去。
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可见，在静置沉降中得到的沉降规律也适用于理想沉淀池。
dx
H
h
)x1(dx
u
u
)x1(E
00 x
0
0
x
0 0
0t
上述两种固体颗粒的总沉降效率为
80
（ 1）表面负荷,如果沉淀池沉降区的表面积为 A，
处理水量为 Q，则有：
上式中的 Q/A是沉淀池设计的一个重要参数，称为表面负荷，以 q0表示，其单位是 m3/m2·h 。
3）沉淀池表面负荷与颗粒沉降速度的关系
A
Q
BL
VBH
L
uH
t
H
u?
0
81
由公式可知：
（ 1）表面负荷 q0在数值上等于 正好被除去的那种颗粒的 沉速 u0，因而由 E-u曲线上查到与某一 E值对应的
u0值后，即可按 A=Q/q0计算沉降区的表面积。
（ 2）表面负荷 q0值愈小,沉速 u≥u0的颗粒占 SS总量的分率愈大，沉速 u<u0中能被除去的分率也愈大，总沉降效率 ET也就愈高 。
（ 3） 在离散型沉降中，当处理水量为定值是，处理效率 ET 仅是沉降区表面积的函数，而与水深无关。
A↑,q0↓,则 ET↑ 。
82
（ 2）实际应用中的问题在实际沉淀池中，理想沉淀池的假设条件都不存在。除了颗粒沉速外，温度差引起的对流，
密度差引起的异重流，池内死角和水与池壁摩擦引起的滞流，风力和水力搅动以及配水、集水装置不可能绝对合理等引起的短路流和紊流,
都会造成池内水流和水中固体颗粒作不规则运动。
这些因素的不利影响是,固体颗粒的沉速降低,
并导致 (1-x0)和 u/u0都减小；水流水平分速 v可能超过颗粒冲起速度 vc，使 已沉降的颗粒被重新冲起。
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二者的综合效果是只有采用比理想条件更长的沉降时间和更小的表面负荷，才能达到预期的分离效果。因此，将静置沉降曲线用于沉淀池的设计时，常按以下的经验公式确定设计表面负荷 q和沉降时间 t:
式中 q0,u0,t0—— 分别为由沉降曲线上查得的理论沉降速度和沉降时间。
0)0.25.1( tt
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（ 3）结论：
（ i） 沉淀池的表面负荷在数值上与该沉淀池能够完全除去的最小颗粒的沉降速度相同。
所以,通过沉降试验,根据要求达到的沉淀总效率，得到能够完全除去的最小颗粒的沉降速度,即得到了沉淀池的表面负荷 。
qAQLBQt1vBQtHu 0
（ ii） 在一定流量下，沉淀池表面积越大,则分离的悬浮颗粒沉淀速度越小，颗粒粒径也越小，由沉降性能曲线可知，其 总去除率也越大 。
85
（ iii）由此可以看出，沉淀池的去除率仅与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷有关，而与池深无关。
因此，应该把沉淀池做得浅些，表面积大些，这就是颗粒沉降的 浅层理论 。
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86
3.5 沉砂池
1)一般说明
(1)一般位于泵站之前或初沉池之前，用以分离水中较大的无机颗粒。 以使水泵、管道免受磨损和阻塞； 以减轻沉淀池的无机负荷； 改善污泥的流动性，以便于排放、输运。
(2)分类：
按池内水流方向的不同，可分为平流式 (常用 )、竖流式、离心式、曝气式等。
(3)由于曝气沉 砂池和环流式（离心式）沉砂池对流量变化的适应性较强，除砂效果好且稳定，条件许可时，建议尽量采用 曝气沉沙池 和 环流式沉砂池 。
87
集砂渠集油区 沉砂区行车进水管出水管进水管出水管出水渠
88
2）有关沉砂池图
(1)平流式沉砂池图
89
集砂槽曝气管
（ 2）曝气沉砂池剖面图
90
（ 3）机械排砂曝气沉砂池
91
3）设计计算,
曝气沉砂池、平流沉砂池为例。
例 1：曝气沉砂池
（ 1）主要设计参数旋流速度 应保持 0.25-0.3米 /秒；
水平流速 为 0.1米 /秒；
最大流量时的水力停留时间 为 1-3分钟；
有效水深 一般为 2-3米,宽深比 一般 1-1.5
长宽比 一般应大于 5
曝气量 一般为 0.2m3/m3（废水）
池内应考虑消泡与隔油装置（或设备）
92
曝气沉砂池存在的问题,①砂中含有机物；
②对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。
曝气的作用 是使有机物处于悬浮；砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下，去除其附着的有机污染物。
93
（ 2）设计内容
（ i ）工艺尺寸
（ ii）结构尺寸
（ iii ）进出水区
（ iv）工艺装备主要确定沉砂池的池长Ｌ、池宽Ｂ、池深Ｈ等沉砂池的结构尺寸包括集砂斗、集砂槽、集油区等 。
进水区、配水方式、出水区
94
（ iv ）工艺装备供气方式,鼓风曝气，曝气沉砂池的供气可与曝气池供气联合进行或独立进行 。
曝气设备,一般采用穿孔管，孔径一般为 2－ 5mm。
排砂设备、集油设备,曝气沉砂池的排砂一般采用排砂泵抽吸；浮油的收集通常采用撇油的方式；吸砂泵和撇油设备通常置于行车上。
砂水和油水分离设备,从沉砂池排出的砂水和油水混合物含水率仍很高，通常设置砂水分离器和油水分离器对其分别进行处置。
95
例 2：平流式沉砂池
(1)设计参数
① 流量 Q：按 Qmax设计；
自流时，按最大流量；
泵输送时，按泵的最大组合流量
② 分格数 n,n≥2
③ 水平流速 v,0.15~0.3m/s
④ 停留时间,t≥30~60s
(2)设计内容,同曝气沉砂池返回目录
96
3,6 沉淀池
1）沉淀池的分类沉淀池可分为 普通沉淀池 和 浅层沉淀池 两大类。按工艺布置可分为 初沉池 和 二沉池,
按照水在池内的总体流向，普通沉淀池又有平流式,竖流式 和 辐流式 三种型式
97
平流式,平流式沉淀池,废水从池一端流入，沿水平方向在池内流动，
从另一端溢出，池的形状呈长方形，
在进口处的底部设贮泥斗。
98
平流式沉淀池教学图
99
辐流式,形状呈圆形或方形，废水从池中心进入，沉淀后废水从池周边溢出。适用于大型沉淀池
100
辐流式沉淀池（乐百氏食品废水）
101
竖流式,废水从池中央下部进入，
由下向上流动。适用于小型沉淀池出水进水
102
普通沉淀池分为入流区、沉降区、出流区、污泥区和缓冲区 5个功能区。
（ i）入流区和出流区是进行配水和集水，使水流均匀地分布在各个过流断面上，为提高容积利用、系数和固体颗粒的沉降提供尽可能稳定的水力条件。
（ ii）沉降区是可沉颗粒与水分离的区域。
（ iii）污泥区是泥渣贮存、浓缩和排放的区域。
（ iv）缓冲层是分隔沉降区和污泥区的水层，防止泥渣受水流冲刷而重新浮起。
以上各部分相互联系，构成一个有机整体，以达到设计要求的处理能力和沉降效率
2）普通沉淀池结构：
103
（ 1）平流式沉淀池
a 平流式沉淀池的主要组成部分及作用：
i 进水区：流入装置 作用是消能，使废水均匀分布。流入装置是横向潜孔，潜孔均匀地分布在整个宽度上 ;在潜孔前设 挡板,挡板高出水面 0.15－ 0.2m，伸入水下的深度不小于
0.2m。也有潜孔横向水平排列的流入装置。
ii 出水区,出流堰是沉淀池的重要部件，它不仅控制沉淀池内水面的高程，而且使后出水尽量均匀流出。 连 多采用自由堰型式，堰前也设挡板，以阻拦浮渣，或设浮渣收集和排除装置。 链
104
iii 沉淀区（工作区）,是可沉降颗粒与废水分离的区域，同时使进出水均匀。 链
iv污泥区,排除沉于池底的污泥是使沉淀池工作正常，保证出水水质的一项重要措施。在池的前部设 贮泥斗,其中的污泥通过排泥管借 1.5
－ 2.0m的 静水压力 排出池外，池底坡度一般为
0.01－ 0.02。沉降在沉淀池其它部位的污泥通过 机械装置 集中到贮泥斗中。 链 刮泥设备是桥式行车刮泥机 或 链带式刮泥机 L。也可采用多斗式排泥 L。 缓冲层：缓冲层则是分隔沉淀区和污泥区的水层，保证已沉下的颗粒不因水流搅动而再行浮起 。 链
105
b）特点：
（ i）对冲击负荷和温度变化适应能力强，施工简单，造价低；
（ ii） 多采用多斗排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机械设备和驱动件均浸于水中
，易锈蚀；
（ iii） 适用于地下水较高及地质较差的地区
，适用于大、中、小型污水处理厂。
106
c 平流式沉淀池结构示意图流入装置,
沉淀区流出装置污泥区 缓冲层流出装置
107
d 平流式沉淀池的流入装置与出流堰的一种形式
108
e 目前多采用如下图所示的 锯齿形溢流堰,
这种溢流堰易于加工，也比较容易保证出水均匀。水面应位于齿高度的 1/2处。
109
f 设有链带式刮泥机的平流式沉淀池在池底部，链带缓缓地沿与水流相反的方向滑动，刮板嵌于链带上，在滑动中将池底沉泥推入贮泥斗中，而在其移到水面时，又将浮渣推到出口，从那里集中清除。
这种设备的主要缺点是各种机件都在水下，易于腐蚀，难于维护。为此，可改用桥式行车刮泥机
110
g 多斗排泥平流式沉淀池
111
112
113
浮渣槽出流堰挡板
114
锯齿形出水堰 浮渣槽
115
（ 2）辐流式沉淀池简介：
a 辐流式沉淀池常为直径较大的圆形池。
b 直径一般介于 20－ 30m之间，但变化幅度可为 6－ 60m，最大甚至可达 100m，池中心深度约为 2.5－ 5.0m，池周深度则约为 1.5
－ 3.0m。
c 废水从池中心处流入，沿半径的方向向池周流动。
d 其水力特征是废水的流速由大向小变化。
116
辐流式沉淀池图（中心进水周边出水）
特点：
a 采用机械排泥，运行较好，管理简单；
b 池内水流速度不稳定，机械排泥设备复杂，对施质量要求较高；
c 适用于地下水较高的地区，适用于大中型污水处理厂
117
中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图进水出水排泥
118
进水槽刮泥装置出水堰出水槽
119
出水堰出水槽
120
刮泥装置沉淀池中心进水套管
121
122
123
（ 3）竖流式沉淀池简介：
a 竖流式沉淀池多呈圆形,也有采用方形和多角形的 。 直径或边长一般在 8m以下,多介于 4
－ 7m之间 。 沉淀池上部呈柱状部分为沉淀区,
下部呈截头锥状的部分为污泥区,在二区之间留有缓冲层 0.3m。
b 废水从中心管流入,由下部流出,通过反射板的阻拦向四周分布,然后沿沉淀区的整个断面上升,沉淀后的出水由池四周溢出 。 流出区设于池周,采用自由堰或三角堰 。 如果池子的直径大于 7m,一般要考虑设辐射式集水槽与池边环形集水槽相通 。
124
竖流式沉淀池图 特点：
a 排泥方便，占地面积小；
b 池子深度小，施工困难，对冲击负荷及温度变化的适应能力较差，造价高，池径不宜太大
c 适用于水量不大的小型污水处理厂。
125
竖流式沉淀池示意图进水 排泥出水
126
3）沉淀池的强化与改进
（ 1）传统沉淀池的缺点：
一是去除率不高，常用的沉淀时间为
1.5h，悬浮物的去除率一般在 40％－ 60
％之间，很少超过 80％；
二是这些沉淀池都体积庞大，占地面积较大。
127
（ 2）为提高沉淀池的去除率，可从两方面提高沉淀池的分离效果和处理能力：
一是从原水水质方面着手，采取措施，
改变水中悬浮物质的状态，使其易于与水分离沉降。混凝就是比较有效的方法。
二是从沉淀池的结构方面着手，创造更适宜于颗粒沉降分离的条件。 其中较为成熟的有预曝气和各种类型的新型沉淀池 。
128
（ a）预曝气
i 预曝气的种类
第一种是单纯曝气，即仅进行曝气，不投加任何物质，目的是促进 自然絮凝 。
第二种是在曝气的同时，投加生物处理单元排出的剩余生物污泥，利用这些污泥所具有的活性产生絮凝作用，这一过程称为 生物絮凝 。
129
ii预曝气的作用有以下几方面,
第一 可产生自然絮凝或生物絮凝作用，使废水中的微小颗粒凝聚成大颗粒，以便沉降分离；
第二 氧化废水中的还原性物质；
第三 吹脱废水中溶解的挥发物；
第四 增加废水中的溶解氧，减轻废水的腐化，
提高废水的稳定度。
130
预曝气辐流式沉淀池污水入口污泥排出管污泥悬浮层预曝气室沉降区
131
b 新型沉淀池
i 向心辐流式沉淀池（周边进水中心出水）
特点,一般的辐流式沉淀池，废水是从中心进入而在池四周出流，进口处流速很大，呈紊流状态，这时原废水中悬浮物质浓度亦高，紊流状态阻碍了它的下沉，影响沉淀池的分离效果。
而向心辐流式沉淀池与此恰恰相反，原废水从池周流入，澄清水则从池中心流出。
也可以采取池周进水池周出水的方式,
132
向心辐流式沉淀池图
133
进水槽,
底部有孔出水槽出水堰出水堰前挡板进水挡板,
深入水下约 3/4水深
134
4）沉淀池的设计
(1)沉淀池的设计包括 功能构造设计 和 结构尺寸设计 。前者是指确定各功能分区构件的结构形式，以满足各自功能的实现；后者是指确定沉淀池的整体尺寸和各构件的相对位置。
(2)设计良好的沉淀池应满足以下三个基本要求
（ i）有足够的沉降分离面积；
（ ii）入流区和出流区结构合理、能均匀布水和集水；
（ iii）有尺寸适宜、性能良好的污泥、浮渣收集和排放设备。
135
(3)主要设计参数
（ i）流量当自流进入时，应按最大流量设计；
厂内设置提升泵房时，应按工作水泵的最大组合流量设计。
（ ii）负荷沉淀池负荷（或停留时间）的选择见下页表。
136
沉淀池的功能与负荷或停留时间的关系类别 沉淀池位置沉淀时间
(h)
表面负荷
(m3/m2.h)
污泥量（干物质）
(g/pc.d)
污泥含水率
(%)
初沉池仅一级处理 1.5-2.0 1.5-2.5 15-27 96-97
二级处理 1.0-2.0 1.5-3.0 14-25 95-97
二沉池活性污泥法 1.5-2.5 1.0-1.5 10-21 99.2-99.5
生物膜法 1.5-2.5 1.0-2.0 7-19 96-98
137
（ 4）设计计算进行沉淀池设计的基本依据是废水流量、水中悬浮固体浓度和性质以及处理后的水质要求。因此，必须确定有关设计参数，其中包括沉降效率、沉降速度 (或表面负荷 )、沉降时间、水在池内的平均流速以及泥渣容重和含水率等。这些参数一般需要通过试验取得；
若无条件，也可根据相似的运行资料，因地制宜地选用经验数据
138
例 1平流式
（ a）入流区和出流区的设计平流式沉淀池的配水可采用进水挡板或进水穿孔墙等； 作用是使废水尽可能均匀地分布在沉降区的各个过流断面，既有利于沉降，也使出水中不挟带过多的悬浮物。
出水 一般采用三角堰；
139
平流式沉淀池示意图
140
（ b）沉降区的设计沉降区设计的主要内容是确定沉降区的长、宽、高尺寸和沉淀池座数或分格数，其主要内容如下：
(i)沉淀区有效水深,h2=qt
式中 q —— 表面负荷；
t —— 污水沉淀时间沉淀区有效水深一般取 2.0~4.0m。
（ ii）沉淀区总面积 A：
A＝ Qmax／ q
式中 Qmax—— 最大设计流量,m3/h；
(iii)沉淀区有效容积 V
V1=Ah2=Qt
u
Q
q
QA
141
（ iv）沉淀区长度 L2：
L2＝ 3.6vt
v—— 最大设计流量时的水平流速 mm/s，
一般取 v≤5mm／ s；
t取 l.5～ 2.0h
(v)沉淀区总宽度 B (m)
B＝ A／ L2
L2/B=4~5
不满足长宽比要求时，应分为 n格，当采用机械刮泥时,b
还应与刮泥机的衍架宽度相对应
(vi)沉淀池座数或分格数 n
n＝ B／ b，
n值不应小于 2，但也不宜过大，以免增大造价。
142
（ vii）沉淀池总长度 L
L=L1+L2+L3
式中,L1—— 流入口至挡板距离,m
L2—— 沉淀区长度,m
L3—— 流出口至挡板距离,m
(viii)校核：
L2/b>4，
L2/h2=（ 8~12）,1
若已知颗粒沉降速度 u0，则沉淀区总面积和有效水深计算方法如下,
A= Qmax／ q＝ Qmax／ u0，
沉淀区有效水深 h2=Qmax× t／ A=u0 × t
143
式中 Q--废水设计流量,m3／ h；
C0和 C--分别为进水和出水的 SS浓度,mg／ L；
P--泥渣含水率 (%)，一般为 95%~97%；
γ--泥渣容重,kg／ m3,P＞ 95%时，取 1000kg／ m3；
T--排泥周期，一般取 1～ 2d。
（ c）污泥区计算
（ i）污泥斗的泥渣体积已知排泥周期和悬浮物浓度，泥渣体积 Vw(m3)按下式计算
144
式中 a1和 a2—— 分别为泥斗上、下底边长,m；
h4—— 泥斗高度,m；
a为泥斗壁倾角，按污泥滑动性取 45° ～ 60 °
设 m为沉淀池的泥斗数，如 mVd≥Vw，则能满足要求，否则应增加泥斗数或缩短排泥周期。
（ ii）对倒正棱台形泥斗，其容积 Vd(m3)按下式计算：
145
（ d） 淀池总高 H(m)为式中,h1—— 超高，为了适应冲击负荷的水位变化，有效水深以上应有保护高度 h1，常取 0.3m。
h2—— 有效高度,m
h3—— 缓冲层高度，当没有刮泥机时,h3＝ (hm+0.3)，
hm为刮泥板高度；不设刮泥机时,h3取 0.5m。
h4—— 污泥区高度,m
h5—— 污泥斗高度,m
146
h1
h2
h3
h4
h5
147
例：某城市污水排放量为 100000m3/d，悬浮物浓度 C0为 250mg/L，试设计一平流式沉淀池，使处理后污水中悬浮物浓度不超过 50mg/L，污泥含水率为 97％，
通过沉淀性能曲线查得，当去除率为 80％时，去除颗粒物的最小沉降速度为 1.44m/h，沉淀时间为
65min。其中，取长宽比为 6，污泥区高度为 2.8m，
缓冲区高度为 0.6m，沉淀区泥斗上下低面为正方形，上斗边长为 6m，下斗边长为 0.4m，泥斗倾角为 45° ；流入口至挡板距离取 0.5m，流出口至挡板距离为 0.3m。
148
解,（ 1） ①表面负荷及沉淀时间由题意表面负荷数值上等于沉淀速度，所以表面负荷为
q0＝ 1.44m3/h，沉淀时间 t0＝ 65min
② 设计表面负荷与设计沉淀时间为使设计留有余地，将表面负荷缩小 1.5倍，沉淀时间放大 1.75倍，即有：
q＝ q0/1.5＝ 1.44/1.5＝ 0.96 m3/（ m2·h ）
t＝ 1.75t0＝ 1.75× 65＝ 113.75min＝ 1.9 h
③ 设计污水量
Qmax=105/（ 24× 60× 60）
=1.157（ m3/s）
=4166.7（ m3/h）
149
（ 2）沉淀区各部分尺寸确定
① 沉淀池总有效面积
A＝ Qmax/q＝ 416.7/0.96＝ 434.06 m3
采用两座沉淀池，每个池的表面积为 A1＝ 217m2，
处理量为 Q1＝ 208.35m3/h
② 沉淀池有效水深
h2＝ q× t＝ 0.96× 1.9＝ 1.82 m
③ 沉淀池长度 每个池宽 b取 6.0 m，则池长为
L2＝ A1/ b＝ 217/6＝ 36.17 m 取 L2＝ 36.5 m
长宽比为 L/b＝ 6＞ 4，符合要求。
150
（ 3）沉淀区各部分尺寸计算
① 每日产生污泥量
W＝ [Qmax× （ c0－ c1） × 100]/[γ× （ 100－ P） ]
＝ [10000× （ 250－ 50） × 100]/[1000× 1000× （ 100－ 97） ]
＝ 66.7 m3
每个污泥池的污泥量为 W1＝ W/2＝ 33.3 m3
② 污泥斗的容积取污泥区高度 h4＝ 2.8 m，则污泥斗容积
V＝ 1/3h4[a12＋ a22＋（ a1a2） 1/2]
＝ 2.8× [36＋ 0.16＋ (6× 0.4)1/2]/3
＝ 36m2＞ 33.3m3
即每个污泥斗可贮存 1天的污泥量，设 2个污泥斗，
则可容纳 2天的污泥量。
151
（ 4） 每个沉淀池的结构尺寸
① 沉淀池的总高度 H
H＝ h1＋ h2＋ h3＋ h4＝ 0.3＋ 1.82＋ 0.6＋ 2.8＝ 5.52 m
② 沉淀池的总的长度流入口至挡板距离取 0.5 m，流出口至挡板的距离取 0.3 m，则沉淀池总长度为
L＝ 0.5＋ 0.3＋ 36.5＝ 37.3 m
152
例 2 辐流式沉淀池 （中心进水周边出水）
中心管,管径按流速应大于 0.4m/s的最小沉速设计；
导流筒,深度一般为池深的一半，容积占沉淀容积的 5％；
出水集水渠,出水集水渠位于距池壁 1／ 10R处；
出水堰,单侧或双侧三角堰。
超高、缓冲区
153
① 有效水深 h2：通常取 1/2半径处的深度值
n
FD
4
或
)(4 fnFD
（ f 为中心管面积）
② 表面积 F,F=Q/q ③ 有效直径：
④ 径深比,径 ∶ 深不小于 6
设计计算
154
中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图返回目录
155
3,7 隔油池
1）含油废水的特征
（ 1）油品在废水中分散的颗粒较大，粒径大于
100?m，称为 浮油,在含油废水中，这种油占水中总含油量的 60％－ 80％，是废水中油的主要部分，这种油易于从废水中分离出来；
（ 2）油品在废水中分散的粒径很小，呈乳化状态，称 乳化油,不易从废水中分离出来；
（ 3）小部分油品呈溶解状态，称为 溶解油,溶解度约为 5－ 15mg/L。
（ 4） 重油
156
2）隔油池的原理与构造
(1)原理,隔油池是用自然上浮法分离、去除含油废水中可浮油的处理筑物。
(2)构造,废水从池的 一端流入 池内，从另一端流出 。在流经隔油池的过程中，由于流速降低，密度小于 1.0而粒径较大的油类杂质得以 上浮到水面 上，密度大于
1.0的杂质则 沉于池底 。在出水一侧的水面上设 集油管 。
157
（ 3）平流式隔油池图
158
（ 4）波纹斜板式隔油池图
第 2章废水的预处理
（物理处理）
Preliminary Treatment
2
第二章 废水的物理处理本章的问题：
废水处理的第一个步骤是什么？
废水的流量和其中污染物的量是恒定的还是随时间变化的？如何解决流量和污染物量的变化？
对废水进行调节的目的和方式有几种？
废水中最容易除去的污染物如何除去？
3
第二章 废水的物理处理
重力沉降在水处理中的作用是什么？
你知道重力沉降的原理吗？你是否认为重力沉降过程很简单？
重力沉降的规律是什么？
沉淀池的体积是如何确定的？
实际沉淀池是如何工作的？
沉淀池有哪些种类？各有什么特点和用途？
返回
4
第二章 废水的物理处理
1均衡和调节
1,1 调节的目的 连
1,2 调节的方式 连
1,3 调节池体积的确定 连
1,4 废水浓度的调节 连
1,5 调节池的位置 连
2格栅与筛滤 连
2,1 格栅 连
2,2 筛网 连
2,3 筛余物的处置 连
3 重力沉降法 连
3,1 概述 连
3,2 自由沉降试验及去除率的计算 连
3,3影响絮凝沉降速度的因素连
3.4 理想沉淀池工作过程分析连
3.5 沉砂池 连
3.6 沉淀池 连
3.7 隔油池 连
5
1均衡和调节
1,1调节的目的
废水 流量 和 污染物含量 是随时间变化的 。
调节的目的是 减少和控制废水水质 （ 污染物浓度 ） 及流量的波动,以便为后续处理提供最佳条件 。
6
某工业废水流量随时间变化曲线时间废水流量
7
生活废水流量随时间变化曲线时间 /点钟
3
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0 4 8 12 16 20 24
废水流量
/(
m/s)
8
调节的具体目的（调节池的作用）：
（ 1） 适当缓冲有机物的波动以避免生物处理系统中的冲击负荷；
（ 2） 适当控制 pH值或减小中和需要的化学药剂量；
（ 3） 削减进入物理化学处理系统的高峰流量并使加药率能与进水相适应；
（ 4） 当工厂不生产时还能保证水处理系统的连续供水；
（ 5） 控制废水向城市管道系统的排放量，使废水负荷分配比较均匀；
（ 6） 避免高浓度有毒废水进入生物处理厂；
（ 7） 调节由于季节的变化而引起的流量变化。
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9
1,2调节的方式（水量调节）
1）调节的主要设备 是设置废水 调节池 。
2）按调节池的位置,调节方式可分为在线调节 与 离线调节 两种：
10
（ 1）废水的在线调节示意图去处废水 除 调 计量 理厂杂物 节池 控制泵站在线调节流程可以大幅度地调节废水的成分和流量，但能源消耗大。
11
（ 2）废水离线调节示意图废水除杂物溢流设施调节池泵站计量与控制去水处理厂调节能力较差可以节省能源
12
3）实际调节池布置示意图（在线）
出水量保持不变调节池水位变化以适应来水量的变化
13
4）调节池的搅拌装置：
(1） 搅拌的目的：
a保证充分均和,避免固体的沉淀 。
b通过搅拌和曝气也可使还原性物质氧化 。
c使某些可溶性气体通过吹脱而减少 。
（ 2） 搅拌的方法：
常用的搅拌方法有机械曝气法,扩散空气法及涡轮式搅拌器等 。 最常用的是装设淹没式搅拌器 。
（ 3）下列情况不适用搅拌：
（ a）废水中含有有害的挥发物或溶解气体时；
（ b）废水中的还原性污染物能被空气中的氧氧化成有害物质；
（ c）空气中的二氧化碳能使废水中的污染物转化为沉淀物或有毒挥发物。
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14
1,3调节池体积的确定
计算时按最不利情况计算，即浓度和流量都在高峰时的区间来计算。
具体步骤：
1）先在一天内分时段测定废水的平均流量，如每小时测定一次；
2）经过一定时间后的平均浓度用下式计算。
c—— T小时内的污水平均浓度,mg/L；
q—— T小时内的污水平均流量,m3/h；
c1,c2— 污水在各段时间内的平均浓度,mg/L
q1,q2— 污水在各段时间内的平均流量,m3/h
T—— t1,t2等时间之和
15
废水流量测定数据表时段
/点钟 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 … 23-24
流量
/m3/s q1 q2 q3 q4 q5 … q24
浓度
/mg/L c1 c2 c3 c4 c5 … c24
16
3）所需调节池的容积,V=qT=q1t1+q2t2+qntn
若采用对角线调节池，容积按下式计算：
V=qT/2α
4） 例,某化工厂酸性废水的日平均流量为
1000m3/d，污水流量及盐酸浓度见表和图，计算 6h
的平均浓度和调节池容积？（见课本 P27表和图）
17返回目录解,在进行调节池的容积计算时，按最不利的情况，即浓度和流量在高峰时的区间来计算，调节时间越长，水质越均匀。
由图可知，污水流量和浓度较高的时段在 12h~18h
之内，此 6h的污水平均浓度为,c=（
5700× 37+4700× 68+3000× 40+3500× 64+5300× 4
0+4200× 40） /（ 37+68+40+64+40+40） =4350（
mg/L）
容积按下式计算：
V=（ 37+68+40+64+40+40） /2× 0.7=206（ m3）
18
1,4 废水浓度的调节
1）目的：
如果废水的流量变化不大，仅是污染物的浓度变化较大，可用另一种调节方式。
2）均和水质的基本方法有两种：
（ 1）利用压缩空气、叶轮搅拌和水泵循环而进行的强制混合和均化；
（ 2）利用差流方式使不同时间不同浓度的废水混合而进行的自身水力混合。
19
3）方式,最常见的浓度调节池可称异程式调节池,浓度调节池也称为均质池 。这种调节池为 常水位,重力流,在调节池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果 。
20
4）调节池形式
（ 1）穿孔导流槽式调节池
21
（ 2）带折流墙的调节池出水
22
返回目录隔墙
（
3
）
圆型调节池
23
1,5调节池的位置确定原则
（ 1）调节池的位置必须根据每个处理系统的情况而定。
（ 2）因为调节池的最佳位置将随废水处理方法、废水的特性和集水系统不同而不同，所以应根据不同的情况认真对比后确定。
24
1,5调节池的位置
（ 3）一般是把调节池设置在初级处理之后其它处理之前，这样可以减少污泥和浮渣的问题。
（ 4）如果把调节池设在初级处理之前，
就必须考虑设置足够的混合和搅拌设备以防止固体沉淀，同时应设置曝气设备以防止产生气味。
返回目录
25
2 格栅与筛滤
1）作用：
筛滤的目的是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。
2）分类：
筛滤的构件包括平行的棒、条、金属网、格网或穿孔板。
由平行的棒和条构成的称为 格栅 ；
由金属丝织物或穿孔板构成的称为 筛网 。
他们的去除物称为 筛余物 。
26
2,1格栅
1）位置：
格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处，
它本身阻力不大，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条
2）分类：
（ 1）按形状曲面格栅：筛网呈弧状平面格栅：筛网呈平面
27
（ 2）按栅条的间隙粗格栅（ 50-100mm）
（ 3）按筛余物清理方式分人工清渣机械清渣 大于 0.2m3/d时采用细格栅（ 3-10mm）
中格栅（ 10-40mm）
（ 4）按格栅活动方式固定格栅活动格栅手耙式机械耙式钢索格栅鼓轮格栅
28
人工清渣格栅 示意图格栅 操作平台滤水板
29
移动式伸缩臂 机械格栅 示意图耙斗格栅行走轮
30返回目录污水处理中一般设置两道格栅，一般在泵房前设粗格栅
，泵房后设细格栅
31
2,2筛网
1）作用,筛网的孔的形状和大小与格栅不同,最常用的是 使用金属丝编织成的方孔筛网。 作用 是除去粒度更小的悬浮物，
如纤维，藻类，纸浆等。
2）分类振动筛网水力筛网转鼓式筛网转盘式筛网微滤机
32
（ 1）振动筛网示意图
33
（ 2）水力筛网构造示意图水筛余物进水管不透水部分
34
35
36
37
返回目录
3）如何选择筛网：
（ 1）污水呈酸性或碱性时，筛网应耐腐蚀；
（ 2）筛网尺寸应按所需截流污染物的流量定；
（ 3）污水中若含有油类物质，应对污水先进行预处理（除油），以防止油堵塞网孔。
38
2,3筛余物的处置原则
（ 1）收集的筛余物运至处置区填埋或与城市垃圾一起处理。
（ 2）当有回收利用价值时，可送至粉碎机或破碎机被破碎后再用。
（ 3）对于大型水处理系统，也可采用焚烧的方法彻底处理。
返回目录
39
3、重力分离法
3.1概述
40
41
42
43
44
45
1）定义
（ 1）重力分离 是依靠废水中悬浮物密度与水密度不同这一特点来分离废水中固体悬浮物的方法。
（ 2）当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成 沉淀物 。当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面形成 浮渣,通过收集沉淀物与浮渣，使废水得到净化的过程就是重力分离的方法。
因此重力分离法又分为 沉淀法 和 上浮法
46
（ 3）沉淀法的分类：
沉淀法可分为自然沉淀和混凝沉淀
（ i）自然沉淀依靠废水中固体颗粒的自身重力进行沉降，仅对较大颗粒能达到去除目的，其实质是物理处理方法，如沉淀池
（ ii）混凝沉淀在废水中投加混凝剂，使废水中的微小颗粒与混凝剂结成较大的胶团，加速在水中的沉降，其实质是化学处理方法，
沉淀的作用是泥水分离。
47
2） 重力分离可以除去的污染物：
悬浮物 (SS),包括有机悬浮物和无机悬浮物
油类物质,包括浮油和乳化油
48
3）沉降在废水处理系统中的作用
(1)在一级处理的废水处理系统中,沉降是主要处理工艺,废水处理效果的高低,
基本取决于沉淀池的沉淀效果 。
(2)在二级处理的废水处理系统中,沉降具有多种功能 。
在生物处理设备前设初次沉淀池,以减轻后继处理设备的负荷,保证生物处理设备净化功能的正常发挥 。
在生物处理设备后设二次沉淀池,用以分离生物污泥,使处理水得到澄清 。
49
(3)在灌溉或排入氧化塘前,废水也必须进行沉降处理,以稳定水质,去除寄生虫卵和能够堵塞土壤孔隙的固体颗粒 。
重力沉降过程是一个看起来简单,实际上很复杂的过程,下面我们详细介绍重力沉降过程 。
50
4）沉降过程的分类：
根据废水中可沉降物质 颗粒的大小,凝聚性能的强弱 及其 浓度的高低,按观察到的现象可把沉降可分为四种类型：
自由沉降絮凝沉降成层沉降 (集团沉降、干涉沉降）
压缩沉降
51
（ 1） 自由沉降 的特点：
a 发生条件：
废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚性时发生的。
b 特征：
※ 沉降过程中，固体颗粒不改变形状和尺寸，
也不互相粘合，各自独立地完成沉降过程。
※ 颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后保持不变。
c 现象：
实验时可观察到水是从上到下逐步变清的 。
d 例,沉砂池和初沉池内颗粒物初期沉淀；含量少的泥砂在水中的沉淀。
52
自由沉降过程示意图液面在搅拌的作用下分布均匀随着沉降的进行，
上部变清到一定时间，
沉降完成。
t=0时 t=t1时 t=t2时 t=无穷大时
53
（ 2）絮凝沉降 的特点：
a 发生条件：
固体浓度也不高，但具有凝聚性时发生的。
b 特征：
※ 在沉降的过程中，颗粒尺寸，质量均会随深度的增加而增加；
※ 浓度上稀下浓； SS浓度随水深度变化而变化，
且呈现非线性变化。
※ 沉降的过程中颗粒的沉降速度也是随深度增加而增加的 。
c 现象：
水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象 。
d 例 二沉池中的活性污泥初期沉淀；水处理中的混凝沉淀。
54
（ 3）成层沉降 的特点：
a 发生条件：
废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生的。
b 特征：
每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰，
沉速有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。
c 现象：
实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，
沉降的过程实际上是该界面下沉的过程 。
d 例 二沉池中的活性污泥的后期沉淀
55
（ 4）压缩沉降 的特点：
a 发生条件：
废水中悬浮物的浓度很高时发生的。
b 特征：
此时固体颗粒互相接触，互相支承，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。
c 现象：
粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。
d 例 污泥在浓缩池中的浓缩
56
不同沉降过程示意图
A－澄清区； B－沉降区； C－过渡区； D －压缩区清水区，此处等于出水的水质开始时在搅拌的作用下是分布均匀沉降区和清水区有明显的界面，沉降的过程是该界面以等速下沉压缩区，该区内浓度基本相同，但比沉淀区高过渡区，该区内浓度随深度变化沉降区，该区内浓度基本相同，且不随时间变化
57
颗粒性质和浓度对沉降类型的影响
0 ％固体 自由沉降区成层沉降区压缩沉降区
100 ％固体分散颗粒 强絮凝颗粒返回目录
58
3,2自由沉降试验及去除率的计算
1） 颗粒自由沉降速度的确定自由沉降适用于悬浮固体浓度较低,且为非絮凝性或弱絮凝性的水质状况 。
计算颗粒沉降速度的假设：
（ 1）颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉降过程中其大小、形状和质量等均不变；
（ 2）水处于静止状态；
（ 3）颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用 。
在以上假设的条件下可以得出球形颗粒的沉降速度公式。
59
Stokes公式式中：
u－颗粒的沉降末速度，
m/s；
s,?－分别表示颗粒及水的密度,kg/m3
g－重力加速度,m/s2
－水的粘度,Pa? s；
d－颗粒的粒径,m。
18
)( 2dg
u s
60
Stokes公式说明的问题
（ 1）颗粒与水的密度差（?s
－?）愈大，它的沉速也愈大，成正比关系。
当?s>?时 u>0，颗粒下沉；
当?s<?时,u<0，颗粒上浮；
当?s=?时,u=0，颗粒既不下沉也不上浮。
18
)( 2dg
u s
61
Stokes公式说明的问题
（ 2） 水的粘度?愈小,沉速愈快,成反比关系 。 因粘度与水温成反比,故提高水温有利于沉降?
18
)( 2dg
u s
62
Stokes公式说明的问题
（ 3） 颗粒直径愈大，
沉速愈快，成平方关系。因此随粒度的下降，颗粒的沉降速度会迅速降低。
实际水处理过程中，
水流呈层流状态的情况较少，所以一般沉降只能去除 d>20?m
的颗粒。
18
)( 2dg
u s
63
Stokes公式应用举例：
油珠的直径为 50?m，密度为 800 kg/m3。试计算油珠在 20℃ 水中的上浮速度。
解,油珠 d＝ 5O?m=5× lO-5m,2O℃ 水的粘度?＝
0.001OlPa·s,代入 Stokes公式得：
u=9.81(1000-800)× (5× 10 － 5)2/18× 1.01× 10－ 3
= 2.7× 10－ 4m/s = 0.97 m/h
64
2） 自由沉降去除率的确定
（ 1）目的,颗粒自由沉降虽然能够计算，但其计算公式推导过程有许多假设，实际情况与这些假设相差较大，因此实际沉降要复杂得多，需要通过试验才能确定设计沉淀池的参数 。
65
（ 2）实验用沉淀柱试验在设有一个取样口的 透明沉降柱 中进行。
柱的 内径 为 100mm,有效高度 为 1.5～ 2.0m。
取样口可设在工作水深为 H的低部，也可设在 H/2
处的中部（图），二者分别称为 底部取样 和 中部取样 。
目前趋向于采用 中点取样 法，这是因为：随着沉降时间的延长，沉降柱内的悬浮固体浓度势必形成上稀下浓的线形不均匀分布态势，而我们要测定的是沉降柱内整个水层的残留 SS浓度，用 H/2处的 SS浓度代表柱内的 SS平均浓度，能减小采用底部取样带来的沉降效率的负偏差 。
66
自由沉降试验所用的沉降柱示意图底部取样中部取样
67
（ 3）试验步骤：
（ i） 根据废水的性质和希望达到的去除率估计所需的 总沉降时间,沉降时间间隔 和 取样的次数 。 把沉降柱编号写在记录表中 。
示范
一般为 5–7次,取样太多,测定所需的时间和费用高,数据处理也麻烦,次数太少则准确性差 。 然后确定所需沉降柱的数目
68
（ ii） 将待测废水搅拌均匀,加入到各沉降柱中直至水从上部溢流口溢出为止,搅拌均匀并测定原始浓度 c0；
（ iii） 搅拌均匀后开始计时,并按确定好的时间间隔,顺序从不同的沉降柱取样口取样,
分别测定相应的悬浮物浓度 c1,c2,c3 … cn。
把结果添入记录表中； 表
（ iv） 列表计算与各沉降时间对应的沉降效率
E；
（ v） 在标准计算纸上绘制 E-t和 E-u沉降曲线 。
图
(3)结论
69
目前常用的沉降试验数据处理方法有两种：一种是 常规计算法,另一种是 Camp
图解积分法 。
前者计算简单，但误差较大，得到的是
E-t和 E-u曲线；后者比较复杂，但结果精确，得到的是 ET-t和 ET-u曲线。
70
返回
E
沉降时间,t (min)
E-t曲线最小沉速,μ
E
E- u曲线
71
试验记录用表格沉降柱编号 1 2 3 … n
沉降时间 /min t1 t2 t3 … tn
试样固体浓度 /
（ mg/L） c1 c2 c3 … cn
沉降速度 /
（ m/s） ui=H/ti u1 u2 u3 … un
剩余固体分数
xi=ci/c0 x1 x2 x3 … xn
72
（ 3）结论：
自由沉淀 E~t曲线与水深有关,E~u曲线与实验水深无关 ；所以实验用沉淀柱深度应与实际沉淀池的水深相同。
因为颗粒匀速运动，所以若 水深 H减半,
则可以推断达到相同沉淀效果的时间 t也减半,即 u与时间无关返回目录
73
3,3影响絮凝沉降速度的因素
a 颗粒的絮凝程度； 越强沉降速度越快
b 沉降时间； 越长速度越快
c 颗粒之间的碰撞几率； 几率越大速度越快
d 废水流量的大小； 越小越快
e 沉降的深度； 越大速度越快
f 沉降装置的速度梯度； 越小越快
74
g 颗粒浓度和粒径的变化范围； 浓度越大，粒径变化范围越大速度越大
h 是否添加药剂； 一般是添加药剂有利于沉降，
但与添加药剂的种类有关。
因此,絮凝沉降 是比自由沉降复杂得多的过程，其沉降规律只能用实验的方法来确定。
75
3,4 理想沉淀池工作过程分析
1）理想沉淀池的概念理想沉淀池的条件：
(1) 过水断面上各点，水平流速相等为 v； 连
(2)悬浮物颗粒在水中的沉淀速度恒定 u； 连
(3) 在沉淀池进口处，悬浮物均匀分布； 连
(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。 连
76
沉降区
u=u0
的颗粒
v
u入流区
u<u0
的颗粒
u=u0
的颗粒
u>u0
的颗粒理想沉淀池的工作过程分析
77
2）理想沉淀池工作过程分析根据理想沉淀池的假设，固体颗粒随水流进入沉降区后，其运动轨迹为斜率等于 u/v
的直线。为了完全分离沉速为 u0的颗粒，就必须使从水面上 o点入流的这种颗粒在池内运动了水平距离 L后到达沉降区的端点 x’,其运动轨迹为直线 ox’。此时由图中三角形相似关系，可得 u0/v=H/L。
78
对于 u≥u0的颗粒，有 u/v≥H/L，其运动轨迹为斜率等于和大于 ox’的直线，因而能全部被除去，沉降效率等于公式中的 (1-x0)× 100(%)。
如果由 x’点作 ox的平行线，交入流断面于 o’，设 o’
的水深为 h，则有 u/v≥h/L。因此，从 o’点及其以下入流的 u<u0的颗粒能被完全除去。显然，这种颗粒中能被除去的部分占其总量的分率等于 h/H或 u/u0，
其沉降效率为公式中的对于 u<u0的颗粒，如果是从 o点入流,则其运动轨迹为斜率小于 u0/v的斜线 ox，它们在沉到池底前就被水流带出沉淀池，因而不能被除去。
79
可见，在静置沉降中得到的沉降规律也适用于理想沉淀池。
dx
H
h
)x1(dx
u
u
)x1(E
00 x
0
0
x
0 0
0t
上述两种固体颗粒的总沉降效率为
80
（ 1）表面负荷,如果沉淀池沉降区的表面积为 A，
处理水量为 Q，则有：
上式中的 Q/A是沉淀池设计的一个重要参数，称为表面负荷，以 q0表示，其单位是 m3/m2·h 。
3）沉淀池表面负荷与颗粒沉降速度的关系
A
Q
BL
VBH
L
uH
t
H
u?
0
81
由公式可知：
（ 1）表面负荷 q0在数值上等于 正好被除去的那种颗粒的 沉速 u0，因而由 E-u曲线上查到与某一 E值对应的
u0值后，即可按 A=Q/q0计算沉降区的表面积。
（ 2）表面负荷 q0值愈小,沉速 u≥u0的颗粒占 SS总量的分率愈大，沉速 u<u0中能被除去的分率也愈大，总沉降效率 ET也就愈高 。
（ 3） 在离散型沉降中，当处理水量为定值是，处理效率 ET 仅是沉降区表面积的函数，而与水深无关。
A↑,q0↓,则 ET↑ 。
82
（ 2）实际应用中的问题在实际沉淀池中，理想沉淀池的假设条件都不存在。除了颗粒沉速外，温度差引起的对流，
密度差引起的异重流，池内死角和水与池壁摩擦引起的滞流，风力和水力搅动以及配水、集水装置不可能绝对合理等引起的短路流和紊流,
都会造成池内水流和水中固体颗粒作不规则运动。
这些因素的不利影响是,固体颗粒的沉速降低,
并导致 (1-x0)和 u/u0都减小；水流水平分速 v可能超过颗粒冲起速度 vc，使 已沉降的颗粒被重新冲起。
83
二者的综合效果是只有采用比理想条件更长的沉降时间和更小的表面负荷，才能达到预期的分离效果。因此，将静置沉降曲线用于沉淀池的设计时，常按以下的经验公式确定设计表面负荷 q和沉降时间 t:
式中 q0,u0,t0—— 分别为由沉降曲线上查得的理论沉降速度和沉降时间。
0)0.25.1( tt
84
（ 3）结论：
（ i） 沉淀池的表面负荷在数值上与该沉淀池能够完全除去的最小颗粒的沉降速度相同。
所以,通过沉降试验,根据要求达到的沉淀总效率，得到能够完全除去的最小颗粒的沉降速度,即得到了沉淀池的表面负荷 。
qAQLBQt1vBQtHu 0
（ ii） 在一定流量下，沉淀池表面积越大,则分离的悬浮颗粒沉淀速度越小，颗粒粒径也越小，由沉降性能曲线可知，其 总去除率也越大 。
85
（ iii）由此可以看出，沉淀池的去除率仅与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷有关，而与池深无关。
因此，应该把沉淀池做得浅些，表面积大些，这就是颗粒沉降的 浅层理论 。
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86
3.5 沉砂池
1)一般说明
(1)一般位于泵站之前或初沉池之前，用以分离水中较大的无机颗粒。 以使水泵、管道免受磨损和阻塞； 以减轻沉淀池的无机负荷； 改善污泥的流动性，以便于排放、输运。
(2)分类：
按池内水流方向的不同，可分为平流式 (常用 )、竖流式、离心式、曝气式等。
(3)由于曝气沉 砂池和环流式（离心式）沉砂池对流量变化的适应性较强，除砂效果好且稳定，条件许可时，建议尽量采用 曝气沉沙池 和 环流式沉砂池 。
87
集砂渠集油区 沉砂区行车进水管出水管进水管出水管出水渠
88
2）有关沉砂池图
(1)平流式沉砂池图
89
集砂槽曝气管
（ 2）曝气沉砂池剖面图
90
（ 3）机械排砂曝气沉砂池
91
3）设计计算,
曝气沉砂池、平流沉砂池为例。
例 1：曝气沉砂池
（ 1）主要设计参数旋流速度 应保持 0.25-0.3米 /秒；
水平流速 为 0.1米 /秒；
最大流量时的水力停留时间 为 1-3分钟；
有效水深 一般为 2-3米,宽深比 一般 1-1.5
长宽比 一般应大于 5
曝气量 一般为 0.2m3/m3（废水）
池内应考虑消泡与隔油装置（或设备）
92
曝气沉砂池存在的问题,①砂中含有机物；
②对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。
曝气的作用 是使有机物处于悬浮；砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下，去除其附着的有机污染物。
93
（ 2）设计内容
（ i ）工艺尺寸
（ ii）结构尺寸
（ iii ）进出水区
（ iv）工艺装备主要确定沉砂池的池长Ｌ、池宽Ｂ、池深Ｈ等沉砂池的结构尺寸包括集砂斗、集砂槽、集油区等 。
进水区、配水方式、出水区
94
（ iv ）工艺装备供气方式,鼓风曝气，曝气沉砂池的供气可与曝气池供气联合进行或独立进行 。
曝气设备,一般采用穿孔管，孔径一般为 2－ 5mm。
排砂设备、集油设备,曝气沉砂池的排砂一般采用排砂泵抽吸；浮油的收集通常采用撇油的方式；吸砂泵和撇油设备通常置于行车上。
砂水和油水分离设备,从沉砂池排出的砂水和油水混合物含水率仍很高，通常设置砂水分离器和油水分离器对其分别进行处置。
95
例 2：平流式沉砂池
(1)设计参数
① 流量 Q：按 Qmax设计；
自流时，按最大流量；
泵输送时，按泵的最大组合流量
② 分格数 n,n≥2
③ 水平流速 v,0.15~0.3m/s
④ 停留时间,t≥30~60s
(2)设计内容,同曝气沉砂池返回目录
96
3,6 沉淀池
1）沉淀池的分类沉淀池可分为 普通沉淀池 和 浅层沉淀池 两大类。按工艺布置可分为 初沉池 和 二沉池,
按照水在池内的总体流向，普通沉淀池又有平流式,竖流式 和 辐流式 三种型式
97
平流式,平流式沉淀池,废水从池一端流入，沿水平方向在池内流动，
从另一端溢出，池的形状呈长方形，
在进口处的底部设贮泥斗。
98
平流式沉淀池教学图
99
辐流式,形状呈圆形或方形，废水从池中心进入，沉淀后废水从池周边溢出。适用于大型沉淀池
100
辐流式沉淀池（乐百氏食品废水）
101
竖流式,废水从池中央下部进入，
由下向上流动。适用于小型沉淀池出水进水
102
普通沉淀池分为入流区、沉降区、出流区、污泥区和缓冲区 5个功能区。
（ i）入流区和出流区是进行配水和集水，使水流均匀地分布在各个过流断面上，为提高容积利用、系数和固体颗粒的沉降提供尽可能稳定的水力条件。
（ ii）沉降区是可沉颗粒与水分离的区域。
（ iii）污泥区是泥渣贮存、浓缩和排放的区域。
（ iv）缓冲层是分隔沉降区和污泥区的水层，防止泥渣受水流冲刷而重新浮起。
以上各部分相互联系，构成一个有机整体，以达到设计要求的处理能力和沉降效率
2）普通沉淀池结构：
103
（ 1）平流式沉淀池
a 平流式沉淀池的主要组成部分及作用：
i 进水区：流入装置 作用是消能，使废水均匀分布。流入装置是横向潜孔，潜孔均匀地分布在整个宽度上 ;在潜孔前设 挡板,挡板高出水面 0.15－ 0.2m，伸入水下的深度不小于
0.2m。也有潜孔横向水平排列的流入装置。
ii 出水区,出流堰是沉淀池的重要部件，它不仅控制沉淀池内水面的高程，而且使后出水尽量均匀流出。 连 多采用自由堰型式，堰前也设挡板，以阻拦浮渣，或设浮渣收集和排除装置。 链
104
iii 沉淀区（工作区）,是可沉降颗粒与废水分离的区域，同时使进出水均匀。 链
iv污泥区,排除沉于池底的污泥是使沉淀池工作正常，保证出水水质的一项重要措施。在池的前部设 贮泥斗,其中的污泥通过排泥管借 1.5
－ 2.0m的 静水压力 排出池外，池底坡度一般为
0.01－ 0.02。沉降在沉淀池其它部位的污泥通过 机械装置 集中到贮泥斗中。 链 刮泥设备是桥式行车刮泥机 或 链带式刮泥机 L。也可采用多斗式排泥 L。 缓冲层：缓冲层则是分隔沉淀区和污泥区的水层，保证已沉下的颗粒不因水流搅动而再行浮起 。 链
105
b）特点：
（ i）对冲击负荷和温度变化适应能力强，施工简单，造价低；
（ ii） 多采用多斗排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机械设备和驱动件均浸于水中
，易锈蚀；
（ iii） 适用于地下水较高及地质较差的地区
，适用于大、中、小型污水处理厂。
106
c 平流式沉淀池结构示意图流入装置,
沉淀区流出装置污泥区 缓冲层流出装置
107
d 平流式沉淀池的流入装置与出流堰的一种形式
108
e 目前多采用如下图所示的 锯齿形溢流堰,
这种溢流堰易于加工，也比较容易保证出水均匀。水面应位于齿高度的 1/2处。
109
f 设有链带式刮泥机的平流式沉淀池在池底部，链带缓缓地沿与水流相反的方向滑动，刮板嵌于链带上，在滑动中将池底沉泥推入贮泥斗中，而在其移到水面时，又将浮渣推到出口，从那里集中清除。
这种设备的主要缺点是各种机件都在水下，易于腐蚀，难于维护。为此，可改用桥式行车刮泥机
110
g 多斗排泥平流式沉淀池
111
112
113
浮渣槽出流堰挡板
114
锯齿形出水堰 浮渣槽
115
（ 2）辐流式沉淀池简介：
a 辐流式沉淀池常为直径较大的圆形池。
b 直径一般介于 20－ 30m之间，但变化幅度可为 6－ 60m，最大甚至可达 100m，池中心深度约为 2.5－ 5.0m，池周深度则约为 1.5
－ 3.0m。
c 废水从池中心处流入，沿半径的方向向池周流动。
d 其水力特征是废水的流速由大向小变化。
116
辐流式沉淀池图（中心进水周边出水）
特点：
a 采用机械排泥，运行较好，管理简单；
b 池内水流速度不稳定，机械排泥设备复杂，对施质量要求较高；
c 适用于地下水较高的地区，适用于大中型污水处理厂
117
中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图进水出水排泥
118
进水槽刮泥装置出水堰出水槽
119
出水堰出水槽
120
刮泥装置沉淀池中心进水套管
121
122
123
（ 3）竖流式沉淀池简介：
a 竖流式沉淀池多呈圆形,也有采用方形和多角形的 。 直径或边长一般在 8m以下,多介于 4
－ 7m之间 。 沉淀池上部呈柱状部分为沉淀区,
下部呈截头锥状的部分为污泥区,在二区之间留有缓冲层 0.3m。
b 废水从中心管流入,由下部流出,通过反射板的阻拦向四周分布,然后沿沉淀区的整个断面上升,沉淀后的出水由池四周溢出 。 流出区设于池周,采用自由堰或三角堰 。 如果池子的直径大于 7m,一般要考虑设辐射式集水槽与池边环形集水槽相通 。
124
竖流式沉淀池图 特点：
a 排泥方便，占地面积小；
b 池子深度小，施工困难，对冲击负荷及温度变化的适应能力较差，造价高，池径不宜太大
c 适用于水量不大的小型污水处理厂。
125
竖流式沉淀池示意图进水 排泥出水
126
3）沉淀池的强化与改进
（ 1）传统沉淀池的缺点：
一是去除率不高，常用的沉淀时间为
1.5h，悬浮物的去除率一般在 40％－ 60
％之间，很少超过 80％；
二是这些沉淀池都体积庞大，占地面积较大。
127
（ 2）为提高沉淀池的去除率，可从两方面提高沉淀池的分离效果和处理能力：
一是从原水水质方面着手，采取措施，
改变水中悬浮物质的状态，使其易于与水分离沉降。混凝就是比较有效的方法。
二是从沉淀池的结构方面着手，创造更适宜于颗粒沉降分离的条件。 其中较为成熟的有预曝气和各种类型的新型沉淀池 。
128
（ a）预曝气
i 预曝气的种类
第一种是单纯曝气，即仅进行曝气，不投加任何物质，目的是促进 自然絮凝 。
第二种是在曝气的同时，投加生物处理单元排出的剩余生物污泥，利用这些污泥所具有的活性产生絮凝作用，这一过程称为 生物絮凝 。
129
ii预曝气的作用有以下几方面,
第一 可产生自然絮凝或生物絮凝作用，使废水中的微小颗粒凝聚成大颗粒，以便沉降分离；
第二 氧化废水中的还原性物质；
第三 吹脱废水中溶解的挥发物；
第四 增加废水中的溶解氧，减轻废水的腐化，
提高废水的稳定度。
130
预曝气辐流式沉淀池污水入口污泥排出管污泥悬浮层预曝气室沉降区
131
b 新型沉淀池
i 向心辐流式沉淀池（周边进水中心出水）
特点,一般的辐流式沉淀池，废水是从中心进入而在池四周出流，进口处流速很大，呈紊流状态，这时原废水中悬浮物质浓度亦高，紊流状态阻碍了它的下沉，影响沉淀池的分离效果。
而向心辐流式沉淀池与此恰恰相反，原废水从池周流入，澄清水则从池中心流出。
也可以采取池周进水池周出水的方式,
132
向心辐流式沉淀池图
133
进水槽,
底部有孔出水槽出水堰出水堰前挡板进水挡板,
深入水下约 3/4水深
134
4）沉淀池的设计
(1)沉淀池的设计包括 功能构造设计 和 结构尺寸设计 。前者是指确定各功能分区构件的结构形式，以满足各自功能的实现；后者是指确定沉淀池的整体尺寸和各构件的相对位置。
(2)设计良好的沉淀池应满足以下三个基本要求
（ i）有足够的沉降分离面积；
（ ii）入流区和出流区结构合理、能均匀布水和集水；
（ iii）有尺寸适宜、性能良好的污泥、浮渣收集和排放设备。
135
(3)主要设计参数
（ i）流量当自流进入时，应按最大流量设计；
厂内设置提升泵房时，应按工作水泵的最大组合流量设计。
（ ii）负荷沉淀池负荷（或停留时间）的选择见下页表。
136
沉淀池的功能与负荷或停留时间的关系类别 沉淀池位置沉淀时间
(h)
表面负荷
(m3/m2.h)
污泥量（干物质）
(g/pc.d)
污泥含水率
(%)
初沉池仅一级处理 1.5-2.0 1.5-2.5 15-27 96-97
二级处理 1.0-2.0 1.5-3.0 14-25 95-97
二沉池活性污泥法 1.5-2.5 1.0-1.5 10-21 99.2-99.5
生物膜法 1.5-2.5 1.0-2.0 7-19 96-98
137
（ 4）设计计算进行沉淀池设计的基本依据是废水流量、水中悬浮固体浓度和性质以及处理后的水质要求。因此，必须确定有关设计参数，其中包括沉降效率、沉降速度 (或表面负荷 )、沉降时间、水在池内的平均流速以及泥渣容重和含水率等。这些参数一般需要通过试验取得；
若无条件，也可根据相似的运行资料，因地制宜地选用经验数据
138
例 1平流式
（ a）入流区和出流区的设计平流式沉淀池的配水可采用进水挡板或进水穿孔墙等； 作用是使废水尽可能均匀地分布在沉降区的各个过流断面，既有利于沉降，也使出水中不挟带过多的悬浮物。
出水 一般采用三角堰；
139
平流式沉淀池示意图
140
（ b）沉降区的设计沉降区设计的主要内容是确定沉降区的长、宽、高尺寸和沉淀池座数或分格数，其主要内容如下：
(i)沉淀区有效水深,h2=qt
式中 q —— 表面负荷；
t —— 污水沉淀时间沉淀区有效水深一般取 2.0~4.0m。
（ ii）沉淀区总面积 A：
A＝ Qmax／ q
式中 Qmax—— 最大设计流量,m3/h；
(iii)沉淀区有效容积 V
V1=Ah2=Qt
u
Q
q
QA
141
（ iv）沉淀区长度 L2：
L2＝ 3.6vt
v—— 最大设计流量时的水平流速 mm/s，
一般取 v≤5mm／ s；
t取 l.5～ 2.0h
(v)沉淀区总宽度 B (m)
B＝ A／ L2
L2/B=4~5
不满足长宽比要求时，应分为 n格，当采用机械刮泥时,b
还应与刮泥机的衍架宽度相对应
(vi)沉淀池座数或分格数 n
n＝ B／ b，
n值不应小于 2，但也不宜过大，以免增大造价。
142
（ vii）沉淀池总长度 L
L=L1+L2+L3
式中,L1—— 流入口至挡板距离,m
L2—— 沉淀区长度,m
L3—— 流出口至挡板距离,m
(viii)校核：
L2/b>4，
L2/h2=（ 8~12）,1
若已知颗粒沉降速度 u0，则沉淀区总面积和有效水深计算方法如下,
A= Qmax／ q＝ Qmax／ u0，
沉淀区有效水深 h2=Qmax× t／ A=u0 × t
143
式中 Q--废水设计流量,m3／ h；
C0和 C--分别为进水和出水的 SS浓度,mg／ L；
P--泥渣含水率 (%)，一般为 95%~97%；
γ--泥渣容重,kg／ m3,P＞ 95%时，取 1000kg／ m3；
T--排泥周期，一般取 1～ 2d。
（ c）污泥区计算
（ i）污泥斗的泥渣体积已知排泥周期和悬浮物浓度，泥渣体积 Vw(m3)按下式计算
144
式中 a1和 a2—— 分别为泥斗上、下底边长,m；
h4—— 泥斗高度,m；
a为泥斗壁倾角，按污泥滑动性取 45° ～ 60 °
设 m为沉淀池的泥斗数，如 mVd≥Vw，则能满足要求，否则应增加泥斗数或缩短排泥周期。
（ ii）对倒正棱台形泥斗，其容积 Vd(m3)按下式计算：
145
（ d） 淀池总高 H(m)为式中,h1—— 超高，为了适应冲击负荷的水位变化，有效水深以上应有保护高度 h1，常取 0.3m。
h2—— 有效高度,m
h3—— 缓冲层高度，当没有刮泥机时,h3＝ (hm+0.3)，
hm为刮泥板高度；不设刮泥机时,h3取 0.5m。
h4—— 污泥区高度,m
h5—— 污泥斗高度,m
146
h1
h2
h3
h4
h5
147
例：某城市污水排放量为 100000m3/d，悬浮物浓度 C0为 250mg/L，试设计一平流式沉淀池，使处理后污水中悬浮物浓度不超过 50mg/L，污泥含水率为 97％，
通过沉淀性能曲线查得，当去除率为 80％时，去除颗粒物的最小沉降速度为 1.44m/h，沉淀时间为
65min。其中，取长宽比为 6，污泥区高度为 2.8m，
缓冲区高度为 0.6m，沉淀区泥斗上下低面为正方形，上斗边长为 6m，下斗边长为 0.4m，泥斗倾角为 45° ；流入口至挡板距离取 0.5m，流出口至挡板距离为 0.3m。
148
解,（ 1） ①表面负荷及沉淀时间由题意表面负荷数值上等于沉淀速度，所以表面负荷为
q0＝ 1.44m3/h，沉淀时间 t0＝ 65min
② 设计表面负荷与设计沉淀时间为使设计留有余地，将表面负荷缩小 1.5倍，沉淀时间放大 1.75倍，即有：
q＝ q0/1.5＝ 1.44/1.5＝ 0.96 m3/（ m2·h ）
t＝ 1.75t0＝ 1.75× 65＝ 113.75min＝ 1.9 h
③ 设计污水量
Qmax=105/（ 24× 60× 60）
=1.157（ m3/s）
=4166.7（ m3/h）
149
（ 2）沉淀区各部分尺寸确定
① 沉淀池总有效面积
A＝ Qmax/q＝ 416.7/0.96＝ 434.06 m3
采用两座沉淀池，每个池的表面积为 A1＝ 217m2，
处理量为 Q1＝ 208.35m3/h
② 沉淀池有效水深
h2＝ q× t＝ 0.96× 1.9＝ 1.82 m
③ 沉淀池长度 每个池宽 b取 6.0 m，则池长为
L2＝ A1/ b＝ 217/6＝ 36.17 m 取 L2＝ 36.5 m
长宽比为 L/b＝ 6＞ 4，符合要求。
150
（ 3）沉淀区各部分尺寸计算
① 每日产生污泥量
W＝ [Qmax× （ c0－ c1） × 100]/[γ× （ 100－ P） ]
＝ [10000× （ 250－ 50） × 100]/[1000× 1000× （ 100－ 97） ]
＝ 66.7 m3
每个污泥池的污泥量为 W1＝ W/2＝ 33.3 m3
② 污泥斗的容积取污泥区高度 h4＝ 2.8 m，则污泥斗容积
V＝ 1/3h4[a12＋ a22＋（ a1a2） 1/2]
＝ 2.8× [36＋ 0.16＋ (6× 0.4)1/2]/3
＝ 36m2＞ 33.3m3
即每个污泥斗可贮存 1天的污泥量，设 2个污泥斗，
则可容纳 2天的污泥量。
151
（ 4） 每个沉淀池的结构尺寸
① 沉淀池的总高度 H
H＝ h1＋ h2＋ h3＋ h4＝ 0.3＋ 1.82＋ 0.6＋ 2.8＝ 5.52 m
② 沉淀池的总的长度流入口至挡板距离取 0.5 m，流出口至挡板的距离取 0.3 m，则沉淀池总长度为
L＝ 0.5＋ 0.3＋ 36.5＝ 37.3 m
152
例 2 辐流式沉淀池 （中心进水周边出水）
中心管,管径按流速应大于 0.4m/s的最小沉速设计；
导流筒,深度一般为池深的一半，容积占沉淀容积的 5％；
出水集水渠,出水集水渠位于距池壁 1／ 10R处；
出水堰,单侧或双侧三角堰。
超高、缓冲区
153
① 有效水深 h2：通常取 1/2半径处的深度值
n
FD
4
或
)(4 fnFD
（ f 为中心管面积）
② 表面积 F,F=Q/q ③ 有效直径：
④ 径深比,径 ∶ 深不小于 6
设计计算
154
中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图返回目录
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3,7 隔油池
1）含油废水的特征
（ 1）油品在废水中分散的颗粒较大，粒径大于
100?m，称为 浮油,在含油废水中，这种油占水中总含油量的 60％－ 80％，是废水中油的主要部分，这种油易于从废水中分离出来；
（ 2）油品在废水中分散的粒径很小，呈乳化状态，称 乳化油,不易从废水中分离出来；
（ 3）小部分油品呈溶解状态，称为 溶解油,溶解度约为 5－ 15mg/L。
（ 4） 重油
156
2）隔油池的原理与构造
(1)原理,隔油池是用自然上浮法分离、去除含油废水中可浮油的处理筑物。
(2)构造,废水从池的 一端流入 池内，从另一端流出 。在流经隔油池的过程中，由于流速降低，密度小于 1.0而粒径较大的油类杂质得以 上浮到水面 上，密度大于
1.0的杂质则 沉于池底 。在出水一侧的水面上设 集油管 。
157
（ 3）平流式隔油池图
158
（ 4）波纹斜板式隔油池图
