水污染控制工程
内蒙古科技大学
环境工程教研室
第 2章 污水的物理处理
水和污水中杂质颗粒尺寸和处理方法
物理处理
目录
? 第一节 格栅及筛网
? 第二节 沉淀的基本理论
? 第三节 沉砂池
? 第四节 沉淀池
? 第五节 隔油和破乳
? 第六节 浮上法
第一节 格栅和筛网
一,格栅的定义、作用
格栅是由一组平行的金
属栅条或筛网制成，安装
在污水渠道、泵房、集水
井的进口处或污水处理厂
的前端，用以截留较大的
悬浮物或漂浮物，如：纤
维、碎皮、毛发、木屑、
果皮、蔬菜、塑料制品等，
以便减少后续处理构筑物
的处理负荷，并使之正常
运行。
二、格栅分类
?按形状：平面、曲面格栅
?按栅条间隙：粗（ 50-100mm),中 (10-40mm)、
细 (3-10mm)格栅。
?按清渣方式：人工清渣、机械清渣（用链条、钢
丝绳等带动齿耙清渣）
如果格栅放在泵房的前面，栅条的间距选取可根
据不同型号的污水泵要求来选取。
GL型格栅除污机
三、格栅的设计计算
格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计
算、栅渣量计算以及清渣机械的选用。
格栅设计计算例题
例 1-1 已知某城市污水处理厂最大设计污水量
qvmax=0.2m3/s,KZ=1.5,计算格栅各部尺寸。
解：设栅前水深 h=0.4m,过栅流速 v=0.9m/s,取
用中格栅，栅条间隙 d=20mm,格栅安装倾角
α=60° 。
（ 1） 栅条的间隙数 n,
（ 2） 格栅的建筑宽度 b,栅条宽度 s=10mm
个26)9.0*4.0*02.0/(60s i n*2.0hd/s i nqn m a xv ???????? ?
(3)进水渠渐宽部分长度 L1
若进水渠宽 b1=0.65m,进水渠内流速 0.77m/s,
渐宽部分展开角 α1=20°
（ 4）栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度 L2
（ 5）过栅水头损失 h2
m8.026*02.012601.0nd1nsb ???????? ）（）（
m22.020tg2/65.08.0tg2/bbL 111 ?????? ?）（）（
m11.02/LL 12 ??
k** s i ng2k*hh
2
02 ?
???? 3
4
)ds(???
m0 9 7.03*60s in81.9*2 9.0)02.0 01.0(42.2h
2
34
2 ??
?
（ 6）栅后槽总高度 h总
取栅前水深 h=0.4m,栅前渠道超高 h1=0.3m
（ 7） 栅槽总长度 L
（ 8） 每日栅渣量 W
W1取 0.07m/103m3
采用机械清渣
m8.0097.03.04.0hhhh 21 ???????总
m24.260tg H15.0LLL 121 ?????? ?
d/m8.0)1000K/(86400WqW 3Z1m a xv ?????
2.格栅设计参数
? 过栅流速 v,0.6-1.0m/s
? 格栅安装倾角 α, 45° -75°
? 栅前水深、栅前渠道超高
? 进水渠道水流速度,0.4-0.9m/s
? 栅渣量 W1取 0.07m3/103m3污水
四、筛网
水处理中当污水量非常小或根据截流的悬浮物
的形状有时选择筛网做为筛滤装置，常用的筛网
有水力筛网和旋转筛网，水力筛网一般栅距较细
0.25~5mm,常用回收或去除细小纤维和固体颗
粒。
第二节 沉淀的基础理论
一、概述
定义,沉淀是利用水中悬浮颗粒的可沉降性，在
重力的作用下产生下沉，以达到固液分离的一种
过程。
在各种类型的污水理系统中，沉淀几乎是不可
缺少的环节，而且在同一处理系统中可能多次采
用，如城市污水处理中的沉砂池、初沉池、二沉
池。
二、沉淀类型
根据污水中可沉
物质的性质、凝聚
性能及其浓度的高
低，沉淀分为四种
类型，每一种沉淀
类型有其特定的颗
粒沉降速度公式。
沉淀
类型
自由
沉淀
絮凝
沉淀
区域
沉淀
压缩
沉淀
1.自由沉淀
污水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚的
性能，在沉淀过程中，固体颗粒不改变形状、尺寸，
也不互相粘合，各自独立的完成沉淀过程。典型例
子如砂粒在沉砂池中的沉淀以及悬浮物浓度较低的
污水在初次沉淀池中的沉淀过程和二沉池的顶部。
自由沉降颗粒沉降速度公式（斯托克斯）
2LS dg)(
18
1
su ???
?????
2,絮凝沉降
污水中的悬浮固体浓度不高，但具有凝聚的
性能，在沉淀的过程中，互相粘合，结为较大的
絮凝体，活性污泥二沉池的上部就属于此类型。
由于絮凝沉淀过程中，颗粒不断增大，因此，相
应的沉速在不断的增大，目前尚无描述絮凝颗粒
沉淀的关系表达式。在解决实际问题时，通常将
絮凝沉淀池分割为若干层，在每一层中认为颗粒
的沉降可应用自由沉降速度公式，显而易见，采
用自由沉降颗粒近似絮凝颗粒时，分层越多，则
误差越小。
3,区域沉淀（干扰、成层、拥挤）
污水中悬浮固体的浓度增到一定的数值后，由
于颗粒之间的相互干扰和影响，所有颗粒（不论粒
径大小）以团状整体沉淀，泥水之间形成清晰可见
的泥水界面，此时，所有颗粒的沉速相同，且以同
一速度沉淀，活性污泥二沉池的下部属于此类型。
区域沉淀的界面沉降公式,
???? eusu
0
Χ— 沉降污泥浓度
α— 与污泥性质有关的系数
u0— 最大沉降（临界沉降速度）
4.压缩沉淀
发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬
浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间已挤集成团块结
构，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重
力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥
斗中的浓缩过程以及浓缩池中污泥的浓缩过程存
在压缩沉淀。有关压缩沉淀的颗粒沉速与相应沉
淀参数之间的关系报道很少，一般用区域沉降速
度公式，不过 α需修正。
四种沉淀类型在二沉池中的应用,
活性污泥在二沉池中的沉淀过程
上清水
自由沉淀
絮凝沉淀
区域沉淀
压缩沉淀
A
B
C
D
E
F
水
深
时间
三、自由沉淀及其理论基础
图 10-11 自由沉淀颗粒受力情况
式中,As—— 运动方向的面积
Cd—— 牛顿无因次阻力系数,Cd=f(Re)
μ s—— 颗粒沉降速度，当受力平衡时，沉速变为 μ s（最终
沉降速度）
gVmgF sg ???? ?
gVF lf ??? ???
?
?
???
? ????
2
2
sl
sdd
uACF ?
当颗粒所受外力平衡时, Fd=Fg-Ff
2/1
3
)(4
?
?
?
?
?
?
?
?
?
ld
sls
s C
dg
?
??
?
对于球形颗粒,
层流区（ stokes区）,
2
18
)(
s
ls
s d
g
?
??? ??
s
s
s d
A
V
3
2?
Re
24?
dC ?
?? lssd?Re
过渡流区（艾伦区）、紊流区（牛顿区） μs？
分析自由颗粒在静水中运动公式得,
? 颗粒沉速 us的决定因素是 ρs-ρL,当 ρs＞ ρL时，颗粒下
沉，反之则上浮。
? 颗粒沉速 us与 d2成正比，所以增大 d,大大提高沉降
（上浮）效果。
? us与 μ成反比,μ决定于水质、水温，在水质相同时，
T↑,μ ↓,us ↑。
? 由于污水中颗粒非球形，故 stokes 定律不能直接用
于工艺计算，需对非球形颗粒修正。
2
18
)(
s
ls
s d
g
?
??? ??
四、沉淀池的工作原理
1.理想沉淀池
Hazen和 Camp提出这一概念。其假设条件是,
（ 1）污水在池内沿水平方向作等速流动，水平流
速 v,从入口到出口的流动时间为 t。
（ 2）在流入区，颗粒沿截面 AB均匀分布并处于
自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速 v。
（ 3） 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为 u。
（ 4）颗粒一经沉到水底再不重新浮起（即认为沉
到底部即视为被去除）。
图 10-12 理想沉淀池示意图
入
流
区
出
流
区
污泥区
u0
us <u0
us <u0 u
s >u0
L
H h
A
B D
C
沉淀区
v
v
v
v
qv
? 理想沉淀池分流入区、沉淀区、流出区、污泥区四
个区。从点 A 进入的颗粒，它们的运动轨迹是水平
流速和颗粒沉速 的矢量和，这些颗粒中，必存在
着某一粒径的颗粒，其沉速为，恰巧能沉至池底 D
点，故可得关系式,
L
Hu
L
Hu
0
0 ?????
?
从图 2-3可得,
? 沉速 us≥ u0的颗粒，无论以 AB断面任何高度处
进入沉淀区，都可以在 D点前沉降，如绿线 所
示。
? 沉速 us＜ u0的颗粒，其是否能沉降由其进入沉
淀区时在 AB断面上的位置所定，例如从靠近水
面 A进入的 us＜ u0的颗粒，则不能沉降随水流
进入流出区，如红线 1所示。同样的颗粒若处在
靠近池底的位置及 h高度以下进入，则能被去除，
如红线 2所示。这说明对于沉速 us＜ u0的颗粒，
有一部分会沉到池底被去除。
设沉速为 us的颗粒占全部颗粒的 dp%,其
中的 h/H· dp%的颗粒将会沉淀到池底而去除。
在同一沉淀时间 t,下式成立,
h= us ·t H= u0 · t
可见沉速小于 u0的颗粒被沉淀去除的重量为
理想沉淀池总去除量为
用去除率表示,
ρ0— 沉速小于 u0的颗粒在全部颗粒所占的百分数
1－ ρ0— us≥ u0的颗粒占的百分数
0
s
u
u
H
h ??
dpuudpuudpuudpHh P sP ss ?? ?????? 00
00 000
1,积分得
.1 00
0
dpuu P s? ?
.1)1( 00
0
0 dpuuP
P
s? ???
.1)1( 00
0
0 dpuuP
P
s? ?????
根据理想沉淀池的原理，可说明两点,
?设处理水量为 qv(m3/s),沉淀池宽度为 B, 水面面积
A=B·L,故颗粒在池内的沉淀时间为,
?沉淀池容积,
的物理意义是,在单位时间内沉淀池单位表面积
的流量 称为表面负荷或溢流率（ q）,量纲 m3/m2.s，
而 u0的量纲 m/s,二者的物理意义不同，但对理想沉淀
二者相等，可见，只要确定颗粒的最小沉速 u0, 就
可以求得理想沉淀池的表面负荷 q
0u
H
v
Lt ??
AHtqv v ????
Aut AHtVq 0v ?????? quAq 0v ???
A
q v
2、实际沉淀池
∵ 在实际沉淀池，理想沉淀池的假设是不存在的，
颗粒的运动是不规则运动。
00 75.1
1
25.1
1 uuq ～?
00 0.25.1 ttt ～?
第三节 沉砂池
一、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、竖流式, 离心式,
曝气式等。
3.由于曝气沉沙池和环流式（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。
3.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。 解决沉砂池存在的问题：
① 砂中含有机物； ② 对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。
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
二、设计计算,
? 曝气沉砂池、平流沉砂池为例。
例 1：曝气沉砂
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）
例 1：曝气沉砂池,
2.设计内容,工艺尺寸、结构尺寸、进出水、工艺装备
（ 1 ）工艺尺寸,主要确定沉砂池的池长Ｌ、池宽Ｂ、池
深Ｈ等。
TQ M A X?V
水流断面 A,vQA
M A X?
池宽 B,HAB ?
池长 L,AVH ?
池容 V（有效容积）,
例 1：曝气沉砂池,
（ 2 ）结构尺寸,集砂斗、集砂槽、集油区
注意：在设计计算过程中，沉砂池的长、宽、深等工艺尺
寸需同时满足有关的长宽比和宽深比，以保证沉砂池内
的流态为推流式。如不满足需重新调整有关尺寸重新选
择设计参数，从新进行设计计算。
集砂斗倾角不小于 50o。
集砂槽设计与明渠设计相同，但设计流速应不小于 0.8m/s。
集油区长度与沉砂区相同，宽度一般为沉砂区宽度的 1／ 2
－ 2／ 3，底部以 60o－ 75o倾角坡向沉沙区，以保证进入集油
区的砂滑入沉沙区。
例 1：曝气沉砂池,进出水区
进水：沉砂池进水一般采用管道或明渠将污水直接引入配水区。
配水：由于曝气沉沙池内水流的旋流特性，一般认为对曝气沉
砂池的配水要求不十分严格，通常采用配水渠淹没配 水。
出水：沉砂池出水一般采用出水堰出水，出水堰的宽度一般与
沉砂池宽度相同，依此根据堰流计算公式可确定相应的
堰上水头。
（ 3）进出水区
进水区、配水方式、出水区
例 1：曝气沉砂池,工艺装备
（ 4 ）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,曝气沉砂池的排沙一般采用排沙泵抽吸；
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,从沉沙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。
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
⑤ 有效水深应不大于 1.2m，一般采用 0.25-1.0m,
尺宽不小于 0.6m。
例 2：平流式沉砂池
2.设计内容
（ 1）工艺尺寸
① 长度 L（ m）,L=V·t
② 过水面积 F（ m2）,F=Q/V
③ 池宽 B（ m）,B=F/h2
单格宽,b=B/n
h2为有效水深
校核最小流速 Vmin≥0.15m/s
例 2：平流式沉砂池,结构尺寸
（ 2）结构尺寸,进、出水区结构及尺寸； 贮砂斗所需
容积、结构。
? 结合单格宽、砂斗壁倾角，确定砂斗上、下底宽 a,a2和高
使设计的砂斗容积等于或不小于所需砂斗容积。
（ 3）工艺装备
输砂泵（机械排泥）、砂水分离器、刮渣设备、行车等。
6
Z
v m a x
10.k
86400.T.X.qV ?
X— 城市污水的沉砂量,m3/106m3
T— 排砂时间的间隔,d
kZ__生活污水的总变化系数。
沉淀池是分离悬浮物的一种常用处理构筑物。
第四节 沉淀池
一、分类
1,按位置分,
? 初沉池 —— 用于生物处理前做一级处理的称为
初沉池。
? 二沉池 —— 用于生物处理后沉淀活性污泥或生
物膜脱落污泥的称二沉池。二沉池是生物处理
不可缺少的一个组沉部分，对于一般城市污水，
初沉池可去除约 30%的 BOD5和 55%的悬浮物。
2.按水流方向分：平流式、竖流式、辐流式
图 10-15 三种型式沉淀池示意图
平流式沉淀池 — 池型呈长方形，废水从池一端流入，
水平方向流过池子，从另一端流出。在池的进口处底
部设贮泥斗，其它部位底有坡度，倾向贮泥斗，用机
械利泥装置将泥利入贮泥斗。
（ 1）平流式沉淀池
（ 2）竖流式沉淀池
竖流式沉淀池 ——
池型多呈圆形，废
水从设在池中央的
中心管进入，从中
心管的下端经过反
射板后均匀缓慢地
分布在池的面上，
由于出口设置在水
面上墙壁四周，故
水的流向基本由下
向上，污泥贮积在
底部的污泥斗内。
（ 3）辐流式沉淀池
辐流式沉淀池 —— 池型多呈圆形，进口位置与
竖流式相似，出口位置与竖流式相同，水从中
心管进入向四周辐射水平流动，由于辐流式池
径与池深比远远大于竖流式，所以水平流动速
度随着穿透表面积的增大，速度越来越小，最
后从水面四周流出，悬浮物沉淀到池底的贮泥
斗。
进水
出水
排泥
中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图
3,三种类型沉淀池优缺点分析
池型 优 点 缺 点 适用条件
平
流
式
1.对冲击负荷和温度
变化适应能力强
2.施工简单，造价低
采用多斗排泥时，每个泥斗需单
独设排泥管，操作工作量大，采
用机械排泥时，机件设备和驱动
件均浸于水中，易锈蚀
1,适用地下水
位较高及地
质较差的地
区
2,适用于大、
中、小型污
水处理厂
竖
流
式
1.排泥方便，管理简
单
2.占地面积小
1.池子深度大，施工困难
2.对冲击负荷及温度变化的适
应能力较差
3.造价较高
4.池径不宜太大
适用于处理水量
不大的小型污水
处理厂
辐
流
式
1.采用机械排泥，运
行较好,管理较简单
2.排泥设备已有定型
产品
1.池水水流速度不稳定
2.机械排水设备复杂，对施工质
量要求较高
1.适用于地下水
位较高的地区
2.适用于大、中
型污水处理厂
二、沉淀池的一般设计原则及参数
1.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。
2,沉淀池只数, 不少于 2只
3,沉淀池经验设计参数
当无沉淀资料时,t, q,污泥量参见表 10-8
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
表 10-8 沉淀池的功能与负荷或停留时间的关系
4,沉淀池的有效水深, 沉淀时间、表面水力负荷的相互关系
表面水力负荷
q’/（ m3.m-2.h-1）
沉淀时间 t/h
H=2.0m H=2.5m H=3.0m H=3.5m H=4.0m
3.0 1.0 1.17 1.33
2.5 1.0 1.2 1.4 1.6
2.0 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0
1.5 1.33 1.67 2.0 2.33 2.67
1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
5,沉淀池的几何尺寸
沉淀池超高不少于 0.3m, 缓冲层高 0.3~0.5m，
贮泥斗的斜壁倾角不宜小于 60°,圆斗不宜小于 55°，
排泥管径不小于 200mm
6,沉淀池出水部分
一般采用溢流堰，出水负荷：初沉池应不大于
2.9L/s·m,二沉池取 1.5~2.9L/s·m。
7,贮泥斗的容积
一般不大于 2d, 对于二沉池，贮泥时间不超过 2小
时。
辐流式沉淀池 泥斗一般为圆台形，上部直径为 2m，下部直
径为 0.5-1m，泥斗倾角大于 45o；
平流式沉淀池 泥斗一般为（正）棱台形，上部边长与池宽相
同（若池宽较大时可设多个泥斗），下部边长一般为
0.5-1.0m，泥斗倾角大于 45o。
竖流式沉淀池 泥斗：圆台形或（正）棱台形。
8,排泥部分
采用静水压力排泥、泵吸式法。
三、平流式沉淀池结构及设计计算
1.结构设计
? 入流装置,平流式沉淀池的配水可采用进水挡
板或进水穿孔墙等，通常有：带溢流堰的进水
槽 +整流墙；带侧孔的进水槽 +整流墙；带侧孔
的进水槽 +挡板；带底孔的进水槽 +挡板。
? 出流装置：一般采用挡板 +溢流堰 +集水槽；
? 排泥装置和方法：静水压力法、机械排泥
2.设计计算
? 沉淀池的表面积 A
? 沉淀区有效水深 h2
? 沉淀区有效容积 V1
? 沉淀池长度 L
? 沉淀池总宽度 b
? 沉淀池只数 n
? 污泥区容积
? 沉淀池的总高度
? 污泥斗的容积
? 污泥斗以上梯形部分容积
四、竖流式沉淀池的工作原理及设计
1.工作原理
2.构造：池的直径 ≤ 8米，一般 4-7米；径深
比 ≤3,1。
3.设计计算类似平流式沉淀池
五、辐流式沉淀池构造及设计
1.构造,
直径 D=6-60m,最大可达 100m,池四
周水深 1.5-3.0m,中心深度 2.5-5.0m
进水有两种类型：中心进水周边出水；周
边进水中心出水。
一般设有刮泥机刮泥。
2.设计计算,
? 中心管：中心管管径按流速应大于 0.4m/s的
最小沉速设计；
? 导流筒：导流筒的深度一般为池深的一半，容
积占沉淀容积的 5％；
? 出水集水渠：现行辐流式沉淀池的出水集水渠
一般位于距池壁的 1／ 10R处；
? 出水堰：单侧或双侧三角堰。
? 超高、缓冲区
六、斜板（管）沉淀池
1.斜板（管）沉淀池的理论基础 — 浅层理论
从理想沉淀池的工作原理得,
入
流
区
出
流
区
污泥区
u0
u’0 =1/2u0
L
H
A
B D
C
沉淀区
v v qv
L
Hu 0 ?
?
? 当 L和 ν不变时，池深越浅，则 uo越小，可被沉
淀去除的 SS的粒径越小，去除率增大。 (见图）
? 当 uo和 ν不变时，高度为 H/n时，长度变为 L/n，
所以沉淀池的体积减少到 V/n。
? 当 L和 uo不变时，高度为 H/n时，水平流速变为
nν,表面负荷率不变，进水流量增大为 nqv。
以上是 20世纪初 Hazen提出的浅层理论。
实际应用中，考虑排泥的要求，将隔板以 45~60°
角度倾斜。按水流方向不同，可分为：异向流、同向流、
横向流（侧向流）。
L
Hu 0 ?
?
2.斜流式沉淀池的构造
? 斜板（管）
沉淀区
? 进水配水区
? 清水出水区
? 缓冲区
? 污泥区
1－进水管；
2－配水槽；
3－斜板；
4－集水槽；
5－出水落水斗；
6－污泥斗；
7－排泥管
3,斜板（管）沉淀池设计举例
异向流斜板（管）沉淀池的设计表面水力负荷一
般可按比普通沉淀池的设计表面水力负荷提高一倍考
虑。
异向流斜板（管）沉淀池的设计，应符合下列
要求,
?斜板净距（或斜管孔径）为 80~100mm；
?斜板（管）斜长为 1m；
?斜板（管）倾角为 60° ；
?斜板（管）区上部水深为 0.7~1.0m；
?斜板（管）区底部缓冲层高度为 1.0m。
七、提高沉淀池沉淀效果的有效途径
第五节 隔油和破乳
一、油脂来源、状态与危害
二、处理方法及设备
一、油脂来源、状态及危害
1.来源
? 石油类：石油开采、石油化工、钢铁焦化、煤气发生
站、机械加工。
? 动植物油类：肉类牛奶加工、洗衣房、汽车修理车间。
2.状态
? 浮油、分散油（悬浮态）
? 乳化油（胶体态）
? 溶解油（溶解态）
3.危害
1.处理方法
2.设备
? 隔油池（平流式、斜板式、小型）
? 除油罐
? 气浮隔油
二、处理方法及设备
乳化油
破乳
浮油、分散油 隔油池、除油罐
投加换型乳化剂、盐类、酸类、
表面活性剂；搅拌、震荡、转动；
过滤；改变温度。
第六节 浮上法（气浮法）
? 一、概述
? 二、分类
? 三、加压溶气浮上法的基本原理
? 四、加压溶气浮上法系统的组成及设计
一、概述
气浮法是固 -液或液 -液分离的一种方法。它是
通过某种方式产生大量的微气泡，使其与废水中 密
度小于或接近水的细小固体或液体颗粒 粘附，形成
密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至水
面，形成浮渣，进行固 -液或液 -液分离。
二、气浮法分类
1.电解气浮法
2.分散空气浮上法
? 扩散板曝气气浮法
? 叶轮切割气泡气浮法
3.溶气气浮法
? 溶气真空气浮
? 加压溶气气浮
?加压溶气气浮法：
是最常用的一种气
浮法，它是使空气
在加压的条件下溶
解于水，然后通过
压力将至常压而使
过饱和的空以微气
泡的形式释放出来。
?加压溶气气浮工
艺由空气饱和设备
（水泵、空压机或
射流器、溶气罐）、
空气释放设备和气
浮池组成。
?加压溶气气浮的三种基本流程：全溶气流程、部分
溶气流程、回流溶气流程。
全溶气流程
回流溶气流程
三、加压溶气气浮的基本原理
1.空气在水中的溶解度与压力的关系
图 10-39空气在纯水中的饱和溶解度 S0与温度 T,压力 P的关系
101 203 304 405 507 608 709 811
120
80
40
空气溶解量
/（
m
l.L
-1)
P/kpa
温度 00 150 300
? 从图 10-39可得：在一定范围内，温度越低、压
力越大，其溶解度也越大。一定温度下,P增大,
S0也增大。
? 真空溶气法利用常压（ 101KPa） 和负压（ 30-
40KPa） 之差造成溶气过饱和释放。
? 加压溶气法利用高压（ 300-400KPa） 和常压
（ 101KPa） 之差造成溶气过饱和释放。
? 同一温度下，因压差不同，加压溶气法相对真空
溶气法释放的气体更多。
2.水中悬浮颗粒与微小气泡相粘附的原理
（ 1）气泡与悬浮颗粒粘附的条件
气泡与颗粒的吸附力是由两相之间的界面
张力引起的。根据作用于气 -固 -液三相之间的
界面张力，可以推测这种吸附力的大小。
图 2-6-2 气固液三相体系
在气固液三相的接触点上，由液、
气界面与液、固界面构成的 θ角称为
接触角。根据三个界面张力在接触点
处于平衡有,
δG·S= δL·G× cosθ+δL·S
?当 θ=0时，固体表面完全被润湿，
气泡不能吸附在固体表面。
? 当 0＜ θ ＜ 90° 时，固体与气泡
吸附的不够牢固，容易在水流的作用
下脱附。
?当 θ ≥ 90° 时，则容易吸附。
或者吸附前后单位面积上的界面能差
△ E=E1-E2 =（ δL·G+ δL·S） -δG·S
= δL·G（ 1-cosθ）
?θ → 0 °,△ E → 0,不能吸附。
?θ → 180 °,△ E → 2 δL·G, 易
吸附。
气
固
固
δL·G
δL·S
δG·S δL·G
δL·S
δG·S
液
θ ＞ 90°
总之，亲水性颗粒不易被气泡吸附，疏水性颗粒易被吸附
（ 2）微气泡与悬浮颗粒
的粘附形式有三种,
?气泡吸附颗粒上浮
?气泡顶托颗粒上浮
?气泡裹夹颗粒上浮
（ 3）, 颗粒 -气泡, 复合
体上浮速度
当颗粒上粘附的气泡
越多，粒径越大，密度越
小，上升的速度越大。
2sl d
18
)(g
?
?????
上
3.化学药剂投加对气浮效果的影响
? 除强疏水性物质外，一般疏水性物质和亲水性
物质均需投加化学药剂，以改善颗粒的表面性
质，增加气泡与颗粒的吸附。
? 常用的化学药剂有,混凝剂,浮选剂、助凝剂、
抑制剂、调节剂。
四、压力溶气气浮法系统组成及设计
1,组成,
? 压力溶气系统（加压泵、压力溶气罐、空气
供给设备、附属设备）
? 空气释放系统：空气释放装置（减压阀、溶
气释放喷嘴、释放器）、溶气水管路。
? 气浮池。
2,设计计算：气浮所需空气量、溶气罐、气浮
池。
（ 1）气浮所需空气量
（ 2）溶气罐
（ 3）气浮池
内蒙古科技大学
环境工程教研室
第 2章 污水的物理处理
水和污水中杂质颗粒尺寸和处理方法
物理处理
目录
? 第一节 格栅及筛网
? 第二节 沉淀的基本理论
? 第三节 沉砂池
? 第四节 沉淀池
? 第五节 隔油和破乳
? 第六节 浮上法
第一节 格栅和筛网
一,格栅的定义、作用
格栅是由一组平行的金
属栅条或筛网制成，安装
在污水渠道、泵房、集水
井的进口处或污水处理厂
的前端，用以截留较大的
悬浮物或漂浮物，如：纤
维、碎皮、毛发、木屑、
果皮、蔬菜、塑料制品等，
以便减少后续处理构筑物
的处理负荷，并使之正常
运行。
二、格栅分类
?按形状：平面、曲面格栅
?按栅条间隙：粗（ 50-100mm),中 (10-40mm)、
细 (3-10mm)格栅。
?按清渣方式：人工清渣、机械清渣（用链条、钢
丝绳等带动齿耙清渣）
如果格栅放在泵房的前面，栅条的间距选取可根
据不同型号的污水泵要求来选取。
GL型格栅除污机
三、格栅的设计计算
格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计
算、栅渣量计算以及清渣机械的选用。
格栅设计计算例题
例 1-1 已知某城市污水处理厂最大设计污水量
qvmax=0.2m3/s,KZ=1.5,计算格栅各部尺寸。
解：设栅前水深 h=0.4m,过栅流速 v=0.9m/s,取
用中格栅，栅条间隙 d=20mm,格栅安装倾角
α=60° 。
（ 1） 栅条的间隙数 n,
（ 2） 格栅的建筑宽度 b,栅条宽度 s=10mm
个26)9.0*4.0*02.0/(60s i n*2.0hd/s i nqn m a xv ???????? ?
(3)进水渠渐宽部分长度 L1
若进水渠宽 b1=0.65m,进水渠内流速 0.77m/s,
渐宽部分展开角 α1=20°
（ 4）栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度 L2
（ 5）过栅水头损失 h2
m8.026*02.012601.0nd1nsb ???????? ）（）（
m22.020tg2/65.08.0tg2/bbL 111 ?????? ?）（）（
m11.02/LL 12 ??
k** s i ng2k*hh
2
02 ?
???? 3
4
)ds(???
m0 9 7.03*60s in81.9*2 9.0)02.0 01.0(42.2h
2
34
2 ??
?
（ 6）栅后槽总高度 h总
取栅前水深 h=0.4m,栅前渠道超高 h1=0.3m
（ 7） 栅槽总长度 L
（ 8） 每日栅渣量 W
W1取 0.07m/103m3
采用机械清渣
m8.0097.03.04.0hhhh 21 ???????总
m24.260tg H15.0LLL 121 ?????? ?
d/m8.0)1000K/(86400WqW 3Z1m a xv ?????
2.格栅设计参数
? 过栅流速 v,0.6-1.0m/s
? 格栅安装倾角 α, 45° -75°
? 栅前水深、栅前渠道超高
? 进水渠道水流速度,0.4-0.9m/s
? 栅渣量 W1取 0.07m3/103m3污水
四、筛网
水处理中当污水量非常小或根据截流的悬浮物
的形状有时选择筛网做为筛滤装置，常用的筛网
有水力筛网和旋转筛网，水力筛网一般栅距较细
0.25~5mm,常用回收或去除细小纤维和固体颗
粒。
第二节 沉淀的基础理论
一、概述
定义,沉淀是利用水中悬浮颗粒的可沉降性，在
重力的作用下产生下沉，以达到固液分离的一种
过程。
在各种类型的污水理系统中，沉淀几乎是不可
缺少的环节，而且在同一处理系统中可能多次采
用，如城市污水处理中的沉砂池、初沉池、二沉
池。
二、沉淀类型
根据污水中可沉
物质的性质、凝聚
性能及其浓度的高
低，沉淀分为四种
类型，每一种沉淀
类型有其特定的颗
粒沉降速度公式。
沉淀
类型
自由
沉淀
絮凝
沉淀
区域
沉淀
压缩
沉淀
1.自由沉淀
污水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚的
性能，在沉淀过程中，固体颗粒不改变形状、尺寸，
也不互相粘合，各自独立的完成沉淀过程。典型例
子如砂粒在沉砂池中的沉淀以及悬浮物浓度较低的
污水在初次沉淀池中的沉淀过程和二沉池的顶部。
自由沉降颗粒沉降速度公式（斯托克斯）
2LS dg)(
18
1
su ???
?????
2,絮凝沉降
污水中的悬浮固体浓度不高，但具有凝聚的
性能，在沉淀的过程中，互相粘合，结为较大的
絮凝体，活性污泥二沉池的上部就属于此类型。
由于絮凝沉淀过程中，颗粒不断增大，因此，相
应的沉速在不断的增大，目前尚无描述絮凝颗粒
沉淀的关系表达式。在解决实际问题时，通常将
絮凝沉淀池分割为若干层，在每一层中认为颗粒
的沉降可应用自由沉降速度公式，显而易见，采
用自由沉降颗粒近似絮凝颗粒时，分层越多，则
误差越小。
3,区域沉淀（干扰、成层、拥挤）
污水中悬浮固体的浓度增到一定的数值后，由
于颗粒之间的相互干扰和影响，所有颗粒（不论粒
径大小）以团状整体沉淀，泥水之间形成清晰可见
的泥水界面，此时，所有颗粒的沉速相同，且以同
一速度沉淀，活性污泥二沉池的下部属于此类型。
区域沉淀的界面沉降公式,
???? eusu
0
Χ— 沉降污泥浓度
α— 与污泥性质有关的系数
u0— 最大沉降（临界沉降速度）
4.压缩沉淀
发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬
浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间已挤集成团块结
构，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重
力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥
斗中的浓缩过程以及浓缩池中污泥的浓缩过程存
在压缩沉淀。有关压缩沉淀的颗粒沉速与相应沉
淀参数之间的关系报道很少，一般用区域沉降速
度公式，不过 α需修正。
四种沉淀类型在二沉池中的应用,
活性污泥在二沉池中的沉淀过程
上清水
自由沉淀
絮凝沉淀
区域沉淀
压缩沉淀
A
B
C
D
E
F
水
深
时间
三、自由沉淀及其理论基础
图 10-11 自由沉淀颗粒受力情况
式中,As—— 运动方向的面积
Cd—— 牛顿无因次阻力系数,Cd=f(Re)
μ s—— 颗粒沉降速度，当受力平衡时，沉速变为 μ s（最终
沉降速度）
gVmgF sg ???? ?
gVF lf ??? ???
?
?
???
? ????
2
2
sl
sdd
uACF ?
当颗粒所受外力平衡时, Fd=Fg-Ff
2/1
3
)(4
?
?
?
?
?
?
?
?
?
ld
sls
s C
dg
?
??
?
对于球形颗粒,
层流区（ stokes区）,
2
18
)(
s
ls
s d
g
?
??? ??
s
s
s d
A
V
3
2?
Re
24?
dC ?
?? lssd?Re
过渡流区（艾伦区）、紊流区（牛顿区） μs？
分析自由颗粒在静水中运动公式得,
? 颗粒沉速 us的决定因素是 ρs-ρL,当 ρs＞ ρL时，颗粒下
沉，反之则上浮。
? 颗粒沉速 us与 d2成正比，所以增大 d,大大提高沉降
（上浮）效果。
? us与 μ成反比,μ决定于水质、水温，在水质相同时，
T↑,μ ↓,us ↑。
? 由于污水中颗粒非球形，故 stokes 定律不能直接用
于工艺计算，需对非球形颗粒修正。
2
18
)(
s
ls
s d
g
?
??? ??
四、沉淀池的工作原理
1.理想沉淀池
Hazen和 Camp提出这一概念。其假设条件是,
（ 1）污水在池内沿水平方向作等速流动，水平流
速 v,从入口到出口的流动时间为 t。
（ 2）在流入区，颗粒沿截面 AB均匀分布并处于
自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速 v。
（ 3） 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为 u。
（ 4）颗粒一经沉到水底再不重新浮起（即认为沉
到底部即视为被去除）。
图 10-12 理想沉淀池示意图
入
流
区
出
流
区
污泥区
u0
us <u0
us <u0 u
s >u0
L
H h
A
B D
C
沉淀区
v
v
v
v
qv
? 理想沉淀池分流入区、沉淀区、流出区、污泥区四
个区。从点 A 进入的颗粒，它们的运动轨迹是水平
流速和颗粒沉速 的矢量和，这些颗粒中，必存在
着某一粒径的颗粒，其沉速为，恰巧能沉至池底 D
点，故可得关系式,
L
Hu
L
Hu
0
0 ?????
?
从图 2-3可得,
? 沉速 us≥ u0的颗粒，无论以 AB断面任何高度处
进入沉淀区，都可以在 D点前沉降，如绿线 所
示。
? 沉速 us＜ u0的颗粒，其是否能沉降由其进入沉
淀区时在 AB断面上的位置所定，例如从靠近水
面 A进入的 us＜ u0的颗粒，则不能沉降随水流
进入流出区，如红线 1所示。同样的颗粒若处在
靠近池底的位置及 h高度以下进入，则能被去除，
如红线 2所示。这说明对于沉速 us＜ u0的颗粒，
有一部分会沉到池底被去除。
设沉速为 us的颗粒占全部颗粒的 dp%,其
中的 h/H· dp%的颗粒将会沉淀到池底而去除。
在同一沉淀时间 t,下式成立,
h= us ·t H= u0 · t
可见沉速小于 u0的颗粒被沉淀去除的重量为
理想沉淀池总去除量为
用去除率表示,
ρ0— 沉速小于 u0的颗粒在全部颗粒所占的百分数
1－ ρ0— us≥ u0的颗粒占的百分数
0
s
u
u
H
h ??
dpuudpuudpuudpHh P sP ss ?? ?????? 00
00 000
1,积分得
.1 00
0
dpuu P s? ?
.1)1( 00
0
0 dpuuP
P
s? ???
.1)1( 00
0
0 dpuuP
P
s? ?????
根据理想沉淀池的原理，可说明两点,
?设处理水量为 qv(m3/s),沉淀池宽度为 B, 水面面积
A=B·L,故颗粒在池内的沉淀时间为,
?沉淀池容积,
的物理意义是,在单位时间内沉淀池单位表面积
的流量 称为表面负荷或溢流率（ q）,量纲 m3/m2.s，
而 u0的量纲 m/s,二者的物理意义不同，但对理想沉淀
二者相等，可见，只要确定颗粒的最小沉速 u0, 就
可以求得理想沉淀池的表面负荷 q
0u
H
v
Lt ??
AHtqv v ????
Aut AHtVq 0v ?????? quAq 0v ???
A
q v
2、实际沉淀池
∵ 在实际沉淀池，理想沉淀池的假设是不存在的，
颗粒的运动是不规则运动。
00 75.1
1
25.1
1 uuq ～?
00 0.25.1 ttt ～?
第三节 沉砂池
一、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、竖流式, 离心式,
曝气式等。
3.由于曝气沉沙池和环流式（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。
3.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。 解决沉砂池存在的问题：
① 砂中含有机物； ② 对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。
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
二、设计计算,
? 曝气沉砂池、平流沉砂池为例。
例 1：曝气沉砂
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）
例 1：曝气沉砂池,
2.设计内容,工艺尺寸、结构尺寸、进出水、工艺装备
（ 1 ）工艺尺寸,主要确定沉砂池的池长Ｌ、池宽Ｂ、池
深Ｈ等。
TQ M A X?V
水流断面 A,vQA
M A X?
池宽 B,HAB ?
池长 L,AVH ?
池容 V（有效容积）,
例 1：曝气沉砂池,
（ 2 ）结构尺寸,集砂斗、集砂槽、集油区
注意：在设计计算过程中，沉砂池的长、宽、深等工艺尺
寸需同时满足有关的长宽比和宽深比，以保证沉砂池内
的流态为推流式。如不满足需重新调整有关尺寸重新选
择设计参数，从新进行设计计算。
集砂斗倾角不小于 50o。
集砂槽设计与明渠设计相同，但设计流速应不小于 0.8m/s。
集油区长度与沉砂区相同，宽度一般为沉砂区宽度的 1／ 2
－ 2／ 3，底部以 60o－ 75o倾角坡向沉沙区，以保证进入集油
区的砂滑入沉沙区。
例 1：曝气沉砂池,进出水区
进水：沉砂池进水一般采用管道或明渠将污水直接引入配水区。
配水：由于曝气沉沙池内水流的旋流特性，一般认为对曝气沉
砂池的配水要求不十分严格，通常采用配水渠淹没配 水。
出水：沉砂池出水一般采用出水堰出水，出水堰的宽度一般与
沉砂池宽度相同，依此根据堰流计算公式可确定相应的
堰上水头。
（ 3）进出水区
进水区、配水方式、出水区
例 1：曝气沉砂池,工艺装备
（ 4 ）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,曝气沉砂池的排沙一般采用排沙泵抽吸；
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,从沉沙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。
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
⑤ 有效水深应不大于 1.2m，一般采用 0.25-1.0m,
尺宽不小于 0.6m。
例 2：平流式沉砂池
2.设计内容
（ 1）工艺尺寸
① 长度 L（ m）,L=V·t
② 过水面积 F（ m2）,F=Q/V
③ 池宽 B（ m）,B=F/h2
单格宽,b=B/n
h2为有效水深
校核最小流速 Vmin≥0.15m/s
例 2：平流式沉砂池,结构尺寸
（ 2）结构尺寸,进、出水区结构及尺寸； 贮砂斗所需
容积、结构。
? 结合单格宽、砂斗壁倾角，确定砂斗上、下底宽 a,a2和高
使设计的砂斗容积等于或不小于所需砂斗容积。
（ 3）工艺装备
输砂泵（机械排泥）、砂水分离器、刮渣设备、行车等。
6
Z
v m a x
10.k
86400.T.X.qV ?
X— 城市污水的沉砂量,m3/106m3
T— 排砂时间的间隔,d
kZ__生活污水的总变化系数。
沉淀池是分离悬浮物的一种常用处理构筑物。
第四节 沉淀池
一、分类
1,按位置分,
? 初沉池 —— 用于生物处理前做一级处理的称为
初沉池。
? 二沉池 —— 用于生物处理后沉淀活性污泥或生
物膜脱落污泥的称二沉池。二沉池是生物处理
不可缺少的一个组沉部分，对于一般城市污水，
初沉池可去除约 30%的 BOD5和 55%的悬浮物。
2.按水流方向分：平流式、竖流式、辐流式
图 10-15 三种型式沉淀池示意图
平流式沉淀池 — 池型呈长方形，废水从池一端流入，
水平方向流过池子，从另一端流出。在池的进口处底
部设贮泥斗，其它部位底有坡度，倾向贮泥斗，用机
械利泥装置将泥利入贮泥斗。
（ 1）平流式沉淀池
（ 2）竖流式沉淀池
竖流式沉淀池 ——
池型多呈圆形，废
水从设在池中央的
中心管进入，从中
心管的下端经过反
射板后均匀缓慢地
分布在池的面上，
由于出口设置在水
面上墙壁四周，故
水的流向基本由下
向上，污泥贮积在
底部的污泥斗内。
（ 3）辐流式沉淀池
辐流式沉淀池 —— 池型多呈圆形，进口位置与
竖流式相似，出口位置与竖流式相同，水从中
心管进入向四周辐射水平流动，由于辐流式池
径与池深比远远大于竖流式，所以水平流动速
度随着穿透表面积的增大，速度越来越小，最
后从水面四周流出，悬浮物沉淀到池底的贮泥
斗。
进水
出水
排泥
中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图
3,三种类型沉淀池优缺点分析
池型 优 点 缺 点 适用条件
平
流
式
1.对冲击负荷和温度
变化适应能力强
2.施工简单，造价低
采用多斗排泥时，每个泥斗需单
独设排泥管，操作工作量大，采
用机械排泥时，机件设备和驱动
件均浸于水中，易锈蚀
1,适用地下水
位较高及地
质较差的地
区
2,适用于大、
中、小型污
水处理厂
竖
流
式
1.排泥方便，管理简
单
2.占地面积小
1.池子深度大，施工困难
2.对冲击负荷及温度变化的适
应能力较差
3.造价较高
4.池径不宜太大
适用于处理水量
不大的小型污水
处理厂
辐
流
式
1.采用机械排泥，运
行较好,管理较简单
2.排泥设备已有定型
产品
1.池水水流速度不稳定
2.机械排水设备复杂，对施工质
量要求较高
1.适用于地下水
位较高的地区
2.适用于大、中
型污水处理厂
二、沉淀池的一般设计原则及参数
1.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。
2,沉淀池只数, 不少于 2只
3,沉淀池经验设计参数
当无沉淀资料时,t, q,污泥量参见表 10-8
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
表 10-8 沉淀池的功能与负荷或停留时间的关系
4,沉淀池的有效水深, 沉淀时间、表面水力负荷的相互关系
表面水力负荷
q’/（ m3.m-2.h-1）
沉淀时间 t/h
H=2.0m H=2.5m H=3.0m H=3.5m H=4.0m
3.0 1.0 1.17 1.33
2.5 1.0 1.2 1.4 1.6
2.0 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0
1.5 1.33 1.67 2.0 2.33 2.67
1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
5,沉淀池的几何尺寸
沉淀池超高不少于 0.3m, 缓冲层高 0.3~0.5m，
贮泥斗的斜壁倾角不宜小于 60°,圆斗不宜小于 55°，
排泥管径不小于 200mm
6,沉淀池出水部分
一般采用溢流堰，出水负荷：初沉池应不大于
2.9L/s·m,二沉池取 1.5~2.9L/s·m。
7,贮泥斗的容积
一般不大于 2d, 对于二沉池，贮泥时间不超过 2小
时。
辐流式沉淀池 泥斗一般为圆台形，上部直径为 2m，下部直
径为 0.5-1m，泥斗倾角大于 45o；
平流式沉淀池 泥斗一般为（正）棱台形，上部边长与池宽相
同（若池宽较大时可设多个泥斗），下部边长一般为
0.5-1.0m，泥斗倾角大于 45o。
竖流式沉淀池 泥斗：圆台形或（正）棱台形。
8,排泥部分
采用静水压力排泥、泵吸式法。
三、平流式沉淀池结构及设计计算
1.结构设计
? 入流装置,平流式沉淀池的配水可采用进水挡
板或进水穿孔墙等，通常有：带溢流堰的进水
槽 +整流墙；带侧孔的进水槽 +整流墙；带侧孔
的进水槽 +挡板；带底孔的进水槽 +挡板。
? 出流装置：一般采用挡板 +溢流堰 +集水槽；
? 排泥装置和方法：静水压力法、机械排泥
2.设计计算
? 沉淀池的表面积 A
? 沉淀区有效水深 h2
? 沉淀区有效容积 V1
? 沉淀池长度 L
? 沉淀池总宽度 b
? 沉淀池只数 n
? 污泥区容积
? 沉淀池的总高度
? 污泥斗的容积
? 污泥斗以上梯形部分容积
四、竖流式沉淀池的工作原理及设计
1.工作原理
2.构造：池的直径 ≤ 8米，一般 4-7米；径深
比 ≤3,1。
3.设计计算类似平流式沉淀池
五、辐流式沉淀池构造及设计
1.构造,
直径 D=6-60m,最大可达 100m,池四
周水深 1.5-3.0m,中心深度 2.5-5.0m
进水有两种类型：中心进水周边出水；周
边进水中心出水。
一般设有刮泥机刮泥。
2.设计计算,
? 中心管：中心管管径按流速应大于 0.4m/s的
最小沉速设计；
? 导流筒：导流筒的深度一般为池深的一半，容
积占沉淀容积的 5％；
? 出水集水渠：现行辐流式沉淀池的出水集水渠
一般位于距池壁的 1／ 10R处；
? 出水堰：单侧或双侧三角堰。
? 超高、缓冲区
六、斜板（管）沉淀池
1.斜板（管）沉淀池的理论基础 — 浅层理论
从理想沉淀池的工作原理得,
入
流
区
出
流
区
污泥区
u0
u’0 =1/2u0
L
H
A
B D
C
沉淀区
v v qv
L
Hu 0 ?
?
? 当 L和 ν不变时，池深越浅，则 uo越小，可被沉
淀去除的 SS的粒径越小，去除率增大。 (见图）
? 当 uo和 ν不变时，高度为 H/n时，长度变为 L/n，
所以沉淀池的体积减少到 V/n。
? 当 L和 uo不变时，高度为 H/n时，水平流速变为
nν,表面负荷率不变，进水流量增大为 nqv。
以上是 20世纪初 Hazen提出的浅层理论。
实际应用中，考虑排泥的要求，将隔板以 45~60°
角度倾斜。按水流方向不同，可分为：异向流、同向流、
横向流（侧向流）。
L
Hu 0 ?
?
2.斜流式沉淀池的构造
? 斜板（管）
沉淀区
? 进水配水区
? 清水出水区
? 缓冲区
? 污泥区
1－进水管；
2－配水槽；
3－斜板；
4－集水槽；
5－出水落水斗；
6－污泥斗；
7－排泥管
3,斜板（管）沉淀池设计举例
异向流斜板（管）沉淀池的设计表面水力负荷一
般可按比普通沉淀池的设计表面水力负荷提高一倍考
虑。
异向流斜板（管）沉淀池的设计，应符合下列
要求,
?斜板净距（或斜管孔径）为 80~100mm；
?斜板（管）斜长为 1m；
?斜板（管）倾角为 60° ；
?斜板（管）区上部水深为 0.7~1.0m；
?斜板（管）区底部缓冲层高度为 1.0m。
七、提高沉淀池沉淀效果的有效途径
第五节 隔油和破乳
一、油脂来源、状态与危害
二、处理方法及设备
一、油脂来源、状态及危害
1.来源
? 石油类：石油开采、石油化工、钢铁焦化、煤气发生
站、机械加工。
? 动植物油类：肉类牛奶加工、洗衣房、汽车修理车间。
2.状态
? 浮油、分散油（悬浮态）
? 乳化油（胶体态）
? 溶解油（溶解态）
3.危害
1.处理方法
2.设备
? 隔油池（平流式、斜板式、小型）
? 除油罐
? 气浮隔油
二、处理方法及设备
乳化油
破乳
浮油、分散油 隔油池、除油罐
投加换型乳化剂、盐类、酸类、
表面活性剂；搅拌、震荡、转动；
过滤；改变温度。
第六节 浮上法（气浮法）
? 一、概述
? 二、分类
? 三、加压溶气浮上法的基本原理
? 四、加压溶气浮上法系统的组成及设计
一、概述
气浮法是固 -液或液 -液分离的一种方法。它是
通过某种方式产生大量的微气泡，使其与废水中 密
度小于或接近水的细小固体或液体颗粒 粘附，形成
密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至水
面，形成浮渣，进行固 -液或液 -液分离。
二、气浮法分类
1.电解气浮法
2.分散空气浮上法
? 扩散板曝气气浮法
? 叶轮切割气泡气浮法
3.溶气气浮法
? 溶气真空气浮
? 加压溶气气浮
?加压溶气气浮法：
是最常用的一种气
浮法，它是使空气
在加压的条件下溶
解于水，然后通过
压力将至常压而使
过饱和的空以微气
泡的形式释放出来。
?加压溶气气浮工
艺由空气饱和设备
（水泵、空压机或
射流器、溶气罐）、
空气释放设备和气
浮池组成。
?加压溶气气浮的三种基本流程：全溶气流程、部分
溶气流程、回流溶气流程。
全溶气流程
回流溶气流程
三、加压溶气气浮的基本原理
1.空气在水中的溶解度与压力的关系
图 10-39空气在纯水中的饱和溶解度 S0与温度 T,压力 P的关系
101 203 304 405 507 608 709 811
120
80
40
空气溶解量
/（
m
l.L
-1)
P/kpa
温度 00 150 300
? 从图 10-39可得：在一定范围内，温度越低、压
力越大，其溶解度也越大。一定温度下,P增大,
S0也增大。
? 真空溶气法利用常压（ 101KPa） 和负压（ 30-
40KPa） 之差造成溶气过饱和释放。
? 加压溶气法利用高压（ 300-400KPa） 和常压
（ 101KPa） 之差造成溶气过饱和释放。
? 同一温度下，因压差不同，加压溶气法相对真空
溶气法释放的气体更多。
2.水中悬浮颗粒与微小气泡相粘附的原理
（ 1）气泡与悬浮颗粒粘附的条件
气泡与颗粒的吸附力是由两相之间的界面
张力引起的。根据作用于气 -固 -液三相之间的
界面张力，可以推测这种吸附力的大小。
图 2-6-2 气固液三相体系
在气固液三相的接触点上，由液、
气界面与液、固界面构成的 θ角称为
接触角。根据三个界面张力在接触点
处于平衡有,
δG·S= δL·G× cosθ+δL·S
?当 θ=0时，固体表面完全被润湿，
气泡不能吸附在固体表面。
? 当 0＜ θ ＜ 90° 时，固体与气泡
吸附的不够牢固，容易在水流的作用
下脱附。
?当 θ ≥ 90° 时，则容易吸附。
或者吸附前后单位面积上的界面能差
△ E=E1-E2 =（ δL·G+ δL·S） -δG·S
= δL·G（ 1-cosθ）
?θ → 0 °,△ E → 0,不能吸附。
?θ → 180 °,△ E → 2 δL·G, 易
吸附。
气
固
固
δL·G
δL·S
δG·S δL·G
δL·S
δG·S
液
θ ＞ 90°
总之，亲水性颗粒不易被气泡吸附，疏水性颗粒易被吸附
（ 2）微气泡与悬浮颗粒
的粘附形式有三种,
?气泡吸附颗粒上浮
?气泡顶托颗粒上浮
?气泡裹夹颗粒上浮
（ 3）, 颗粒 -气泡, 复合
体上浮速度
当颗粒上粘附的气泡
越多，粒径越大，密度越
小，上升的速度越大。
2sl d
18
)(g
?
?????
上
3.化学药剂投加对气浮效果的影响
? 除强疏水性物质外，一般疏水性物质和亲水性
物质均需投加化学药剂，以改善颗粒的表面性
质，增加气泡与颗粒的吸附。
? 常用的化学药剂有,混凝剂,浮选剂、助凝剂、
抑制剂、调节剂。
四、压力溶气气浮法系统组成及设计
1,组成,
? 压力溶气系统（加压泵、压力溶气罐、空气
供给设备、附属设备）
? 空气释放系统：空气释放装置（减压阀、溶
气释放喷嘴、释放器）、溶气水管路。
? 气浮池。
2,设计计算：气浮所需空气量、溶气罐、气浮
池。
（ 1）气浮所需空气量
（ 2）溶气罐
（ 3）气浮池
