§2.1格栅和筛网

一、格栅

作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。

格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。

选用栅条间距的原则：不堵塞水泵和水处理厂、站的处理设备。

格栅所截留的污染物数量与地区的情况、污水沟道系统的类型、污水流量以及栅条的间距等因素有关，可参考的一些数据：

1、当栅条间距为16~25mm时，栅渣截留量为0.10~0.05m3/（103m3污水）；

2、当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为0.03~0.01 m3/（103m3污水）；

3、栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。

格栅的清渣方法：人工清除、机械清除

格栅栅条断面形状：圆形；矩形；方形。圆形的水力条件较方形好，但刚度较差目前多采用断面形状为矩形的栅条。

过格栅渠道的水流流速：格栅渠道的宽度要设置得当，应使水流保持适当流速，一方面泥沙不至于沉积在沟渠底部；另一方面截留的污染物又不至于冲过格栅，通常采用0.4~0.9m/s。

污水过栅条间距的流速：为防止栅条间隙堵塞，一般采用0.6~1.0m/s；最大流量时可高于1.2~1.4m/s；渐扩α＝20°，沉底大于水头损失。

二、筛网

作用：用于废水处理或短小纤维的回收

形式：振动筛网；水力筛网

格栅、筛网截留的污染物的处置方法：填埋；焚烧（820℃以上）；堆肥；将栅渣粉碎后再返回废水中，作为可沉固体进入初沉池。

§2.2 沉淀的基础理论

一、概述

沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。

沉淀处理工艺的四种用法：

沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。

初次沉淀池：较经济地去除，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。

二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。

污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。

二、沉淀的类型

根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀可分成四种类型 ：

自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。

絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。

区域沉淀或成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。

压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，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。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。

三、沉淀池的工作原理

理想沉淀池分为：进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域四个部分。

理想沉淀池的几个假定：沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v；悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。

§2.3沉砂池

沉砂池的作用：从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。

沉砂池的工作原理：以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。

沉砂池的几种形式：平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池、Doer沉砂池等。

沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数：

城市污水厂一般均设置沉砂池，并且沉砂池的个数或分格数应不小于2；工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定。

设计流量应按分期建设考虑：最大时流量、最大组合流量、合流制流量

沉砂池去除的砂粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm以上。

城市污水的沉砂量可按每106m³污水沉砂30m³计算，其含水率约为60%，容重约1500kg/m³。

贮砂斗的容积应按2d沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于55º，排砂管直径不应小于200mm。

沉砂池的超高不宜小于0.3m。

一、平流式沉砂池

平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。

平流式沉砂池的系统参数

（1）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；

（2）最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为30~60s；

（3）有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，池宽不小于0.6m；

（4）池底坡度一般为0.01~0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。

二、曝气沉砂池

曝气沉砂池的特点：由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用；沉砂中含有机物的量低于5%。

1、曝气沉砂池的构造：

（1）、曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约60~90cm处设置曝气装置；

（2）、在池底设置沉砂斗，池底有i=0.1~0.5的 坡度，以保证砂粒滑入砂槽；

（3）、为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。

2、曝气沉砂池的工作原理

污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s ），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。

由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化。

3、曝气沉砂池的设计参数

（1）水平流速一般取0.08~0.12m/s。

（2）污水在池内的停留时间为4~6min；雨天最大流量时为1~3 min。如作为预曝气，停留时间为10~30min。

（3）池的有效水深为2~3m，池宽与池深比为1~1.5，池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向挡板。

（4）曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.5~6.0mm，距池底约为0.6~0.9m，并应有调节阀门。

（5）曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。

三、旋流沉砂池

旋流沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速沙粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。旋流式沉砂池(钟氏及比氏)具有占地省、除砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等特点，但对水量的变化有较严格的适用范围，对细格栅的运行效果要求较高。其关键设备为国外产品，价格很高，故该池型在国内普及为时尚早。

§2.4 沉淀池

沉淀池按使用功能分：

1、初次沉淀池：生物处理法中的预处理，去除约30%的BOD5，55%的悬浮物

2、二次沉淀池：生物处理构筑物后,是生物处理工艺的组成部分

沉淀池按水流方向分：

平流式：池型：长方形一端进水,另一端出水，贮泥斗在池进口

竖流式：池内水流由下向上，池型:多为圆形, 有方形或多角形，池中央进水，池四周出水，贮泥斗在池中央

辐流式：池内水流向四周辐流，池型:多为圆形, 有方形或多角形，池中央进水，池四周出水，贮泥斗在池中央

沉淀池由五部分组成：

进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳，以提高沉淀效率。

沉淀区是沉淀进行的主要场所。

贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。

缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。

沉淀池的运行方式：

间歇式：工作过程：进水、静止、沉淀、排水。污水中可沉淀的悬浮物在静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。

连续式：污水连续不断地流入与排出。污水中可沉颗粒的沉淀在流过水池时完成，这时可沉颗粒受到重力所造成的沉速与水流流动的速度两方面的作用

一、沉淀池的一般设计原则及参数：

1.设计流量

沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同。

在合流制的污水处理系统中，当废水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量；当用水泵提升时，应按水泵的最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中,应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不小于30min。

2.沉淀池的只数：对于城市污水厂，沉淀池的个数不应少于2只。

3.沉淀池的经验设计参数：对于城市污水处理厂，如无污水沉淀性能的实测资料时，可参照经验参数选用。

4.沉淀池的有效水深、沉淀时间与表面水力负荷的相互关系，见教材。

5.沉淀池的几何尺寸：池超高不少于0.3m；缓冲层高采用0.3~0.5m；贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于60º，圆斗不宜小于55º；排泥管直径不小于200mm。

6.沉淀池出水部分：一般采用堰流, 在堰口保持水平。出水堰的负荷:对初沉池, 应不大于2.9L/(s·m)；对二次沉淀池, 一般取1.5~2.9 L/(s·m)。亦可采用多槽出水布置，以提高出水水质。

7.贮泥斗的容积：一般按不大于2d的污泥量计算。对二次沉淀池，按贮泥时间不超过2h计。

8.排泥部分

二、平流式沉淀池

平流式沉淀池的构造及工作特点：

进水区有整流措施，保证入流污水均匀稳定地进入沉淀池。

出水区设出水堰，控制沉淀池内的水面高度，保证沉淀池内水流的均匀分布。

沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，对于初沉池一般为250m3/（m·d），二沉池为130~250 m³/（m·d）。

锯齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1/2处。

为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。

堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。

多斗式沉淀池，不设置机械刮泥设备。每个贮泥斗单独设置排泥管，各自独立排泥，互不干扰，保证沉泥的浓度。

三、竖流式沉淀池

竖流式沉淀池的工作原理：在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v做竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：当u>v时，颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除；当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉也不上升；当u<v时，颗粒将不能沉淀下来，会被上升水流带走。

当颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果（在相同的表面水力负荷条件下）竖流式沉淀池的去除率要比平流式沉淀池低。

当颗粒属于絮凝沉淀类型时，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，上升颗粒与上升颗粒之间、下沉颗粒与下沉颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀。

四、辐流式沉淀池

辐流式沉淀池的构造及特点：辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达100m,池周水深1.5~3.0m；有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等几种形式；沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除，对辐流式沉淀池而言，目前常用的刮泥机械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。

周边进水辐流式沉淀池的入流区在构造上的特点：进水槽断面较大，而槽底的孔口较小，布水时的水头损失集中在孔口上，故布水比较均匀。进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，距进水孔口有一段较长的距离，这有助于进一步把水流均匀地分布在整个入流渠的过水断面上，而且废水进入沉淀区的流速要小得多，有利于悬浮颗粒的沉淀。

五、斜流式沉淀池

1、斜流式沉淀池的构造

斜流式沉淀池是根据浅池理论，在沉淀池的沉淀区加斜板或斜管而构成。它由斜板（管）沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。

按斜板或斜管间水流域污泥的相对运动方向来区分，斜流式沉淀池有同向流和异向流两种。污水处理中常采用升流式异向流斜流沉淀池。

    异向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60º角，长度通常为1.0m左右，斜板净距（或斜管孔径）一般为80~100mm。斜板（管）区上部清水区水深为0.7~1.0m，底部缓冲层高度为1.0m。

2、斜流式沉淀池在废水处理中的应用

斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点，在给水处理中得到比较广泛的应用，在废水处理中应用不普遍。在选矿水尾矿浆的浓缩、炼油厂含油废水的隔油等方面已有较成功的经验，在印染废水处理和城市污水处理中也有应用。

§2.5 隔油池

一、含油废水的来源、油的状态和油污染对环境的危害

含油废水的来源：纺织工业中的洗毛废水；轻工业中的制革废水；石油开采及加工工业；铁路及交通运输工业；屠宰及食品加工；固体燃料热加工；机械工业中车削工艺中的乳化液。

油的状态：

呈悬浮状态的可浮油：油滴的粒径较大，可以依靠油水密度差而从水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这种状态的油一般占废水中含油量的60%~80%左右。粒径：60μm以上平流分离100～150μm；斜板60μm以上。

呈乳化状态的乳化油：非常细小的油滴，由于其表面有一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并，故不能用静沉法从废水中分离出来；若能消除乳化剂的作用，乳化油剂可转化为可浮油，称为破乳。乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。细分散油粒： 10～60μm乳化油：粒径< 10μm。

呈溶解状态的溶解油：油品在水中的溶解度非常低，只有几个毫克每升。溶解油：5～15mg/L

油污染对环境的危害：

土壤：含油废水侵入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空气、水分及肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长,甚至导致农作物枯死。

水体：含油废水排入水体后将在水面上产生油膜，阻碍大气中的氧向水体转移，使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂上还会影响养殖和利用。沟道：含油废水排入城市沟道，对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响。

二、隔油池

平流式隔油池：废水从池子的一端流入池子，以较低的水平流速流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，水从池子的另一端流出。隔油池的出水端设置集油管。

斜板式隔油池：斜板式隔油池可去除的最小油滴直径为60μm，相应的上升速度约为0.2mm/s。小型隔油池：铁路运输、化工等行业使用的小型隔油池，其撇油装置是依靠水与油的密度差形成液位差而达到自动撇油的目的。

三、乳化油及破乳方法

当油和水相混，又有乳化剂存在时，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。

当分散相是油滴时，称水包油乳状液；

当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。

乳化油的主要来源：根据生产工艺的需要而人为制成以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而产生乳化油废水含油（可浮油）废水在沟道与含乳化剂的废水相混合，受水流搅动而形成。

破乳方法简介:

破乳的基本原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。

投加换型乳化剂：投入适量“换型剂”后，在水包油（或油包水）乳状液转型为油包水（或水包油）乳状液过程中，存在着一个转化点，这时的乳状液非常不稳定，油水可能形成分层。

投加盐类、酸类：可使乳化剂失去乳化作用。

投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂：如异戊醇，从两相界面上挤掉乳化剂而使其失去乳化作用。

搅拌、振荡、转动：通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。

过滤：如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。

改变温度：改变乳化液的温度来破坏乳化液的稳定。

某些乳化液必须投加化学药剂破乳，如钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸、碱、混凝剂等。

§2.6 气浮池

水和废水的浮上法处理是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离，形成浮渣层。

浮上法处理工艺必须满足下述基本条件：必须向水中提供足够量的细微气泡；必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。

污水处理技术中，浮上法固-液或液-液分离技术应用的几方面：石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离；工业废水处理；污水中有用物质的回收；取代二次沉淀池，特别是用于易产生活性污泥膨胀的情况；剩余活性污泥的浓缩。

一、气浮池的类型

    按生产细微气泡的方法分：分散空气浮上法；电解浮上法；溶解空气浮上法

1、电解浮上法 

电解废水可同时产生三种作用：电解氧化还原；电解混凝；电气浮。

2、分散空气浮上法 

微气泡曝气浮上法：压缩空气引入到靠近池底处的微孔板，并被微孔板的微孔分散成细小气泡。

剪切气泡浮上法：将空气引入到一个高速旋转混合器或叶轮机的附近，通过高速旋转混合器的高速剪切，将引入的空气切割成细小气泡。

3、溶解空气浮上法

从溶解空气和析出条件来看：真空浮上法：空气在常压下溶解，真空条件下释放，优点：无压力设备，缺点：溶解度低，气泡释放有限，需要密闭设备维持真空，运行维护困难。加压溶气浮上法：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放来需要溶气罐、空压机或射流器、水泵等设备。

二、加压溶气浮上法的基本原理

空气在水中的溶解度与压力的关系：空气在水中的溶解度与温度、压力有关。 在一定范围内，温度越低、压力越大，其溶解度越大。一定温度下，溶解度与压力成正比。空气从水中析出的过程分两个步骤，即气泡的形成过程与气泡的增长过程。气泡核的形成过程起决定性作用，有了相当数量的气泡核，就可以控制气泡数量的多少与气泡直径的大小。溶气气浮法要求在这个过程中形成数目众多的气泡核，溶解同样空气，如形成的气泡核的数量越多，则形成的气泡的直径也就越小，越有利于满足浮上工艺的要求。