給排水工程師考試基礎(chǔ)知識精華輔導(dǎo)4

廢水處理方法及各自特點：物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法。

①物理處理法：通過物理作用分離，回收廢水中不溶解的懸浮狀態(tài)污染物的方法，可分為重力分離法、離心分離法及篩濾截留法。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上浮等，相應(yīng)的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及其附屬裝置等。離心分離法有離心分離機(jī)和水旋分離器等。篩濾截留法有柵篩截留和過濾兩種處理單元，設(shè)備有格柵和篩網(wǎng)、砂濾池和微孔濾機(jī)等。

以熱交換原理為基礎(chǔ)的處理方法有蒸發(fā)、結(jié)晶等。

②化學(xué)處理法：通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。

以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元有混凝、中和、氧化還原等;以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元(物理化學(xué)處理法)有萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透(膜分離技術(shù))等。

③生物處理法：通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體以及懸浮狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的方法。根據(jù)微生物的不同，分為好氧生物處理(活性污泥法和生物膜法)和厭氧生物處理(消化池處理高濃度有機(jī)廢水和污泥)。

城市廢水處理的典型流程及各部分的作用：①一級處理：主要處理對象是較大的懸浮物。截流于沉淀池的污泥可進(jìn)行污泥消化或其他處理，出水可排放于水體或用于污水灌溉。②二級處理：對出水水質(zhì)要求更高時，再進(jìn)行生物化學(xué)法處理，主要處理對象是有機(jī)物，并進(jìn)一步降低懸浮物含量。③三級處理和高級處理：出水水質(zhì)更高時，在二級處理后進(jìn)行三級處理。主要對象是營養(yǎng)物質(zhì)(N、P)及其他溶解物質(zhì)和微量雜質(zhì)，采用的方法有吸附、吹脫和超濾。有時目的不是為了排放，而是為了直接回用，處理對象還包括去除廢水中的細(xì)小懸浮物，難生物降解的有機(jī)物，微生物和鹽分等，采用的方法可能有吸附、離子交換、反滲透、消毒等。三級處理前必須有一、二級處理，強(qiáng)調(diào)順序性，而高級處理強(qiáng)調(diào)處理深度。

沉淀類型：①自由沉淀：廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉淀過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉淀過程。(沉砂池和初沉池的初期沉淀)

②凝聚沉淀：廢水中懸浮固體濃度也不高，但具有凝聚的性能，在沉淀的過程中，互相粘合，結(jié)合成為較大的絮凝體，其沉淀速度是變化的。(在初沉池后期和二沉池初期)

③集團(tuán)沉淀(成層沉淀)：當(dāng)廢水中懸浮顆粒的濃度提高到一定程度后，每個顆粒的沉淀將受到其周圍顆粒的干擾，沉速有所降低，如濃度進(jìn)一步提高，顆粒間的干涉影響加劇，沉速大的顆粒也不不能超過沉速小的顆粒，在聚合力的作用下，顆粒群結(jié)合成為一個整體，各自保持相對不變的位置，共同下沉。液體與顆粒群之間形成清晰的界面。沉淀的過程實際就是這個界面下降的過程。(活性污泥在二沉池的后期沉淀)

④壓縮沉淀：此時濃度很高，固體顆?；ハ嘟佑|，互相支承，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙的液體被擠出界面，固體顆粒群被濃縮。(活性污泥在二沉池污泥斗中和濃縮池中的濃縮)

顆粒的沉降速度：依據(jù)斯托克斯公式得出。

沉淀池的表面負(fù)荷：Q/A：單位時間內(nèi)通過沉淀池單位表面積的流量，一般稱之為表面負(fù)荷，以q表示。(數(shù)值上與顆粒沉速)

曝氣沉砂池：是一長形渠道，沿渠壁一側(cè)的整個長度方向，距池底20-80cm處安設(shè)曝氣裝置，在其下部設(shè)集砂斗，池底有I=0.1-0.2的坡度，以保證砂?；?。由于曝氣作用，廢水中有機(jī)顆粒經(jīng)常處于懸浮狀態(tài)，砂?；ハ嗄Σ敛⒊惺芷貧獾募羟辛?，砂粒上附著的有機(jī)污染物能夠去除，有利于取得較為純凈的砂粒。

自由沉降總?cè)コ试囼灥姆椒翱側(cè)コ实拇_定：將已測定過懸浮物含量的廢水?dāng)嚢杈鶆蚝螅瑫r注入數(shù)個沉淀管中，經(jīng)t1時間后，從第一個沉淀管高h(yuǎn)處取出一定數(shù)量的廢水，同樣，經(jīng)過t2、t3、t4……t5時間后，相應(yīng)地從第2、3、4……n個沉淀管中同一高度處取出同樣數(shù)量的水樣，測定其中懸浮物含量分別為c1\c2\c3……cn.沉淀率為E=c0-ct/c0，懸浮物經(jīng)t時間的沉速為u0=h/t.以沉速為橫坐標(biāo)，以沉淀率為縱坐標(biāo)，能夠繪出“沉速-沉淀率”關(guān)系曲線。

理想沉淀池的工作過程分析：假定條件為：①池內(nèi)廢水按水平方向流動，從入口到出口，顆粒水平分布均勻，每個顆粒都按水平流速v流動;②懸浮顆粒在整個水深均勻分布，其水平分速等于廢水的水平流速v，每個顆粒的沉速固定不變;③顆粒一經(jīng)沉淀就不再上浮。沉淀池內(nèi)分流入?yún)^(qū)、流出區(qū)、沉淀區(qū)和污泥區(qū)四部分。

沉淀池溢流率和顆粒沉降速度的關(guān)系：

沉淀池的分類及各自的水流特點：平流式(一端流入，按水平方向在池內(nèi)流動，從另一端溢出)、輻流式(從中心進(jìn)入，沉淀后廢水從池周溢出，水平流動)、豎流式(從池中央下部進(jìn)入，由下向上流動，沉淀后廢水從池面和池邊溢出)

斜管沉淀池增強(qiáng)沉淀效果的原理和具體方法：原理是理想沉淀池：在理想條件下，分隔成n層的沉淀池，理論上其過水能力為原池的n倍。具體方法：將水平隔層改為與水平面傾斜成一定角度的斜面，構(gòu)成斜板或斜管。

曝氣沉砂池的工作原理：由于曝氣作用，廢水中有機(jī)顆粒經(jīng)常處于懸浮狀態(tài)，砂?；ハ嗄Σ敛⒊惺芷貧獾募羟辛Γ傲Ｉ细街挠袡C(jī)污染物能夠去除，有利于取得較為純凈的砂粒。

格柵：是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上，或泵站集水池的進(jìn)口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物。

慢速濾池快速濾池高速濾池

過濾速度：關(guān)閉進(jìn)水閥門后立即開始記錄時間直至濾池水位下降到排水口附近時止，并記下水位下降高度。下降高度與濾池水位下降所用的時間即為過濾速度。

反沖洗強(qiáng)度：是指單位時間內(nèi)單位濾料面積上所通過的沖洗水量。(L/m2.s)

濾料的不均勻系數(shù)：(濾料的級配)是指濾料中粒徑不同的顆粒所占的比例，K80表示：K80=d80/d10

過濾周期：兩次反沖洗的時間間隔稱為過濾周期;從反沖洗開始到發(fā)洗結(jié)束的時間間隔稱為反洗歷時。

濾池的過濾作用機(jī)理：①機(jī)械隔濾作用：濾料層由大小不同的濾料顆粒組成，其間有很多孔隙，廢水流經(jīng)時，比孔隙大的被截留在孔隙中，于是孔隙越來越小，以后進(jìn)入的較小懸浮顆粒也被截留下來，使廢水得到凈化。②吸附、接觸凝聚作用：廢水流經(jīng)濾料層的過程中，要經(jīng)過彎彎曲曲的水流孔道，懸浮顆粒與濾料的接觸機(jī)會很多，在接觸的時候，由于相互分子間的作用力結(jié)果，出現(xiàn)吸附和接觸凝聚作用，尤其是過濾前加了絮凝劑時，接觸凝聚作用更為突出，濾料顆粒越小，吸附和接觸凝聚作用的效果越好。

濾池的結(jié)構(gòu)和分類：

分類：①按濾速大?。郝秊V池、快濾池、高速濾池;②按水流過濾層的方向：上向流、下向流、雙向流;③按濾料種類：砂濾池、煤濾池、煤-砂濾池;④按濾料層數(shù)：單層濾料、雙層濾料、多層濾料;⑤按水流性質(zhì)：壓力濾池和重力濾池;⑥按進(jìn)出水及反沖洗水的供給和排出方式：普通快濾池、虹吸濾池和無閥濾池。

結(jié)構(gòu)：濾池外部由濾池池體、進(jìn)水管、出水管、沖洗水管、沖洗水排出管等管道及其附件組成;濾池內(nèi)部由沖洗水排出槽、進(jìn)水渠、濾料層、墊料層(承托層)、排水系統(tǒng)組成。

普通快速濾池的工作過程：過濾-反沖洗兩個過程交替進(jìn)行。濾池進(jìn)水時，廢水自進(jìn)水管經(jīng)進(jìn)水渠、排水槽分配入濾池，廢水在池內(nèi)自上而下穿過濾料層、墊料層，由排水系統(tǒng)收集，并經(jīng)出水管排出。工作期間濾池處于全浸沒狀態(tài)。反沖洗時，關(guān)閉進(jìn)水管及出水管，開啟排水閥及反沖洗進(jìn)水管，反沖洗水自下而上通過排水系統(tǒng)、墊料層、濾料層，并由排水槽收集，經(jīng)進(jìn)水渠內(nèi)的排水管排走。

對濾料的要求和濾層的結(jié)構(gòu)：對濾料的要求：①濾料的粒徑較大、物理強(qiáng)度較高、抗腐蝕性較強(qiáng)，而且成本較低;②抗沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)。

濾層的結(jié)構(gòu)：

快速濾池常見的問題及解決辦法：①氣阻：濾料層內(nèi)積聚了大量空氣，特別是當(dāng)濾料層內(nèi)出現(xiàn)負(fù)水頭時，這部分濾料層內(nèi)呈現(xiàn)真空狀態(tài)，使水中的溶解氣體逸出并積聚在濾層中，以致濾水量顯著減少。沖洗時，氣泡會沖出濾層表面，因而出現(xiàn)大量空氣，它是形成濾料層裂縫、水質(zhì)惡化的原因。這中現(xiàn)象叫氣阻或氣閉。解決辦法：可增高濾料層上的水深。在池深已定的情況下，可采取調(diào)換表面層濾料，增大濾料粒徑的方法。有時可適當(dāng)加大濾速促使整個濾料層內(nèi)積污比較嚴(yán)重。

②結(jié)泥球：由于長時間沖洗不凈，使濾料層內(nèi)逐漸累積膠質(zhì)狀污泥并相互粘結(jié)。污泥主要成分是有機(jī)物，嚴(yán)重時會腐化發(fā)臭。解決辦法：①改善沖洗：檢查沖洗時濾層膨脹程度和沖洗廢水的排出情況。適當(dāng)調(diào)整沖洗強(qiáng)度和沖洗時間;另外，還需檢查配水系統(tǒng)，有條件時另加表面沖洗裝置或壓縮空氣輔助沖洗。②已結(jié)泥球的濾池排除方法：a、翻池人工清洗，并檢查承托層是否移動和配水系統(tǒng)是否堵塞;b、濾池反沖洗后暫停使用，然后保留濾料面上水深20-30cm，加氯浸泡12h，以后再進(jìn)行反沖洗。(加氯量：漂白粉1kg/m2，液氯0.3kg/m2)③跑砂漏砂：由于沖洗強(qiáng)度過大或濾料級配不當(dāng)，反沖洗沖走大量濾料;沖洗水分配不均勻，承托層會發(fā)生移動，促使沖洗水分布更不均勻，最后某一部分承托層被掏空，以至濾料通過配水系統(tǒng)流失。解決辦法：檢查配水系統(tǒng)，并適當(dāng)調(diào)整沖洗強(qiáng)度。均量池：均化水量的調(diào)節(jié)池。