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(完整版)水污染控制工程教案
水污染控制工程

第一章 绪论
一、环境工程及其背景知识简介
(一）学科及其分类
一级学科 二级学科 主要方向内容

安全工程： 解决安全问题
1 安全与环境
环境工程: 解决环境问题

环境科学： 理论上、宏观方面环境问题研究
2 环境科学与工程
环境工程： 工程实际上、微观领域环境问题研究

（二）所需主要基础课程
1、四大化学（无机、有机、分析、物化）、生物化学(微生物学）
2、化工原理及其水力学、生态学(基本知识）
3、环境学及环境化学
大气环境、水体环境、土壤环境
（1）环境学 全球环境问题:温室效应、O3层破坏、酸雨
人类面临的问题：人口、资源、环境

水体自净（物理、化学、生物作用等）
沉淀—溶解
（2)水体环境及其化学 无机污染物在水体中的迁移转化 配合作用
氧化还原作用
挥发作用
有机污染物在水体中的迁移转化 吸附分配作用
光解作用
生物降解作用
其实质是排放后污染物的迁移转化问题

二、本课程框架内容
（一）废水水质控制方法分类（从作用原理上划分）
调节、筛滤
重力沉降法、浮力浮上法（隔油、气浮）
1、物理法 阻力截流法（过滤）
离心分离
磁力分离法
——利用污染物物理特性，诸如比重、质量、尺寸、磁性等进行分离;主要适用于不溶解污染物的分离处理。

酸碱中和法
2、化学法 化学沉淀法(有时包括混凝法）
氧化还原法
——利用污染物的化学特性,诸如酸碱性、电离性、氧化还原性等进行转化、分解；主要适用于溶解态污染物的转化处理.

吸附法、离子交换法
膜分离法：渗析、电渗析、反渗透、微滤、超滤、液膜分离
吹脱法和汽提法
3、物理化学法 萃取法
蒸发法、结晶法、冷冻法
（混凝法——适用于不溶态污染物的分离处理）
—-利用污染物物理化学特性，如沸点、挥发度、溶解度、比表面等进行分离；主要适用于溶解态污染物的分离处理。

活性污泥法
好氧生物处理法 生物滤池
生物膜法 生物转盘
生物接触氧化
4、生物法 生物流化床
厌氧生物处理
自然条件下的生物处理
--通过微生物的代谢作用将有机物转化为CO2、H2O、CH4等进行处理;适用于有机污染物的处理。
(二）系统污泥处理处置方法分类
--污泥主要来源于生物处理系统及沉降法处理装置
污泥浓缩
主要方法 脱水干化
……
（三)主要内容
1、预处理:调节、格栅（shan)、筛（shai）网
2、不溶态污染物的分离处理方法：沉淀、隔油（含破乳）、气浮、混凝、离心分离等
3、溶解态污染物的化学转化法：中和法、沉淀法、氧化法、还原法（即上述的化学法)
4、溶解态污染物的物化分离法：吸附法、离子交换法、膜分离法、吹脱汽提法、萃取法
5、有机污染物的生化处理法：活性污泥法、生物膜法、厌氧法等
6、废水的深度处理及回用：NH3-N脱除、P去除、过滤
7、污泥处理及处置
8、废水处理厂的设计
（四）教材或参考书
高廷耀，等.《水污染控制工程》下册——高教出版社
（杨润昌,等。《水污染控制工程》-—教育文化出版社)

三、本课程有关基本知识
（一）水处理分类(背景知识）
水
处
理
1、给水处理
如生活饮用水、工业生产补充水及锅炉用水等。一般来说,使用前对抽取的原水（江河湖泊类）需进行预沉、混凝、澄清、过滤、消毒等处理。——起步早
2、工业冷却水处理
指工业生产运行中循环冷却水的处理,包括缓蚀、阻垢及杀菌，目的是为节约工业用水，减轻污染.——我国起步于70年代末
3、废水及污水处理
指工业废水及城市污水等的处理。一般宜通过物理法、化学法、物化法及生物法等处理后达标排放.——我国主要于70年代开始
若从给排水专业角度来看，1、2属给水工程范围，3属排水工程范围.
若从环境工程专业角度来看,严格说来,仅3属环境工程范围.

（二）水污染控制工程基本知识
1、处理依据——水质水量
Fox example 1：
传统上,含酚废水处理采用的方法
酚＞1g/L：萃取法（如N503剂）、汽提法
酚＜1g/L：Q较小时,化学氧化法；Q较大时，生物化学法
Fox example 2：
传统上,含硫废水处理采用的方法：
硫较高(＞500~1000mg/L）时，汽提法
硫较低(＜500mg/L）时，化学氧化法、催化氧化法
Fox Example 3：
COD含量较高的高浓有机废水处理法
COD≤1万mg/L时：
（1）BOD5/COD＞0。3时，生化法
（2)BOD5/COD＜0.3,且Q较大时,综合物化法
（3）BOD5/COD＜0.3，且Q较小时,化学氧化法
COD含量很高时：
COD≥50~60万mg/l，焚烧法
COD 10~50万mg/l，湿式氧化法
Fox example 4：
传统上，NH3—N废水处理法：
当NH3-N含量较高时（＞1g/L），可采用汽提法、吹脱法、MPA化学沉淀法等
当NH3-N含量较低时（＜1g/L），可采用生物A/O法.
2、处理原则-—-先粗后细， 先易后难
（不同污染物）（同一污染物)
废水处理流程组合时，往往采用先粗后细，先易后难的原则，废水中较粗大的或易于去除的污染物先进行处理；同一种污染物，先用简易方法降低浓度后，再进一步精细处理。
3、处理系统及其分级
（1）处理系统
处理系统由包括废水和污泥处理以及与这两个流程有关的辅助设备和设施等组合而成。
以某城市污水处理为例，其典型流程如下图Fig.1

一级处理
二级处理
污水
格栅
沉砂池
沉淀池
生物处理池
二次沉泥池
垃圾
沉渣
沉泥
回流污泥
混凝、过滤、消毒等

剩余污泥
进污泥处理系统
二级出水排放
三级处理
Fig.1 某城市污水处理流程

工业

废水处理,以某石油化工厂废水处理为例：
隔油（平流，斜板）
废水
气浮
调节
生化处理
过滤
排放
一级处理
or吸附
二级处理
三级处理
Fig.2 某石油化工厂废水处理流程简图

根据处理程度，可分为一级、二级、三级处理。
（2)一级处理
-—初级处理
主要处理对象是较大的悬浮物,采用的分离设备依次为格栅、沉砂池和沉污池等，就二级处理而言,一级处理也称作预处理.
（3）二级处理
处理对象主要是废水中胶体悬浮物和溶解有机物等,如“生物处理”、“物化处理”等。
（4）三级处理和高级处理
出水要求更高时采用，有时，其目的不是排放，而是为了直接回用。主要处理对象是残留的污染物和营养物质（N、P)等，方法有过滤、吸附、离子交换、反渗透、消毒等。
5、废水处理程度（η）的确定
η=（c0—ce)/c0×100％
c0：废水处理前污染物的浓度
ce:废水处理后污染物的浓度
η主要由ce (排放要求或重复利用的要求）来决定的。
根据η确定合适的处理流程及方法.
6、水质控制标准
控制废水水质，有三项基本目标，宜满足：
(1)排放水体对水质的要求；
（2）废水回收再用;
（3)有价物质回收工艺对水质的要求。

排放的废水必须符合国家颁布的GB8978—1996《污水综合排放标准》。
排放的污水处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002)。

同时，宜注意：
第一类污染物、第二类污染物的概念；
工业“废水”与 生活“污水”的区分。另外，“废水”指废弃外排的水，强调废弃的一面；“污水"则多强调其污浊的一面。

附：水污染控制工程讲解总提纲

第一篇 绪论
第一章 绪论
第二章 水质水量调节
第二篇 不溶态污染物的分离处理
第三章 重力沉降法
第四章 浮力浮上法（含隔油、气浮）
第五章 混 凝 法
第六章 不溶态污染物分离的其它方法
第三篇 溶解态污染物的化学转化处理
第七章 中和法
第八章 化学沉淀法
第九章 氧化还原法
第四篇 溶解态污染物的物理化学处理
第十章 吸附法(含离子交换)
第十一章 膜分离技术
第十二章 其它相转移分离法
(萃取法、超临界处理技术或吹脱及汽提等)

第五篇 有机污染物的生化降解处理
第十三章 生物处理法基本概念及原理
第十四章 活性污泥法
第十五章 生物膜法
第十六章 厌氧处理法
第六篇 污泥（略讲)
第十七章 污泥的处理与处置

第二章 水质水量调节
提纲：
第一节 水量调节
一、调节方式
1、线内调节；
2、线外调节。
二、设计参数（t，v）确定
第二节 水质调节
一、混合方式
1、空气搅拌、水力混合（常用)
2、机械搅拌（叶轮）（较少用）
3、强制循环（水泵)(很少用）
二、设计参数（t,v）的确定
注意事项
作业

概述
废水的水量和水质并不总是恒定均匀的，往往随着时间的推移而变化，其中：
生活废水：随生活作息规律而变化；工业废水：随生产过程而变化
水质和水量的变化使得处理设备不能在最佳的工艺条件下运行,影响废水处理装置的正常工作。尤其是：
（1）采用生物法处理废水时，微生物对废水有毒物质十分敏感，超过所能接受的浓度,微生物的代谢作用将受到抑制，甚至造成微生物死亡，破坏废水处理系统的工作(水质调节必要性）.
c
ct
t
c
ct
t

水质调节前 水质调节后
图中:ct代表微生物所能接受的最高允许毒物浓度

（2）废水处理装置处理能力是一定的，超过其容许能力,会引起处理出水水质的恶化（水量调节必要性)。
t
Q
Qmax
Q
Qmax
t

水量调节前 水量调节后

因此，需要设置调节池,对水量和水质进行调节。

第一节 水量调节（均衡)
一、调节方式
废水处理中单纯的水量调节有两种方式:线内调节和线外调节.
1、线内调节(流程线内设置调节池）
出水
废水
水量调节池
泵 房

进水一般采用重力流,出水用泵提升.
2、线外调节（流程线外）
废水
出水

进
泵 房
集水井

调节池
（此时动力消耗较大）

二、设计参数的确定（调节时间t及调节池容积v）
1、间歇排放时,调节时间等于排放周期（即将一个周期排出的水量都贮存起来,并连续向外排出)，据此确定调节池容积。
Q

90m3/h
90m3/h
90m3/h
120

90

60
（排放周期为8小时）
33.8

0

t
21
24
13
5
8
16

2、连续排放时,可由逐时水量累计曲线求出所需的有效调节容积（调节多余的水量及不足的水量）
起点
Q
累
计
水
量
t
调节容积
终点
b
起点
Q
累
计
水
量
t
调节容积
终点
a

起点
Q
累
计
水
量
t
调节容积
终点
c
平均出水量累积线

起点
Q
累
计
水
量
t
调节容积
终点
d

注意：调节容量是以池出口以上贮水容积计算。

另外，实际上,由于废水的变化往往规律性差，所以调节池容积的设计一般凭经验确定。

第二节 水质调节(均衡)
一、混合方式
混合的方式主要有:
(1）空气搅拌；
(2)水力混合; 外加动力强制调节(除水力混合外）
（3）机械搅拌；
（4）水泵强制循环。

1、空气搅拌：向调节池内鼓入压缩空气，除均衡水质外，还能:①防止废水中杂物在池内沉积；②起着预曝气作用，去除废水中大量还原性物质和一些易被氧化的有机物。
该方法应用较多，但废水中含有较多挥发性物质时不宜采用,否则形成大气污染。
2、水力混合（见下图）：能把不同时间的来水混合起来，达到均化水质的目的。
3、机械搅拌:借助专门的搅拌设备（如叶轮）进行。
4、水泵强制循环：该法耗电较大,很少采用（仅应用于水量很少时）。
5、其它

二、设计参数的确定
水质均衡的计算应是确定池的均衡时间t和容积v.
1、当水质具有周期性时，应采用调节时间等于变化周期,如一工作班排浓液,另一工作班排稀液，调节时间应为16h。调节容积应为两班水量之和。
2、如需控制废水在某一合适的浓度以内，可以根据废水浓度的变化曲线及所拟定的出水浓度，确定所需的均衡时间。
例题2—1：某废水流量为150m3/h，水质变化为每5h一周期。每周期内的小时浓度为20、60、110、20、30mg/L.计算废水调节所需的均衡时间及其池容积（假设采用一般调节池).
解:废水调节所需的均衡时间T=5h；
废水调节所需的池容积V=5h*150 m3/h=750 m3
例题2—2：上题中，设要求排出的废水浓度≤80mg/L，则调节池容积又为多少？
解：据上数据分析，任何一个3h来水的混合，其混合平均浓度不超过80mg/L，
故T=3h，V=3×150=450(m3)
注意事项：
1、实际生产中，可能既要调节水量又要调节水质,宜视具体情况综合考虑。例如：
压缩空气搅拌出水
进
出水

则既可调节水量，又可调节水质。此时，亦称均化池

2、一般的沉淀池，由于停留时间短（≤1～2h），不具有调节作用，故调节池不宜与沉淀池合并建设。
3、调节池的设置地点,宜视具体情况而定.
4、事故池属变相的调节池。

出水
进水
处理设施

贮留事
故出水

事故池

附:关于格栅（shan)和筛（shai）网
值得说明的是：
（1）格栅和筛网,主要应用于城市生活污水，工业废水中用得很少。
（2）格栅 由多条平行的金属栅条组成
筛网
二者均应用于去除粗大悬浮物。
（3）格栅和筛网,亦可设置在污水泵集水井进口端或管道阀门前，防止堵塞泵及阀门。

集水井

格栅

筛网

作业及思考题：
1、求出：水量变化规律如下图a及b时所需调节时间t及其容积v各为多少？

t(h)
Q
0
30
20
10
8
16
24
32
40
48
m3/h
b
120m3/h
120m3/h
120m3/h
t(h)
Q
0

120
80
40
6
8
14
16
22
24
m3/h
a

2、下列情况下，哪些具有水量调节作用？
c
出水
进水
b

出水
进水
出水
进水

a

进水
f
d
出水
进水
进水
出水
e

出水

注意:（1)进水一般采用重力流，出口宜采用泵提升；
（2)调节容量以池出口以上贮水容积计算。
3、一个工作班(8h)排浓液，一个工作班（8h）排稀液，其排放废水平均流量依次为50m3/h和60m3/h，试求所需调节时间t及其池容积v。
4、某企业生产废水排放流量为60m3/h,其浓度变化为每8h一周期，每周期内的小时浓度为30、80、90、140、60、50、70、100mg/L.试求所需要的均和时间、调节池容积及均和后的废水浓度.
第三章 重力沉降法
提纲:
第一节 重力沉降的基本理论
一、沉降类型：自由沉降、絮凝沉降、成层沉降、压缩沉降
二、自由沉降理论基础：stocks定律及其说明的道理
三、理想沉降池工作原理
理想沉降池——其条件及沉降效率公式η=f(u，）所揭示的道理
四、絮凝沉降（结合教材讲解+自学）
第二节 沉淀池（结合教材讲解）
一、沉砂池
二、普通沉淀池
三、斜板沉淀池(重点说明理论依据)

概述
重力分离法是依据废水中悬浮物的比重与废水不同的特点去除废水中悬浮物的一种方法。
当d悬＞d废水 重力沉降（如泥砂）
当d悬＜d废水 重力上浮（如油份）
第一节 重力沉降的基本理论
一、沉降类型
沉降可分为四大类型：自由沉降；絮凝沉降；成层沉降；压缩沉降。
1、自由沉降：废水中悬浮物量少，颗粒间相互不粘合，各自进行独立沉降，沉降过程中，悬浮物始终保持原有的形状和尺寸。
例如:污水沉砂池及废水初次沉淀池内的初期沉降过程。
2、絮凝沉降：废水中悬浮物量少，但悬浮物具有较强的絮凝性能，在沉降过程中,重（大）颗粒赶上细颗粒，从而出现颗粒碰撞，相互之间出现凝聚作用，颗粒尺寸随下降的进程而增大,沉降速度越往下越快.
例如：一般的化学混凝沉淀池和生物处理后二次沉淀池的初期沉降。
3、成层沉降：废水中悬浮物浓度较高（c≥5000mg/L），每个颗粒在沉降过程中所形成的液体绕流对相邻颗粒的沉降有很大影响，造成颗粒之间相互制约，每个颗粒的沉降速度下降↓，原来沉速大的颗粒下沉时再也不能赶上沉速小的颗粒，颗粒之间距离保持一定的数值，废水中各个颗粒之间形成一个颗粒群似的整体，共同下沉.因此，液相与颗粒群之间形成一个清晰的泥水交界面。
例如：污泥浓缩池上部，二次沉淀池下部.
4、压缩沉降
当悬浮物浓度极高、颗粒之间距离很小、形成相互接触相互支承时，在污泥上层颗粒的重力作用下,逼得下层颗粒的间隙水被挤压出来，从而使下层颗粒层被浓缩压密.
例如：沉砂池内的贮泥斗及污泥浓缩池下部。
v
阻力Fd
浮力Fb
重力Fg
二、自由沉降理论基础
为了简化起见,首先假定：废水中有一个颗粒，外形为球形，不可压密，也无凝聚性，且表面光滑,颗粒向下沉降之初，出现加速运动,但随着v，液体阻力，最后所受力处于平衡状态,颗粒沉降进度保持一个定值，从一开始的加速沉降到等速沉降，所需时间极为短促，所以常用这个速度表示颗粒的沉降速度。
颗粒受力：重力Fg、浮力Fb及阻力Fd
重力：Fg=vsρsg=1/6πd3ρsg
浮力：Fb= vsρLg=1/6πd3ρLg
阻力与v有关，可仿照管内流动阻力的计算式写出其关系为:
阻力Fd=ξA
ξ—-阻力系数
A——颗粒在垂直于其运动方向的平面上的投影面积
A=1/4πd2
(∵单位为N/m2 ∴ A单位为N）
其实，该式是1726年牛顿提出的绕流阻力公式。
(绕流阻力是指和相对运动方向一致的流体作用在物体上的力)
∴Fd=ξ·1/4πd2·=
外力平衡时，Fg – Fb = Fd
1/6d(ρs-ρL)g=
∴u= ………… …………………… （3—1)
设颗粒处于层流状态(Re＜1时），ξ=24/Re,Re=
代入上式,得:
u= ………… …………………… (3—2)
或：u=
——-———斯托克斯(stokes）定律
根据u=可知（杨式教材P42），
（1）＞0，即＞时，u＞0，下沉，沉降；
＜0，即＜时，u＜0，上浮；
=0，即=时，悬浮。
(2)d，u，混凝法增大d时，u则大为提高，故可显著提高处理效率。
（3）提高废水温度T，如余热回收，有利于提高u（∵T， μ），也可提高处理效率.
（4)气浮法处理中，,，亦可提高上浮速度。
三、理想沉淀池工作原理
1、理想沉淀池及其条件
以非絮凝性颗粒自由沉降为依据。理想沉淀池结构（海伦模型）及分区（进水区、沉降区、污泥区及出水区）见教材P32图10－19，其必备条件如下：
（1）在池内沉降区，悬浮颗粒作自由沉降,且等速下沉。
（2)水流是稳定的，并处于推流状态.因此，
a)水流进入沉降区时，各种悬浮物颗粒浓度在垂直水流方向的断面上是均匀分布的； b）垂直方向上颗粒互不干扰，各自沉降；
c）断面上各点水流速度均相同，为v.
（3）颗粒进入沉降区即认为已被去除。
2、理想沉淀池总效率η
（1)停留时间及截流速度等概念
停留时间t0：t0=
截流速度u0：表示沉淀池内可100%去除颗粒中速度最慢的颗粒的沉降速度.大于等于该速度时颗粒去除率为100%。
表面水力负荷q:q=Q/A（即流量Q/沉淀池的沉降区表面积A）
（2)u0与q的关系
a）平流池（长方形池）
非絮凝性颗粒的沉降路线,取决于颗粒沉降速度u和水流速度v的矢量和.
如以u0表示在停留时间t0(水平距离L）内沉降距离为H的颗粒沉降速度，那么，进口端水面的颗粒（沉速u0）刚好可以在池内沉降下来.单位时间的进水量Q为:
Q=BHv，(其中B为池宽，H为池深） ……………… (3—3)
由∆形相似，可得：

……………… (3—4)
代入上式（3—3）得，
Q=BHv=BHu0=LBu0=Au0
∴ u0=Q/A=q ……………… (3—5) 式中：A——沉淀池的沉降区表面积。
可见,沉淀池的截流速度u0正好等于池的表面水力负荷q.

b） 竖流池
对于竖流池，u＜v，颗粒随水流带走；u＞v时,下沉速度u-v，颗粒下沉；u=v时,颗粒处于随遇状态。因此，截流速度为u0=v.
由于Q=vA， 故u0=v=Q/A=q，与平流池相同.
（3）沉淀池总效率η及“浅池理论”
某指定沉速为u（u＜u0）的颗粒,其去除率为ηu =u/ u0
以长方形池为例,则可如此得出：
∴
由此可以推出,沉淀池的总效率η，仅是颗粒沉降速度u和水池表面水力负荷q（=Q/A）的函数，与水池深度H、停留时间t0等无关。
（）
“浅池理论”：当沉降区容积V一定时，深度H下降,池表面积A增大，q（=Q/A)减小,颗粒去除率ηu增大，从而总效率η提高。
（4）圆形辐射式沉淀池
对于圆形辐射式沉淀池而言，如其半径为r，则水流速度
v=是一个变数

积分得：

∴
某指定沉速为u（u＜u0）的颗粒去除率为：，而u0=Q/A=q
因此，u0与q的关系、颗粒去除率及沉淀池总效率η，均与长方形池相同。
3、具体公式
以沉降速度u为横座标，以沉速小于u的颗粒数占全体颗粒数的比值p为纵座标，画图,如图所示(参见下图，图中ut及p。分别对应于u及p）。

某指定沉速为u的颗粒占全部颗粒的比值为dp ，鉴于沉速为u的颗粒去除率为h/H,则其在总悬浮颗粒中去除率为h/Hdp=u/u0dp.
对于沉速为u＜u0的全部悬浮颗粒,可被沉淀于池底的总量为，而沉淀池能去除的颗粒包括u≥u0以及u＜u0的两部分，故沉淀池对悬浮物的总去除率η为:

P0—-沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占比例（百分数）；
1—P0—-为沉速≥u0的颗粒所占比例(百分数）。

4、η=f（u，u0)、η=f(u,Q/A)的操作——P的确立
沉淀试验：开始时废水悬浮物浓度为c0，对于沉降高度为h的某点,经过时间ti沉降后的浓度为ci。
ui=h/ti
已知沉速小于ui的颗粒数占全体颗粒数的比值Pi，Pi 亦即沉速小于ui 的那部分颗粒的残留量ci与c0之比.
∴ Pi=ci/c0
以Pi 对ui作图，即可得出P=f(u）的函数关系图。
显然,即为阴影部分的面积。

例题:
某废水在沉淀管中进行静止沉淀试验，取样高度为1。2m,所得数据如下表3-1所示.
（1） 试求截留沉淀速度选用u0=2。5mm/s时的总沉淀效率；
（2） 若要求该废水悬浮物去除率≥50％，试问沉淀池表面水力负荷宜设计为多大？
附表3—1：
沉淀时间(t）
(分）
（秒)
5
300
15
900
30
1800
45
2700
60
3600
90
5400
120
7200
取样点处水中悬浮物浓度与全部悬浮物浓度之比P=ci/co

0。60
0.52
0。46
0.40
0.33
0。27
0.22

解：根据上表3—1，按ui=H/t=1200/t计算可得下表3-2:
沉淀速度ui(mm/s)
4
1。33
0.67
0。44
0。33
0。22
0.17
Pi=ci/co
0。60
0。52
0。46
0。40
0.33
0。27
0。22
根据表3—2，绘制Pi~ui沉淀曲线.
当选定沉速值为2.5mm/s时，u≥u0(2.5mm/s)的颗粒浓度与废水全部悬浮物之比为1-P0，
由Pi～ui沉淀曲线查得P0=0。56,1-P0=0.44。
此时，小于2。5mm/s的颗粒去除率宜由积分项求出（图解法)。
dp（Δp)
u
udp
dp
u
udp
0。04
0。11
0。0044
0。03
0。0。8
0。0264
0.06
0。25
0.015
0。02
1.17
0.0234
0。10
0。37
0.037
0。02
1.67
0.0334
0.07
0。58
0。0406
0.02
2。30
0。046

η=1-0.56 + 0。226/2。5=0.44+0。09=0。53=53％
因此，截留沉淀速度选用u0=2。5mm/s时的总沉淀效率为53%.
假定沉淀池沉淀效率要求达到50%以上,根据q= u0,则沉淀池表面水力负荷q宜不大于2.5×3600/1000=9(m3/m2。h）.工程设计上,按经验公式系数取值1/1。25～1/1.75范围，若考虑为1/1.5，则沉淀池表面水力负荷宜设计为9*1/1.5=6(m3/m2.h）左右。
另外，若按截面速度u=1mm/s计算，η=62％，此时工程设计q=1×3。6×=2.4（m3/m2h)。刚好落在1.5~3.0传统经验值范围。

四、絮凝沉降
结合教材理解： 杨式P45
需要说明的几点：
（1）η=f（u， H)，H，u ，η;这与理想沉淀池（自由沉降）η=f(u， Q/A）= f（u， q)形成明显对比.因此，絮凝沉降以采用竖流式为好。这也正是生物处理后二次沉淀池为什么大多采用竖流式或辐流式的原因所在。
（2)沉降试验时,宜采用多个取样口（自由沉降时仅1个便可)，且绘制的沉降曲线是H—t等去除率(E）曲线。
（3）η=E0+ΔE1+ΔE2+……+ΔEn
=E0+ΔEi
= E0+ΔEi
E0-—沉速u≥u0的SS（悬浮物简称,下同）去除率。
（此式与自由沉降时的相似)
其中：ΔEi为去除率百分数的差值，亦即不同水深处u＜u0的SS去除率增量。

第二节 沉淀池
结合教材理解，详见教材P34—53
一、沉砂池
（1）沉砂池去除泥砂，城市污水厂多见;
（2）曝气沉砂池的目的：去除泥砂的时候，不要去除有机物（有机物可悬浮,因有机物密度小）；与平流沉砂池相比，其停留时间t较长、有效水深H较大.
二、普通沉淀池
（1）弄清沉淀池四个区域（进水区、沉降区、贮泥区及出水区，另缓冲层）、设计原则及其参数。要求最好能画简图。
平流式 竖流式 辐流式

另外，排泥共三个方式（底部排泥、静水压力排泥、刮泥机机械排泥）。其中,竖流式沉淀池静水压力排泥时,排泥管水下深度最小值可参考：
0.9m 二沉池
H'= 1。2m 生物膜法
1.5m 初沉池
（2）竖流式沉淀池η=1—P0（理想）。（∵u0=v，积分式为0)

三、斜板沉淀池
理论依据：根据自由沉降η=f(u， Q/A）式可知，η与H无关：
（1）当沉淀池容积V一定时,H↙，A↗,Q/A↙，η↗；
（2）沉淀池分为若干层，在保证相同的η及q（Q/A)时，A↗nA,Q↗nQ ， 处理能力提高。∴多层沉淀池。但工程实际上为便于排泥，采用斜板或斜管（斜板可再分格）。

根据理想沉淀池的工作原理可知，沉淀池的效率η=f (u， q)
q=u0=Q/A
η与池的深度H无关，为了提高池的处理能力(Q),可以考虑将一个沉淀池分成若干层，提高表面积A,在保证相同处理效率η及表面水力负荷q的情况下,池分为几层,面积A增大为几倍，处理能力从理论上说应提高至原来的几倍，形成一种多层沉淀池。
例如：对平流式沉淀池而言，分为几层后,每层沉淀池高度成为H/n，每层表面积仍为原来的A，保持相同的η及q，每层处理量Q，此时处理能力为nQ，当然,水平分速v'则相应提高为原来的几倍：
对竖流式沉淀池而言，分为几层后，每层沉淀池高度成为H/n，每层表面积仍为原来的A,保持相同的η及q,每层处理量Q，此时总处理为nQ，当然，水在池内的停留时间t'仅为原来的。t’=。
但在工程实际应用上，采用分层沉淀池，排泥十分困难,所以，一般将分层的隔板做成倾斜一个角度,以便能自行排泥,这种形式即为斜板沉淀池，如果斜板之间还进行分格，即为斜管沉淀池.
斜流沉淀池的设置，可以增大处理能力，减小沉淀池的占地面积，在相同处理能力的前提下，设置斜流沉淀池，因增大了表面积A，降低了表面水力负荷q（Q/A)，也即截留速度u0↙，从而处理效率η↗。

斜流沉淀池,按水流与污泥的相对运动方向来区分，有三种:同向流、异向流和横向流。其中，以异向流最常见.

水
α
水 污泥
水

水

α
α

污泥
水 污泥

c. 横向流
b. 异向流
a. 同向流

理论上说,同向流斜流沉淀池的效率最高(u0=0），但是由于水与沉淀物（污泥）流向相同，两相分离困难，所以普通采用的是异向流沉淀池。

斜板（管）与水平面间的倾角一般采用50º-60º，此时总沉降面积为所有斜板在水平方向的投影面积之和.
F=
斜板大多采用PVC平板或波纹板，斜管多为粘合塑料蜂窝管，常以一种组装形式安装。

作业及思考题(一)
1、沉降包括哪几种类型？沉砂池接近哪种类型的沉降？为什么？
2、普通沉淀池按水流方向可分为哪几种类型？各自适用的场合？
3、普通沉淀池设计时:
（1)个数一般不少于多少？为什么?
（2）L/B、L/H各需满足什么要求？什么道理？
(3)污泥如何排出（或者说有哪几种排泥方式）？
（4）工艺参数如何获取（分为哪两种情况）？
（5）设计流量如何确定？又如何保证运行流量下工艺参数符合要求范围？
4、斜板沉淀池可否应用于污泥浓缩或生化处理的二次沉淀池？为什么？
5、理论上斜板沉淀池哪种流向的效率最高？为什么异向流使用的多？

作业及思考题（二）
1。某理想沉淀池，长宽深L×B×H＝10×2×1m, 废水流量Q＝3600m3/h,试求沉速为u=0。1m/s颗粒的去除率为多少?
2。假设同一沉淀池内，截留速度u0=0。1m/s颗粒，其直径为d0=0.1mm,密度ρ0=1.10kg/L，试求直径为d=0。12mm，密度ρ=1。05kg/L颗粒的去除率为多少?
3.你认为影响自由沉降的因素有哪些？
第四章 浮力浮上法
提纲：
第一节 隔油（自学为主）
第二节 气浮
定义及其条件
一、颗粒与气泡粘附的机理
二、气浮法类型及其特点
三、加压溶气法原理
1、概念
2、原理：（1）气泡产生
（2）气泡与颗粒的粘附(势力学）
（3)上浮速度（动力学)
四、加压溶气法流程及设备
1、流程形式:(1)全溶气;（2)部分溶气；（3）回流溶气
2、设备：（1)溶气罐;(2)空气释放器；（3）气浮池

概述
1、浮力浮上法常应用于颗粒密度接近或小于水的悬浮物的分离：
ρs＞ρL重力沉降法；
ρs≤ρL浮力浮上法:（1)ρs＜ρL，隔油； ρs≤ρL或ρs≈ρL,气浮。
2、定义：利用浮力上浮去除废水中比重小于1的悬浮物质的方法--浮力上浮法。
3、分类：主要包括隔油和气浮两大类.
4、去除颗粒粒径范围：
平流式隔油 100—150μm
斜板隔油 60-100μm
气浮法 ＜60μm

第一节 隔油
分平流隔油及斜板隔油，详见教材.

第二节 气浮法
定义：气浮法处理技术是将空气以微小的气泡形式通入水中，使微小气泡与水中悬浮颗粒粘附，待颗粒粘上气泡后，由ρs≈ρL转化为ρs＜ρL，悬浮物质上浮。
基本条件（3个）:
（1）必须向水中提供足够量的微细气泡；
（2）必须使污水中的污染物质形成悬浮状态
（3）必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用.
一、颗粒与气泡粘附的机理
水中悬浮颗粒与微小气泡相粘附的机理—-接触角模型
ΔG＜0，任何反应发生的方向判断依据
E=σA,表面自由能计算,单位面积上的即为σ
粘附前:

粘附后（粘附面）:

……（1）
接触角：在s、l、g三相交界处的一点,其g—l界面和s-l界面两切线所夹的角，且
……（2)
（2）式代入(1）式得：

（a）颗粒大，气泡小的情况（参见教材P68图10—51，注意其中有误！）
(b）颗粒小，气泡大的情况（参