第二章 预处理 Pretreatment

第二章 预处理 本章的主要内容： （1）筛滤 （2）调节 （3）中和 第二章 预处理 本章的主要内容： （1）筛滤 （2）调节 （3）中和 通过本章学习了解水污染控制预处理单元常用方法原理、去除对象、设备/构筑物及其计算，重点掌握格栅和调节池的设计计算。

预处理概述 去除对象： 废水中悬浮的大颗粒污染物质（包括油脂类物质）、调节流量和pH值。 方法： 筛滤、重力沉降(上浮)、中和和调节。 常见设备与构筑物： 格栅、沉砂池、沉淀池、隔油池、中和池及调节池等。 典型流程 原废水→格栅→泵→流量计量→沉砂池→初沉池 →

2.1 水质和水量的调节 调节的原因？ 实现方式？ 目的：尽量减小进水水质水量波动；改善设备工作条件，同时还能减小设备容积，降低成本。 2.1 水质和水量的调节 调节的原因？ 实现方式？ 目的：尽量减小进水水质水量波动；改善设备工作条件，同时还能减小设备容积，降低成本。 防止生物处理系统有机物负荷的急剧变化； 防止高浓度有毒物质进入生物处理系统； 控制pH值，以减小中和作用化学品的用量； 减小物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额； 当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水； 控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化；（贮存，稳定流量负荷）

2.1.1 调节池类型 构筑物为调节池，亦称均化池。型式和容量的大小，随废水排放的类型、特征和后续污水处理系统对调节、均和要求的不同而异。 2.1.1 调节池类型 构筑物为调节池，亦称均化池。型式和容量的大小，随废水排放的类型、特征和后续污水处理系统对调节、均和要求的不同而异。 均量池：主要起均化水量作用的均化池，称为水量均化池，简称均量池； 均质池：主要起均化水质作用的均化池，称为水质均化池．简称均质池。 调节方式 线内、线外调节水量 外加动力、水力调节水质

2.1.2 水量调节 图2-1 线内调节均量池示意图 ① 线内调节——常用 实际是一座变水位的贮水池，来水为重力流，出水用泵抽。池中最高水位不高于来水管的设计水位，水深一般2m左右，最低水位为死水位。见示意图。 缺点： 受来水管高程限制，建筑深度往往很深，有时在地下水位以下；沉渣等维护问题。所以其采用受到一定限制。 图2-1 线内调节均量池示意图

2.1.2 水量调节 图2-2 线外调节均量池示意图 集水池 泵 房 调节池 去处理设备 泵 废水 泵 房 调节池 去处理设备 泵 废水 调节池移到泵后的旁通线上，泵房主泵按平均流量配置，多余的水量用辅助泵抽入调节池，在来水量低于平均流量时再回流入泵房集水井。 优点：调节池不受来水管高程限制，一般为半地上式，施工和维护排渣均较方便； 缺点：调节池水量需两次抽升，多耗了能源。 图2-2 线外调节均量池示意图

2.1.3 水质调节 常用的混合方法有： ① 水泵强制循环 ② 空气搅拌：简单易行，效果好，工程上常用。 ③ 机械搅拌： 机械和空气搅拌的效果好，能防止悬浮物沉积，兼有预曝气及脱硫的效能，可防止出现厌氧情况；吹脱去除可挥发性物质，可减轻曝气池负荷；动力消耗也较(1)少。 但易遭腐蚀，且有挥发污染后果。 ④ 穿孔导流槽引水： 均化效果不稳定，且构筑物结构复杂。 ⑤ 折流式调节池 适合水量大的，运行费用低，但结构较复杂。 外加 动力 调节 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； ——机械 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。 一般而言，前者的设备较简单，但运行费较高；后者需要修建复杂的池型，但基本上没有运行费用。 水力 调节

回流式均质池

异程式均质池 常用的均质池型示意图1 最常见，为常水位，重力流。设在泵前、泵后均可。 设计关键在于从构造上使周期内先后到达的废水，有机会充分混合。但应注意，这种池只能均质不能均量。 常用的均质池型示意图1

异程式均质池 常用的均质池型示意图2

2.1.4 调节池的出水方式

2.2 筛滤 筛滤一般安置在废水处理流程的前端，进水渠道或进水泵站集水井的进口处。 去除对象： 设备： 筛余物或栅渣清除方式： 2.2 筛滤 筛滤一般安置在废水处理流程的前端，进水渠道或进水泵站集水井的进口处。 去除对象： 废水中较大的悬浮物、飘浮物、纤维物质和固体颗粒物质，防止堵塞泵和后续水处理设备 设备： 格栅——去除可能堵塞管道、阀门等部件的较粗大的悬浮物质； 筛(网) ——去除不能被格栅截流，也难以用沉淀法去除的纤维类悬浮物。 筛余物或栅渣清除方式： 人工清渣——废渣量小时 机械清渣——废渣量大时。

2.2.1 格 栅 （1）格栅分类 按形状： 按格栅栅条的间隙： 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。 2.2.1 格 栅 （1）格栅分类 按形状： 平面格栅和曲面格栅。 按格栅栅条的间隙： 粗格栅(40~l50mm),常用100mm，一般不设清渣机械，必要时人工清渣。 中格栅(10 ~ 40mm)，常用16~25mm，有时也被称为粗格栅。 细格栅(1.5~10mm),常用5~8mm， 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。 室外排水设计规范GB50014－2006中，粗格栅包括16mm→100mm的格栅

WG型机械格栅 格栅除污机 自动机械格栅 弧形格栅除污机

格栅现场图示

2000年以后，北方多用回转式格栅，南方多用螺旋转鼓式格栅。 格栅现场图示

（2）格栅的设计 格栅的去除效率与格栅的设计很有关系。 格栅的设置： 城市排水：合流制一般都采用粗、中两道格栅，甚至采用粗、中、细三道格栅；分流制一般设中（ 25 ）、细（8）两道格栅。 工业废水：一般设置一道格栅，栅距根据水质确定；含较多细小纤维的废水，设格栅和筛网/捞毛机两道。 格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算。 《三废处理工程技术手册》

格栅的设计 圆形 格栅栅条 断面形状 矩形 方形 过格栅渠道 的水流流速 污水过栅条 间距的流速 圆形的水利条件较方形好，但刚度较差。 目前多采用断面形式为矩形的栅条。 格栅栅条 断面形状 矩形 格栅的设计 方形 过格栅渠道 的水流流速 污水过栅条 间距的流速

格栅的设计 格栅栅条 断面形状 通常采用0.4～0.9m/s 格栅渠道的宽度要设置得当， 应使水流保持适当流速 过格栅渠道 的水流流速 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 格栅渠道的宽度要设置得当， 应使水流保持适当流速 过格栅渠道 的水流流速 污水过栅条 间距的流速

格栅的设计 格栅栅条 断面形状 过格栅渠道 的水流流速 为防止栅条间隙堵塞 一般采用0.6～1.0m/s 污水过栅条 最大流量时可高 进水泵房格栅除污机 格栅栅条 断面形状 格栅的设计 过格栅渠道 的水流流速 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 渐扩角α1＝20° 污水过栅条 间距的流速

格栅的清渣方法 人工清除 机械清除 与水平面倾角： 与水平面倾角： 45º（30）~60º 60º~90º 设计面积应采用较大的安 全系数，一般不小于进水 渠道面积的2倍，以免清 渣过于频繁。 过水面积一般应不小于 进水管渠的有效面积的 1.2倍。

（3）格栅的设计与计算 图2-6 格栅计算尺寸图

（3）格栅的设计计算 ① 格栅的间隙数n： α——格栅安置的倾角，度； ② 格栅建筑宽度B： B=S（n-1）+bn（m） （2-2） 式中： Qmax——最大设计流量，m3／s； α——格栅安置的倾角，度； h ——栅前水深，m； v ——过栅流速，m／s； b—栅条净间隙，m；当栅条的间隙数为n时，栅条的数目为n-1。 ② 格栅建筑宽度B： B=S（n-1）+bn（m） （2-2） 式中：S——栅条宽度，m。 v ——过栅流速，m／s，平均设计流量时取0.7m/s。

③ 通过格栅的水头损失h1（城市污水一般取0.1～0.4m）： （3）格栅的设计计算 ③ 通过格栅的水头损失h1（城市污水一般取0.1～0.4m）： 式中： g—重力加速度，m／s2， k—系数,格栅受筛余物堵塞后水头损失增大倍数，可用式k＝3.36v－1.32求取，一般采用k＝3； —阻力系数，其值与格栅栅条的端面形状有关（见P18表2-l) —格栅放置倾角 ④ 栅后槽的总高度H： H=h+h1+h2 （2-4） 式中：h2—栅前渠道超高，m，一般取0.3m。

（3）格栅的设计计算 ⑤ 栅槽总长度： H1—栅前槽高，m，H1＝h十h2； L1 —进水渠道渐宽部分长度，m； B1—进水渠道宽度，m； ⑤ 栅槽总长度： H1—栅前槽高，m，H1＝h十h2； L1 —进水渠道渐宽部分长度，m； B1—进水渠道宽度，m； 1—进水渠展开角，一般用200；它是为了防止格栅前渠道出现阻流回水现象，一般在设置格栅的渠道与栅前渠道的联结部。 L2—栅槽与出水渠连接渠的渐窄部分的长度，m。

（3）格栅的设计计算 ⑥ 每日栅渣量计算： 式中： W1——栅渣量(m3／103m3污水)； ⑥ 每日栅渣量计算： 式中： W1——栅渣量(m3／103m3污水)； Kz——废水流量总变化系数，对生活污水可参考教材P18表2－2或按Kz=2.7/Q0.11计算。

例题2-1 已知某城市污水处理厂的最大设计污水量Qmax＝0.2m3／s，总变化系数Kz＝1.50，求格栅各部分尺寸。 解：格栅计算草图见图2-6。 (1)栅条的间隙数(n)： 设栅前水深h=0.4m （栅前水深与栅前流速v1的关系为：v1= Qmax /Bh，B为渠道宽度），过栅流速v＝0.9m／s，栅条间隙宽度b=0.021m，格栅倾角=60°。由（2-1）式，有：

例2-1 (2) 栅槽宽度(B)： 设栅条宽度S＝0.01m，由（2-2）式，有： B＝S（n-1）+bn=0.01(26-1)+0.021×26=0.8(m) （3）进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽B1＝0.65m，1=200（ v1=0.77m/s） （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(l2)。 l2＝l1/2＝0.11(m)

例2-1 （5）通过格栅的水头损失(h1) (6) 栅后槽总高度(H) 设栅前渠道超高h2＝0.3m。由（2-4）式，有： 设栅条断面为锐边矩形断面。值见教材P18表2-1。 (6) 栅后槽总高度(H) 设栅前渠道超高h2＝0.3m。由（2-4）式，有： H=h+h1+h2 =0.4+0.097+0.3=0.8m (7) 栅槽总长度(L)。由（2-5）式，有：

例2-1 (8)每日栅渣量(W) 在格栅间隙21mm的情况下，设栅渣量为0.07（m3/103m3污水）。由（2-6）式，有： 因w＞0.2m3／d，所以宜采用机械清渣。

2.2.2 筛网 特点：简单、高效、不必投加化学药剂， 运行费用低、占地面积少及维修方便等。 去除效果：筛网≌初次沉淀池 2.2.2 筛网 型式 振动筛网 水力筛网 作用：某些悬浮物用格栅不能截留，也难通过重力沉降去除，常给后续处理构筑物或设备带来麻烦，可采用筛网过滤来分离和回收。常用于废水处理或短小纤维的回收。 去除对象：纺织、造纸、制革、洗毛等一些工业废水中含有细小纤维状的悬浮物质，如棉布毛、化学纤维、纸浆纤维、禽羽兽毛、藻类等稍细小的杂物和残渣。 （孔径小于10mm）

振动筛网示意图

水力筛网构造示意图

2.2.3 筛余物的处置 填埋 焚烧（820℃以上）：大型系统 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。

2.3 中和法 适用范围： ①废水排入受纳水体前，其pH值指标超过排放标准。 ②工业废水排入城市下水道系统前，以免对管道系统造成腐蚀。 2.3 中和法 适用范围： ①废水排入受纳水体前，其pH值指标超过排放标准。 ②工业废水排入城市下水道系统前，以免对管道系统造成腐蚀。 ③ 化学处理或生物处理之前。 注意事项： ①对酸、碱废水首先应考虑废酸碱的回收和综合利用。 ②应当优先考虑以废治废。 对生物处理而言，需将处理系统的pH维持在6.5~8.5范围内，以确保最佳的生物活力。 注意事项： ①对酸、碱废水首先应考虑回收和综合利用。 当浓度较高时，例如达3％～5％以上，应优先考虑回用和综合利用。如用以制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥．或供其他工厂使用等。 当浓度不高(例如小于2％)，回收成综合利用经济意义不大时，才考虑中和处理。 ②对于中和处理，首先应当考虑以废治废， 例如将酸性废水与碱性废水互相中和，或利用废碱渣(电石渣、碳酸钙碱渣等)中和酸性废水。在没有这些条件时，才采用其它处理方法。

2.3.1 酸性废水的中和处理 酸性废水主要来源于化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等。 中和处理方法主要有三种： 酸性废水与碱性废水相互中和 药剂中和 过滤中和

2.3.1 酸性废水的中和处理 （1）药剂中和法 药剂：石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等。 其中石灰来源广泛、价格便宜，使用较广。石灰的投加可以用干法或湿法, 且能够处理任何浓度的酸性废水。最常采用的是石灰乳法，兼有混凝除杂作用。但渣多，劳动卫生条件差。 中和药剂的投加量可按化学反应式估算。 但较准确的方法是通过试验确定。 沉渣量根据试验确定，也可按公式（2-9）计算。 中和反应在专门的池内进行。由于反应时间较快，可以将混合池和反应池合二为一，停留时间采用5~20min。

石灰石 石灰乳 生灰石 澄清石灰水与石灰乳的相似点与不同点： 相似点：都是氢氧化钙与水的混合物； 不同点： 澄清石灰水是CaO与水反应后的悬浊液的上层清液； 石灰乳是氢氧化钙的悬浊液

（2） 过滤中和法 利用石灰石、白云石、大理石等难溶性中和剂作滤料，酸性废水流过此滤床即被中和。 常用的碱性滤料：石灰石、大理石、白云石。 （2） 过滤中和法 利用石灰石、白云石、大理石等难溶性中和剂作滤料，酸性废水流过此滤床即被中和。 常用的碱性滤料：石灰石、大理石、白云石。 滤料的选择与废水性质及当地材料供应密切相关。 要防止粒料表面形成硫酸钙外壳使滤料失去中和作用。 以石灰石为滤料时，硫酸浓度一般不应超过1~2g/l； 以白云石为滤料时，浓度可适当提高，但反应速度比石灰石法慢。 常用的碱性滤料为：石灰石、大理石、白云石。前两者的主要成分是CaCO3，后者的主要成分是CaCO3·MgCO3。 滤料的选择与废水性质及当地材料供应密切相关。 要防止粒料表面形成硫酸钙外壳使滤料失去中和作用。 以石灰石为滤料时，硫酸浓度一般不应超过1~2g/l； 以白云石为滤料时，浓度可适当提高，但反应速度比石灰石慢。

白云石 石灰石 大理石

中和滤池类型主要有三种： A、普通滤池： 由于滤料粒径较大（30―50mm）和滤速小（<5m/h）致使体积庞大，当进水H2SO4浓度较大时，极易在滤料表面结垢而阻碍中和反应，倒床困难且中和效果很差。

B、升流式中和滤池 等速升流式膨胀滤池 变速升流式膨胀滤池 特点： 滤料粒径小（0.5～3mm） 滤速高（60～70m/h）

过滤原理 ① 废水由下向上流； ② 粒径小，增大了反应表面积，缩短了中和时间； ③上升流速30～70m/h，加上生成CO2气体，滤料可以悬浮起来，滤料间互相碰撞摩擦，使表面形成的硬壳容易剥离下来，表面不断更新，中和效果好，从而可适当增大进水中硫酸允许浓度。 ④由于是升流运动，剥离下来的中和产物等杂质随水流失，不易堵塞床层。

滤池的构造 ①配水系统：采用大阻力穿孔管布水 ②卵石垫层：厚度0. 15～0. 2m 粒径20～40mm ③滤料层：粒径0 滤池的构造 ①配水系统：采用大阻力穿孔管布水 ②卵石垫层：厚度0.15～0.2m 粒径20～40mm ③滤料层：粒径0.5～3mm，平均1.5mm 滤料层厚度在运转初期为1～1.2m，最终换料时为2m.滤料膨胀率为50%，滤料分布状态是由下往上，粒径逐渐减小。 ④缓冲层：高度0.5m，使水和滤料分离，在此区内水流逐渐减慢，出水由出水槽均匀汇集出流。

缓冲层 滤层 卵石垫层

C、 滚筒式中和滤池 把中和滤料装于滚筒中，滤料随滚筒一起转动，使滤料相互碰撞，及时剥落滤料表面的中和产物，以保证中和反应速度，废水由滚筒的一段流入由另一端流出

过滤中和法的特点 过滤中和法与投药中和法相比： 优点： 操作方便，运行费用低及劳动条件好，产生的沉渣少，只有废水体积的0.1％。 主要缺点： 进水酸浓度受到限制。如酸浓度超过允许值，可以回流中和后的出水，用以稀释原水。

（3） 碱性废水中和法 是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中,并进行混合搅拌。 中和结果，应该使废水呈中性或弱碱性。 （3） 碱性废水中和法 是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中,并进行混合搅拌。 中和结果，应该使废水呈中性或弱碱性。 ∑Q2C2≥∑Q1C1 αΚ C1、C2—酸性废水和碱性废水浓度； α—药剂消耗比，单位酸量消耗的碱量； Κ—反应不完全系数，K=1.5~2.0 注意弱酸或弱碱盐的水解，反应等当量点并非中性，pH值取决于生成盐的水解度。

处理实例 某钢铁厂采用变速升流式膨胀滤池处理含酸废水， 以白云石作滤料， 滤料粒径0.5~3mm，平均1.2mm， 滤池总高3.15m， 下部圆筒直径400mm，滤速为16.7~19.4mm/s，上部圆筒直径800mm，滤速为4.17~4.86mm/s； 进水硫酸浓度达4000mg/L，出水pH>4.2。 滤料的膨胀率为12~20%，处理每吨酸需要白云石1~1.2吨。

2.3.2 碱性废水的中和处理 碱性废水主要来源于印染厂、造纸厂、炼油厂和金属加工厂等。 2.3.2 碱性废水的中和处理 碱性废水主要来源于印染厂、造纸厂、炼油厂和金属加工厂等。 中和方法主要有碱性废水与酸性废物相互中和、药剂中和两种。

（1）利用废酸性物质中和法 废酸性物质包括含酸废水、烟道气等。 用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行，如图。 优点是可以把废水处理与消烟除尘结合起来，投资省，运行费用低； 缺点是出水中的硫化物、耗氧量和色度都会明显增加，还需进一步处理。 烟道气中CO2含量可高达24％，有时还含有SO2和H2S，故可用来中和碱性废水。

（2） 投药中和法 常用的药剂是硫酸、盐酸。 工艺流程与设备，和药剂中和酸性废水的基本相同。

本章主要内容回顾 振动筛网和水力筛网 设计计算 分类 目的 （1）筛滤 筛网 格栅 调节方式或方法 （包括水质和水量调节） （2）调节池 基本形式 容积的计算 目的 （3）中和池 目的 基本方法 （包括酸性和碱性废水的中和）

本章完 Thanks!

洗毛--利用机械与化学相结合的方法去除原毛中的羊毛脂、羊汗和沾附的砂土等杂质，获得洗净毛的工艺过程。 羊毛脂是高级脂肪酸和高级一元醇的复杂混合物。脂肪酸在碱性介质中能起皂化作用，容易去除；醇类物质不溶于水，在碱性介质中不易皂化，只能依靠乳化方法洗去. 羊汗溶解后溶液呈碱性，可皂化羊毛脂中的脂肪酸。羊毛中所含土杂的性质与洗毛关系极大，不同地区的羊毛含杂差异很大。中国新疆细羊毛含杂中，钙、镁等化合物比澳毛多。如硅酸盐、碳酸盐、氯化物、硫酸盐等有的溶于水，生成钙、镁、铁等离子，使水质变硬，影响洗涤效果，若采用合成洗涤剂效果较好