第3章沉淀自.ppt

定义：重力分离是依靠水中悬浮物密度与水密度不同这一特点来分离废水中固体悬浮物的方法。 因此重力分离法又分为沉降法(settlement)和上浮法(floating)。 重力分离可以除去的污染物： 悬浮物(SS)：包括有机悬浮物和无机悬浮物 油类物质(oil and grease)：包括浮油和乳化油 沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除100μm以上的颗粒 胶体颗粒需混凝后才能沉淀。 自由沉降的特点： 发生条件：废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚性时发生的。 特征：※沉降过程中，固体颗粒不改变形状和尺寸，也不互相粘合，各自独立地完成沉降过程。※颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后保持不变。 现象：实验时可观察到水是从上到下逐步变清的。 自由沉降过程示意图 絮凝沉降的特点： 发生条件：固体浓度也不高，但具有凝聚性是发生的。 特征：※在沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合，结合成较大的絮凝体而沉降；※沉降的过程中颗粒的尺寸不断变化；颗粒的沉降速度是变化的。 现象：水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象。 拥挤沉淀的特点： 发生条件：水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生的。 特征：每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰，沉速有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。 现象：实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，沉降的过程实际上是该界面下沉的过程。 压缩沉降的特点： 发生条件：水中悬浮物的浓度很高时发生的。 特征：此时固体颗粒互相接触，互相支承，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。 现象：粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。 不同沉降过程示意图A－澄清区(clear water zone)；B－沉降区(hindered settling zone)；C－过渡区(transition zone)；D －压缩区(compression zone) 颗粒性质和浓度对沉降类型的影响 Stokes公式 式中：u－颗粒的沉降末速度，m/s； ?s、?－分别表示颗粒及水的密度，kg/m3 g－重力加速度，m/s2 ?－水的粘度，Pa? s； d－颗粒的粒径，m。 Stokes公式说明的问题 （1）颗粒与水的密度差（?s－?）愈大，它的沉速也愈大，成正比关系。当?s?时u0，颗粒下沉；当?s?时,u0，颗粒上浮；当?s=?时，u=0，颗粒既不下沉也不上浮。 Stokes公式说明的问题 （2）水的粘度?愈小，沉速愈快，成反比关系。因粘度与水温成反比，故提高水温有利于沉降 Stokes公式说明的问题 （3）颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。因此随粒度的下降，颗粒的沉降速度会迅速降低。 实际水处理过程中，水流呈层流状态的情况较少，所以一般沉降只能去除d20?m的颗粒。 Stokes公式应用举例： 油珠的直径为50?m，密度为 800 kg/m3。试计算油珠在20℃水中的上浮速度。 解:油珠d＝5O?m=5×lO-5m，2O℃水的粘度?＝0.001OlPa·s，代入Stokes公式得： u=9.81(1000-800)×(5×10－5)2/18×1.01×10－3 = 2.7×10－4 m/s = 0.97 m/h 3．2．2自由沉降去除率的确定 自由沉降试验所用的沉降柱(settling column)示意图 每次试验用5–7个相同的沉降柱 3．2．2自由沉降去除率的确定 试验步骤： （1）根据废水的性质和希望达到的去除率估计所需的总沉降时间、沉降时间间隔和取样的次数。把沉降柱编号写在记录表中。示范 一般为5–7次，取样太多，测定所需的时间和费用高，数据处理也麻烦，次数太少则准确性差。然后确定所需沉降柱的数目； 3．2．2自由沉降去除率的确定 （2）将待测废水搅拌均匀，加入到各沉降柱中直至水从上部溢流口溢出为止，搅拌均匀并测定原始浓度c0； （3）搅拌均匀后开始计时，并按确定好的时间间隔，顺序从不同的沉降柱取样口取样，分别测定相应的悬浮物浓度c1、c2、c3 … cn。把结果添入记录表中；沉降柱 3．2．2自由沉降去除率的确定 （4）计算各沉降时间的沉降速度ui=H/ti。它的意义是在时间ti内能沉降H高度的最小颗粒的沉降速度；沉降柱 表 （5）计算剩余固体分数x,xi=ci/c0，它的意义是悬浮物中沉降速度小于ui的颗粒占悬浮物总量的分数。表 因为在沉降ti时间时，悬浮物中沉降速度大于ui的颗粒已全部沉降过了取样口，而沉降速度小于ui的颗粒的浓度不变。所得数据见下表。表 试验记录用表格 （7）按下式求出指定沉降速度u0或指定沉降时间t0(u0=H/t