水处理第五讲.ppt

第五讲 沉 淀 * * 主要内容 5.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀 5.2 理想沉淀池的特性分析 5.3 平流沉淀池的基本结构 5.4 平流沉淀池的工艺设计 5.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀 沉淀 水中固体颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀（ ?s﹥1）。 沉淀分类 自由沉淀：单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。 絮凝沉淀：在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。 拥挤沉淀：当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。 5.1.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀 自由沉淀的条件： 颗粒离器壁较远 颗粒体积浓度小 ﹤0.002 水是静止的层流 假设沉淀的颗粒是球形，其所受到的重力为： (5-1) 所受到的水的浮力： (5-2) 所受到的水的阻力： (5-3) 根据牛顿第二定律可知： 达到平衡时，加速度为零，即上式左边为零，加以整理，得沉速公式： （5-4） 5.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀 沉速 基本公式中，CD与Re有关 图1 CD与Re的关系 1. 当Re1时：呈层流状态 (5-5) 代入得斯笃克斯公式： (5-6) 2.当1Re1000时，属于过渡区，CD近似为 （5-7） 代入得阿兰公式： （5-8） 适用于d＜2mm的颗粒 3.当1000Re25000时，呈紊流状态， CD接近常数0.4 代入得牛顿公式： (5-9) 适用于d＞2mm的颗粒 5.1.2 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀 当水中含沙量增到一定数量，泥沙即处于拥挤沉淀状态 ，含沙量再大时，沉淀过程中会产生浊度相差悬殊的清水区和浑水区，两区交界面清晰可见，称为浑液面，该面缓缓下降，直至泥沙完全沉积为止。 黄河高浊度水当含沙量＞ 6kg/m3时，具有拥挤沉淀性质；当含沙量＞15~20kg/m3时，就出现清晰可见的浑液面。 1．高浊度水沉降过程分析 整个沉淀筒中可分为清水、等浓度区、 变浓度区、压实区等四个区。 5.1.2 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀 图 2 高浊度水的沉降过程 a-b段：向下的曲线，可视为颗粒间的絮凝过程，由于颗粒凝聚变大， 使下降速度逐渐变大。 b-c段：直线，表明交界面等速下降。a-b曲线段一般较短，且有时不是很明显，所以可以认为是b-c直线段的延伸。 c-d段：上凹的曲线，表明交界面下降速度逐渐变小。此时B区消失，故C点称为沉降临界点，相应于C点的交界面下的浓度均大于C0 。 5.1.2 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀 肯奇沉淀理论 由图2可知曲线a-c段