《沉淀和澄清》ppt课件

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1、第三章沉淀和澄清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，按着水中固体颗粒的性质，沉淀分为三类：1.自然沉淀颗粒在沉淀过程中不改变其大小、形状和密度。2.混凝沉淀在沉淀过程中，颗粒由于相互接触凝聚而改变其大小、形状和密度，这种过程称为混凝沉淀。3.化学沉淀在某些特种水处理中，投加药剂使水中溶解杂质结晶为沉淀物，称为化学沉淀。§3-1概论§3-2悬浮颗粒在净水中的沉淀自由沉淀：颗粒沉淀时不受容器壁和其他悬浮物的影响，颗粒状沉淀。拥挤沉淀：颗粒处于互相干扰的沉淀（网状沉淀）。一、悬浮颗粒在净水中的自由沉淀一般认为，悬浮颗粒与器壁的

2、距离大于50倍颗粒的直径，同时体积浓度小于0.002时（5400mg/L），可认为自由沉淀，此时的沉淀速度称为自由沉淀速度。以球型颗粒为例，在水中作沉降运动时将受重力、浮力、摩擦阻力三种力的作用。（一）颗粒的重力为：F1=1/6d3sg颗粒下沉的速度可得自牛顿第二定律：vs——颗粒下沉速度；m——颗粒的质量；t——时间。s——颗粒的密度；d—颗粒直径；g—重力加速度。（二）颗粒的浮力为：F2=1/6d31g1——水的密度。（三）摩擦阻力其值与颗粒在运动方向上的投影面积A及动压1/2vS2有关。FD——颗粒在水中所受的阻力；cD

3、——阻力系数；1—水的密度；A—颗粒在运动方向垂直面上的投影面积d2/4；vS——流速（下沉速度）有：颗粒下沉时，起始沉速为零，故以加速度下沉，随着vs增加，阻力也相应增加，很快颗粒即等速下沉。dvs/dt=0上式为沉速基本公式，式中虽不出现Re，但是，式中阻力系数cD却与Re有关，Re=ud/—水的运动粘度。阻力系数cD与雷诺数Re的关系通过实验得出，见图：1.层流区Re≤1此时曲线倾角为45°上式可得均匀下沉速度vs,简称沉速u层流区过渡区紊流区代入前式，得：这个公式为斯笃克斯公式,式中（因为ss=s/1比重），即颗粒越大、

4、水温越高，沉速u愈快.—运动粘滞系数；ss—颗粒的比重。这个公式适用d≤0.1mm泥沙颗粒，Re在10-4~1之间。2.过渡区1≤Re≤5003.紊流区500≤Re≤105此时cD=0.4，代入公式，得到牛顿公式：这个公式适用d＞2mm的砂粒。给水沉淀池中的泥沙颗粒的沉淀一般属于层流沉降状况。给水处理主要研究对象是0.1mm以下的颗粒的去除问题。在实际应用上，常常以沉速代表某一特点颗粒而无需求出颗粒的直径。沙粒粒径：d＞0.1mmu＞7.5mm/s去除容易d=0.01mmu=0.075mm/s不易下沉去除d=0.001mm胶体，不能自行下

5、沉必须混凝去除此时取代入公式，得阿兰公式：这个公式适用于d≤2mm的砂粒。2.过渡区1＜Re＜10003.紊流区1000＜Re＜25000此时cD=0.4，代入公式，得到牛顿公式：这个公式适用d＞2mm的砂粒。给水沉淀池中的泥沙颗粒的沉淀一般属于层流沉降状况。给水处理主要研究对象是0.1mm以下的颗粒的去除问题。在实际应用上，常常以沉速代表某一特点颗粒而无需求出颗粒的直径。沙粒粒径：d＞0.1mmu＞7.5mm/s去除容易d=0.01mmu=0.075mm/s不易下沉去除d=0.001mm胶体，不能自行下沉必须混凝去除此时取代入公式，得阿兰

6、公式：这个公式适用于d≤2mm的砂粒。二、悬浮颗粒在净水中的拥挤沉淀自由沉淀可以看成单个颗粒在无边无际的水体中下沉，此时颗粒排挤开同体积的水，水将以无限小的速度上升，当大量颗粒在有限的水中下沉时，被排挤的水便有一定的速度，使颗粒所受到的摩擦阻力有所增加，颗粒处于互相干扰状态，此过程称为拥挤沉淀，此时的沉淀速度称为拥挤沉速。一般讲，当原水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，再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

7、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。交界面以下的颗粒均处于拥挤沉淀状态，交界面下降的速度可理解为颗粒在互相干扰时的平均速度，即平均拥挤沉速。某一瞬时，沉淀管中按悬浮物浓度的分布情况，可分为四个区：清水区A；浓度为C0的等浓度区B；过渡区C；浓缩区D。随时间增长，交界面继续下降，直至B、C两个区消失，只剩A、D两个区，D区高度也逐渐减小，设压实时间t→，最后压实到H为止。以交界面高度为纵坐标，沉淀时间为横坐标，可得交界面沉降过程曲线。絮凝过程交界面等速下沉下降速度逐渐变小B区消失c-d为上凹的曲

8、线，表明交界面下降的速度逐渐变小。此时B区以消失，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。c-d段表示B、C、D三个区重合后沉降物压实的过程，随着时间的增长，