《沉淀与上浮》ppt课件

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1、第四章沉淀与上浮第一节沉淀的基本理论第二节沉淀池第三节隔油池第四节气浮池第五节化学沉淀第一节沉淀的基本理论根据水中悬浮物的密度、浓度及凝聚性，沉淀可分为四种基本类型。各类沉淀发生的水质条件如图4-1所示。(l)自由沉淀颗粒在沉淀过程中呈离散状态，互不干扰，其形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。悬浮物浓度不高且无絮凝性时常发生这类沉淀。(2）絮凝沉淀当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒互相凝聚其粒径和质量增大，沉淀速度加快。(3)成层沉淀当悬浮物浓度较高时，每个颗粒下沉都受到周围其他颗粒的

2、干扰，颗粒互相牵扯形成网状的“絮毯”整体下沉，颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。(4)压缩沉淀当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相支承时，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。一、自由沉淀水中所含悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，因而影响颗粒沉淀的因素很多。为了简化讨论，假定：①颗粒外形为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉淀过程中其大小、形状和重量等均不变；②水处于静止状态；③颗粒沉淀仅受重力和水的阻力作用。静水中的悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用而产生加速运

3、动，但同时水的阻力也增大。经过一很短的时间后，颗粒在水中的有效重量与阻力达到平衡，此后作等速下沉运动。等速沉淀的速度常称为沉淀末速度，简称沉速。如以F1、F2分别表示颗粒的重力和水对颗粒的浮力，则颗粒在水中的有效重量为式中d——球体颗粒的直径；ρS、ρ——分别表示颗粒及水的密度；g——重力加速度；如以F3表示水对颗粒沉淀的摩擦阻力，则(4-2)式中A—一颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒，A=1/4πd2u——颗粒沉速；λ——阻力系数，它是雷诺数(Re＝ρud／μ)和颗粒形状的函数。(4-1)球形颗粒的阻力

4、系数λ与Re有关，见图4-1。1.斯笃克斯公式当Re<1时,：呈层流状态斯笃克斯公式:(4-3)(4-4)该式表明：①颗粒与水的密度差(ρs-ρ)愈大、沉速愈快，成正比关系。②颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。③水的粘度μ愈小，沉速愈快，成反比关系.2.牛顿公式当1000

5、此，利用λRe2或λ/Re与Re的关系图可以求出d和u。此关系图见图4-2。(4-8)(4-9)(4-10)当已知d值要求沉速时，先由式(4-5)计算出λRe2，查图4-2得对应的Re，再由Re计算出u；当已知u值要求粒径d时，先由式(4-10)计算出λ／Re，查图4-2得Re值再由Re值算出d。图4-2球形颗粒的阻力系数及其函数与雷诺数的关系由于实际废水中悬浮物组成十分复杂，因此常常不能采用上述理论公式计算沉淀速度和沉淀效率，只能通过沉淀试验寻找沉淀设备的设计参数。图4-3沉淀曲线沉淀试验是在沉淀管中进行的。

6、将含悬浮物浓度为c0的原水混合均匀后，注入一组(通常5～7个)沉淀管．经t1时间沉淀后，从第一沉淀管深度为H处取样，测定悬浮物浓度c1；沉淀时间为t2时，从第二沉淀管从第二沉淀管深度同为H处取样，分析悬浮物浓度c2，……。对于指定的沉淀时间t0，可求得颗粒流:u0=H/t0，对于沉速为u(u＜u0)的颗粒，由于在t＝0时刻处于水面下的不同深度处，经t0时间沉淀，也有部分颗粒通过了取样面而被去除，其去除率为该颗粒的沉淀距离h与H之比即:所以经t0时间沉淀，各种颗粒沉淀的总去除率为:式中第二项如图4-3中阴影部分所

7、示，可用图解法确定。(4-11)(4-12)二、絮凝沉淀由于原水中含絮凝性悬浮物，在沉淀过程中大颗粒将会赶上小颗粒，互相碰撞凝聚，形成更大的絮凝体，因此沉速将随深度而增加。絮凝沉淀的效率通常由试验确定。图4-4颗粒表观去除率与时间的关系图4-5等去除率曲线对指定的沉淀时间和沉淀高度，这沉淀效率η可用下式计算式中h5是所选定的沉淀高度。从选定的沉淀时间处作垂直线，与等去除率线相交时，相邻两等去除率线间的距离为Δhi,平均沉淀深度为。(4-13)(4-13a)或三、成层沉淀与压缩当悬浮物浓度较高时，颗粒互相干扰，小

8、颗粒的沉速加快，大颗粒的沉速减慢。在沉淀初期，沿沉淀深度从上至下依次存在清水层、受阻沉淀层、过渡层和压缩层。随沉淀时间延长，泥水界面下移，压缩层增厚,至某个时刻]只剩下清水层和压缩层。如图所示。图4-6不同沉淀时间的总去除率图4-7成层沉淀试验界面变化计算压缩过程速度可用Coulson公式。该式假定污泥层高度的减少速度与可压缩污泥层的厚度成正比，即:对上式积分得:成层沉淀与压缩主要用于