第四章水的沉淀沉降与澄清ppt课件.ppt

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1、第三章水的沉淀沉降与澄清处理马宵颖华北电力大学环境学院第一节水的沉淀软化第二节颗粒的沉将速度第三节平流沉淀池第四节斜板沉淀池第五节澄清池第三章水的沉淀沉降与澄清处理第一节水的沉淀软化水的沉淀软化，是将天然水中钙、镁离子转化成难溶化合物，然后分离以降低水的硬度。沉淀软化有热力软化法和石灰处理法，但前者不能除去非碳酸盐硬度，电厂一般不采用。石灰处理原理在天然水中加入Ca(OH)2，由于pH值的增加，破坏了水的碳酸平衡并使之右移：Ca(OH)2可以和水中各种形式的碳酸化合物反应生成沉淀除去：石灰软化法主要除去了水的碱度和碳酸盐硬度，但不能除去非碳酸盐硬度和碱性水的过剩碱度：反应前后

2、非碳酸盐硬度和过剩碱度不变。石灰处理的沉淀过程经石灰处理的水，从理论上讲，碳酸盐硬度应达到CaCO3的溶解度。但是由于CaCO3结晶生成之后，并不能完全以大颗粒沉降下来，有相当一部分是以胶体和悬浮物形式滞留水中，使CaCO3残留量过大。因此，在处理工艺上常采用两种措施以保证沉淀完全和有效的分离。一是利用先期沉淀物（称泥渣）作为接触介质，使CaCO3在泥渣表面上吸附并以泥渣为结晶核心，加快沉淀速度并使沉淀完全。二是在沉淀的同时进行混凝处理。原水中的浊质，经过混凝处理，形成较大的絮凝体，可以在重力作用下，进行沉降，使之与水分离。为了做好分离，我们需要研究颗粒的沉降规律。颗粒在静水

3、中沉降，根据颗粒和水的特性，可分为四种基本类型：1）离散沉降：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。2）絮凝沉降：颗粒在沉降过程中，其尺寸、质量均会随深度的增加而增大，沉速亦会随深度而增加。3）层状沉降：颗粒在水中的浓度较大，下沉过程中彼此干扰，并形成清水与浑水交界面，且交界面会逐渐下移。4）压缩沉降：在沉淀池底部，沉降颗粒相互紧密接触，颗粒呈压缩状态。第二节颗粒的沉降速度离散沉降（自由沉降）离散沉降是指离散颗粒在稀悬浮液中的沉降过程。在水处理中，研究离散颗粒在静水中的沉降规律时，通常作如下一些理想假设：1）颗粒在沉降过程中，此不受其他颗粒

4、的干扰，也不受器壁的干扰，完全处于自由沉降状态；2）为了便于研究，假设水中颗粒的形状为等体积的球形；3）水中颗粒表面都吸附有一层水膜，所以颗粒在静水中的沉降，可认为是水膜和水之间的一种相对滑动；4）颗粒在沉降过程中，颗粒之间不发生任何絮凝现象，即它的形状、大小、质量等均不发生变化。此时可用传统力学进行研究，即颗粒只受重力和浮力阻力作用。研究指出，球形颗粒在水中的沉降速度u(cm／s)如下式所示：上式称为司托克斯(Stokes)公式，是雷诺系数在小于2时公式。由此式可看出，当温度恒定时(此时μ值不变)，沉降速度u与颗粒直径的平方d2成正比。当颗粒直径d不变而水温变动时，沉降速度

5、u与粘度μ成反比。在常温下，此公式的通用范围为上限d=0.1mm，下限d＝0.001mm。絮凝沉降在水中沉降分离过程中，只有当水中的悬浮颗粒全部由泥沙组成，且浓度小于5000mg/L时，才会发生上述离散沉淀现象，而当采用混凝处理时，颗粒的絮凝性强，所以在水净化工艺中，发生的常常是絮凝性颗粒的沉降，所渭絮凝沉降。此时在沉降过程中颗粒间发生了碰撞和聚集，水中颗粒会随着水流的前进而不断地变大。产生碰撞的原因：对于密度相同的颗粒，大颗粒的沉降速度大于小颗粒的沉降速度，此外，也有风力、水的撞动和温差等因素。当颗粒变大时，其沉降速度就加快，因此，颗粒的沉降速度不是恒定的，而是随流程逐渐增

6、大的。对于此类沉降需研究的问题，不是它的某一沉降速度，而是要用实验来测定水中颗粒在某一流程中的沉降特征即沉降效率，可用多嘴沉降筒沉降试验研究。沉淀柱高度＝实际沉淀池深度1）在时间ti，不同深度测Ci2)计算各深度处的颗粒去除百分率p＝(C0-Ci)/C0*100%3）绘制去除百分率等值线层状沉降（拥挤沉降）如水中悬浮颗粒的量较多，则它们在水中沉降时常常会形成一个由许多颗粒聚集成的“毯状毯”。此时，可看到水体中有一个清水和浑水的交界面在不断地下移。此种沉降称为层状沉降。拥挤沉降中，大量的颗粒在有限的水体中下沉，被排挤的水便有一定的上升速度，使颗粒所受阻力增加，颗粒处于相互干扰状

7、态。在沉淀池的进水区和沉淀池积泥区附近，一般发生这种沉降。高浊水在沉降筒内静止沉降，首先形成交界面；然后某一瞬时，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为下凹的曲线，表明交界面下降的速度逐渐变小。此时B区