沉淀和澄清ppt课件.ppt

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1、第16章沉淀与澄清16.1悬浮颗粒在静水中的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。颗粒比重>1，下沉；比重<1，上浮。沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除100um以上的颗粒。在给水处理中，常遇到两种沉淀：1、自由沉淀：颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，称为自由沉淀。（离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变）2、拥挤沉淀：颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁干扰，虽然其粒度和第一种相同，但沉淀速度却较小。（颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层）16.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀一般认为，悬浮颗

2、粒与器壁的距离大于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。1、颗粒在静水中的沉淀速度取决于：颗粒在水中的重力F1和颗粒下沉时所受水的阻力F2，直径为d的球形颗粒在静水中所受的重力F1为：ρp及ρ1——颗粒及水的密度；g——重力加速度。(16-1)颗粒下沉时所受的阻力F2与颗粒的糙度、大小、形状和沉淀速度u有关，也与水中的密度和粘度有关，其关系式为：CD——阻力系数，与雷诺数Re有关；——球形颗粒在垂直方向上的投影面积。(16-2)2、平衡时：F1＝F2根据牛顿第二定律可知：达到重力平衡时

3、，加速度为零，令上式左边为零，加以整理，得沉速公式：式中CD与雷诺数Re有关，雷诺数Re=ud/ν，其中ν为水的运动粘度。通过实验，将观测到的u值代入公式中，可以求得CD和Re值。CD与Re有关，见下图。(16-3)(16-4)3、分析1）斯笃克斯公式当Re<1时：呈层流状态：(16-5)斯笃克斯公式：(16-6)2）牛顿公式当1000

4、16-4的特定形式，该公式难以反映实际，因为实际中颗粒大小不一，不是球形。2）但可以了解u的影响因素。3）此外，一般d难以测定，在层流区，颗粒太小。可以通过测定u，算出d（注意是名义上的）。不过此颗粒粒径只是相应于球形颗粒的直径，并非实际粒径，在实用上常用沉速代表某一特定颗粒而不追究颗粒粒径。3.1.2悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀一、基本概念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

5、时的沉淀速度称为拥挤沉速。拥挤沉淀可以用实验方法测定。当水中含砂量很大时，泥砂即处于拥挤沉淀状态。常见的拥挤沉淀过程有明显的清水和浑水分界面，浑浊面缓慢下沉，直到泥砂最后完全压实为止。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。水中凝集性颗粒的浓度达到一定数量亦产生拥挤沉淀。由于凝聚性颗粒比重远小于砂粒的比重，所以凝聚性颗粒从自由沉淀过渡到拥挤沉淀的临界浓度远小于非凝聚性颗粒的临界浓度。二、高浊度水的拥挤沉淀1、特点分层沉淀，出现清水—浑水交接面。出现4个区，参见图16-2。A：清水区B：等浓

6、度区（与原水颗粒浓度相同）或称受阻沉降层颗粒沉速等于界面（1－1面）沉降速度，等速下降（Vs）。C：变浓度区：颗粒浓度由小变大。D：压实区：颗粒沉速从大―小；悬浮物缓慢下沉是这一区内悬浮物缓慢压实过程；界面（2－2面）以一定速度上升。沉淀开始，1－1面下降，2－2面上升；当t＝tc时，1－1面和2－2面相遇时，临界沉降点；当再延长沉降时间，污泥层就会发生压实。分区的条件：最大颗粒粒径/最小颗粒粒径<6。2、沉降过程曲线如同样的水样，用不同高度的水深作实验，见图，发现在不同沉淀高度H1及H2时，两条沉淀过程线之间存在着相似关系：OP1/OP2=OQ1/OQ2说明当

7、原水浓度相同时，A、B区交界的浑液面的下沉速度是不变的，但由于沉淀水深大时，压实区也较厚，最后沉淀物的压实要比沉淀水深低时压实的密些。由于这种沉淀过程与沉淀高度无关的现象，使有可能用较短的沉淀管作实验，来推测沉淀的效果。16.2平流式沉淀池平流沉淀池为矩形水池，其基本组成如图16-4所示。上部为沉淀区，下部为污泥区，池前部有进水区，池后有出水区。经混凝的原水流入沉淀池后，沿进水区整个截面均匀分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底，沉积的污泥连续或定期排出池外。图16-4平流式沉淀池16.2.1非絮凝性颗粒沉淀过程分析(理想沉淀池的沉淀原理)一

8、、理想沉淀池理想沉淀池的