《沉淀和澄清》PPT课件.ppt
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1、第5章 沉淀、澄清和气浮5.1 沉淀和气浮原理沉淀和气浮原理5.1.1 沉淀分类沉淀分类沉淀沉淀:水中悬浮颗粒依靠重力作用水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出来的过程从水中分离出来的过程.分散颗粒自由沉淀分散颗粒自由沉淀:颗粒在沉淀过程中颗粒在沉淀过程中,彼此没有干扰彼此没有干扰,只受到只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用.絮凝颗粒自由沉淀絮凝颗粒自由沉淀:经过絮凝后的悬浮颗粒具有一定絮凝性能经过絮凝后的悬浮颗粒具有一定絮凝性能,两颗粒相互碰撞后聚结两颗粒相互碰撞后聚结,其粒径和质量逐渐增大其粒径和质量逐渐增大,沉速随水深沉速随水深增加而加快的沉淀增
2、加而加快的沉淀.拥挤沉淀拥挤沉淀:颗粒在沉淀过程中颗粒在沉淀过程中,彼此干扰彼此干扰,或受到容器壁的干扰或受到容器壁的干扰,虽然其粒度和第一种相同虽然其粒度和第一种相同,但沉淀速度却较小但沉淀速度却较小.压缩沉淀压缩沉淀:即为污泥浓缩即为污泥浓缩,沉降到沉淀池底部的悬浮颗粒组成沉降到沉淀池底部的悬浮颗粒组成网状结构絮凝体网状结构絮凝体,在上部颗粒的重力作用下挤出空隙水得以浓在上部颗粒的重力作用下挤出空隙水得以浓缩的沉淀缩的沉淀.5.1.2 天然悬浮颗粒在静水中的自由沉淀天然悬浮颗粒在静水中的自由沉淀l直径为d的球形颗粒在静水中所受的重力为:式中:p及1-颗粒及水的密度;g-重力加速度.l颗粒下
3、沉时所受水的阻力为:l式中CD-阻力系数,与雷诺数Re有关;d2/4-球形颗粒在垂直方向的投影 面积.l重力与阻力的差(F1-F2)使颗粒产生向下运动的加速度du/dt,得:l在下沉过程中,阻力不断增加,在短暂时间后,达到与重力平衡,加速度变为零,颗粒的沉淀速度转为常数.l得沉速基本公式为:l在Re1的范围内,呈层流状态,CD=24/Re 得斯笃克斯公式:l在1000 Re25000范围内,呈紊流状态,CD=0.4,l得牛顿公式:l在1Re1000的范围内,属过渡区,CD近似为:l得到阿兰公式:沉速公式的实用意义沉速公式的实用意义l上述这些公式都不能直接用来确定某一特定颗粒的沉速上述这些公式都
4、不能直接用来确定某一特定颗粒的沉速,因为沉速本身为待求值因为沉速本身为待求值,则则Re也为未知数也为未知数.l先假定沉速先假定沉速u,然后再经试算以求得确定的然后再经试算以求得确定的u.l当颗粒粒径很小时当颗粒粒径很小时,测定粒径很困难测定粒径很困难,但是测定颗粒沉速但是测定颗粒沉速往往较容易往往较容易,故常以测定的沉速用斯笃克斯公式反算颗故常以测定的沉速用斯笃克斯公式反算颗粒粒径粒粒径.l此粒径只是相应于球形颗粒的直径此粒径只是相应于球形颗粒的直径,并非实际粒径并非实际粒径.l在实用上常用沉速代表某一特定颗粒而不追究颗粒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.5.1.3 絮凝颗
5、粒在静水中自由沉淀絮凝颗粒在静水中自由沉淀 对于絮凝颗粒沉淀,根据投加混凝剂的种类、加对于絮凝颗粒沉淀,根据投加混凝剂的种类、加注量对沉淀基本公式进行修正,絮凝颗粒球度系数注量对沉淀基本公式进行修正,絮凝颗粒球度系数取,绕流阻力系数取,绕流阻力系数CD=45/Re,代入沉速的基本公式:,代入沉速的基本公式:在层流状态下,斯坦因对牛顿公式进行修正,提出了在层流状态下,斯坦因对牛顿公式进行修正,提出了絮凝颗粒自由沉淀速度计算经验关系式:絮凝颗粒自由沉淀速度计算经验关系式:5.1.4 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀和污泥浓缩悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀和污泥浓缩l当大量颗粒在有限的水体中下沉时当大量颗粒在
6、有限的水体中下沉时,被排挤的被排挤的水便有一定的速度水便有一定的速度,使颗粒所受到的水阻力有使颗粒所受到的水阻力有所增加所增加,颗粒处于互相干扰状态颗粒处于互相干扰状态,此过程称为此过程称为拥拥挤沉淀挤沉淀,此时的沉速称为此时的沉速称为拥挤沉速拥挤沉速.l拥挤沉速可用实验方法测定拥挤沉速可用实验方法测定.高浊度水的拥挤沉淀过程分析高浊度水的拥挤沉淀过程分析图5-2l任意时间内交界面下沉速度:l肯奇(Kynch)沉淀理论:不同沉淀高度的沉降过程相似关系不同沉淀高度的沉降过程相似关系l如用同一水样,用不同如用同一水样,用不同沉淀高度的水深作实验,沉淀高度的水深作实验,两条沉降过程曲线之间两条沉降过
7、程曲线之间存在相似关系存在相似关系l当原水浓度相同时,当原水浓度相同时,A、B区交界的混液面的下区交界的混液面的下沉速度是不变的。沉速度是不变的。l沉淀过程与深度无关,沉淀过程与深度无关,可以用较短的沉淀管作可以用较短的沉淀管作实验,来推测实际沉淀实验,来推测实际沉淀效果。效果。图5-35.1.5 气浮分离原理和特点气浮分离原理和特点产生大量微气泡黏附于杂质、絮粒之上,将悬浮颗粒浮产生大量微气泡黏附于杂质、絮粒之上,将悬浮颗粒浮出水面而去除的工艺,称为气浮分离。出水面而去除的工艺,称为气浮分离。气浮净水工艺有多种方式,其中加压溶气气浮是一种比气浮净水工艺有多种方式,其中加压溶气气浮是一种比较成
8、熟、应用广泛的净水工艺。该气浮池有称压力溶气较成熟、应用广泛的净水工艺。该气浮池有称压力溶气气浮池气浮池溶气气浮池与其他沉淀池、澄清池相比,具有如下特点:1)经混凝后的水中细小颗粒周围黏附了大量微细气泡,很容易浮出水面,所以对混凝要求可适当降低,有助于节约混凝剂投加量。2)排除的泥渣含固率高,便于后续污泥处理。3)池深较浅、构造简单、操作方便,且可间歇运行。4)溶气罐溶气率和释放器释气率在95%以上,可去除水中90%以上藻类以及细小悬浮颗粒。5)需要配套供气、溶气装置和气体释放器。5.2 沉淀池5.2.1 沉淀池类型沉淀池类型 按进水方向来划分按进水方向来划分:竖流式、平流式、辐流式竖流式、平
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