沉淀基础理论.pptx
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1、沉淀去除的对象及构筑物沉淀去除的对象及构筑物 砂粒砂粒 化学沉淀化学沉淀 混凝絮体混凝絮体 生物污泥生物污泥 污泥浓缩污泥浓缩 沉砂池沉砂池浓缩池浓缩池沉淀池沉淀池第1页/共53页第2页/共53页第3页/共53页第4页/共53页位置位置 A A、作为处理系统的主体;、作为处理系统的主体;B B、工艺流程主体处理单元之前、工艺流程主体处理单元之前预处理;预处理;C C、工艺流程主体处理单元之后;、工艺流程主体处理单元之后;D D、污泥处置。、污泥处置。(1 1)城市污水处理工艺)城市污水处理工艺:第5页/共53页(2 2)高浓度有机废水处理工艺)高浓度有机废水处理工艺:(3 3)含铬废水处理工艺
2、:)含铬废水处理工艺:第6页/共53页第一节第一节 沉降过程的基本理论沉降过程的基本理论第7页/共53页自由沉淀悬浮颗粒浓度不高;沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰,颗粒各自单独进行沉淀,颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度,沉淀可分成四种类型 悬浮颗粒浓度不高;沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用,颗粒因相互聚集增大而加快沉降,沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中,颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。絮凝沉淀区域沉淀或 成层沉淀压缩沉淀悬浮颗粒浓度较高(5000mg/L以上);颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响,颗粒间相对
3、位置保持不变,形成一个整体共同下沉,与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。悬浮颗粒浓度很高;颗粒相互之间已挤压成团状结构,互相接触,互相支承,下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出,使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。第8页/共53页沉砂池沉砂池二沉池污泥斗二沉池污泥斗;浓缩池浓缩池二次沉淀池与污泥浓缩池二次沉淀池与污泥浓缩池化学絮凝沉淀化学絮凝沉淀第9页/共53页一自由沉降 1.斯托克斯公式分 析 的 假 定沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等 不变颗粒为球形颗粒只在重力作用下沉淀,不受器壁和 其他颗粒影响。静水中悬浮颗粒开始沉淀时,因
4、受重力作用 产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的 重力与水对其产生的阻力平衡时,颗粒即成 等速下沉。第10页/共53页悬浮颗粒在水中的受力:重力、浮力 重力大于浮力时,下沉;重力等于浮力时,相对静止;重力小于浮力时,上浮。配图说明第11页/共53页悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析式中,式中,uu颗粒沉速,颗粒沉速,m/s;m/s;mm颗粒质量;颗粒质量;tt沉淀时间,沉淀时间,s s;F1F1颗粒重力;颗粒重力;F2F2颗粒浮力;颗粒浮力;F3F3下沉过程中受到的摩擦力;下沉过程中受到的摩擦力;应用范围:颗粒为球形;沉淀过程中颗粒不变化;只受重力影响。应用范围:颗粒为球形;沉淀
5、过程中颗粒不变化;只受重力影响。第12页/共53页C阻力系数,球形颗粒周围液体绕流雷诺数的函数,由于污水中颗粒直径较小,沉速不大,绕流处于层流状态,可用层流阻力系数公式悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析第13页/共53页该公式即即斯托克斯公式斯托克斯公式悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析第14页/共53页由上式可知,颗粒沉降速度uS与下述因素有关:当当g大于大于y时,时,S-L为正值,颗粒以为正值,颗粒以u uS下沉;下沉;当当S与与L相等时,相等时,u uS=0=0,颗粒在水中呈悬浮状态,这种,颗粒在水中呈悬浮状态,这种颗粒不能用沉淀去除;颗粒不能用沉淀去除;S小于小
6、于L时,时,S-L为负值,颗粒以为负值,颗粒以u uS上浮,可用浮上浮,可用浮上法去除。上法去除。u uS与颗粒直径与颗粒直径d d的平方成正比,因此增加颗粒直径有助于的平方成正比,因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度(或上浮速度),提高去除效果。提高沉淀速度(或上浮速度),提高去除效果。u uS与与成反比,成反比,随水温上升而下降;即沉速受水温影随水温上升而下降;即沉速受水温影响,水温上升,沉速增大。响,水温上升,沉速增大。斯托克斯公式斯托克斯公式第15页/共53页 (1)实验目的实验目的 实际废水中悬浮物实际废水中悬浮物颗粒粒径不均匀,形颗粒粒径不均匀,形状各异,密度也有差异。状各异,密度也
7、有差异。通过沉淀试验:通过沉淀试验:了解废水中悬浮物的沉淀特点;了解废水中悬浮物的沉淀特点;为工程设计提供参数。为工程设计提供参数。2 2、自由沉淀实验、自由沉淀实验第16页/共53页自由沉降自由沉降试验所用的沉降柱所用的沉降柱(settling column)示意示意图 每次每次试验用用57个相相同的沉个相相同的沉降柱降柱溢流口溢流口取取样口口第17页/共53页H取样口沉降柱沉降柱 (2)实验方法实验方法实实 验验 编编 号号:1 1 2 2 3 3n n原水浓度:原水浓度:C C0 0 C C0 0 C C0 0C C0 0有有 效效 水水 深深:H H H H H HH H取样时间:取样
8、时间:t t1 1 t t2 2 t t3 3t tn n取样浓度:取样浓度:C C1 1 C C2 2 C C3 3C Cn nC Ci i/C/C0 0=X Xi i X X1 1 X X2 2 X X3 3X Xn n H/tH/ti i=u=ui i u u1 1 u u2 2 u u3 3u un n 颗颗粒粒沉沉降降到到取取样样口口被认为去除;被认为去除;沉沉降降速速度度u u:在在指指定定时时间间t t内内,能能从从液液面面恰恰好好沉沉到到水水深深H H处处最小颗粒的沉速。最小颗粒的沉速。u=H/tu=H/t X Xi i表表示示沉沉速速u uu ui i的的颗颗粒浓度与原始浓度
9、的比值粒浓度与原始浓度的比值X悬浮污沉淀累积分布曲线第18页/共53页给定的沉降时间给定的沉降时间t内:内:对于对于0的的颗粒全部除去颗粒全部除去 对于对于0的颗粒可被部分去除。的颗粒可被部分去除。p0 1-p0 给定的沉降时间给定的沉降时间t内:内:对于对于dd0的颗粒全部除去的颗粒全部除去 对于对于dd0的颗粒可被部分去除。的颗粒可被部分去除。p0 1-p0?:对于?:对于0的颗粒,可去除部分所占比例是多少?的颗粒,可去除部分所占比例是多少?去除率是多少?去除率是多少?(3)(3)沉淀效率计算沉淀效率计算第19页/共53页 H H h h第20页/共53页 0的颗粒中,的颗粒中,di di
10、+dd范围内颗粒所占范围内颗粒所占SS总量的总量的百分率用百分率用dp表示。表示。对于对于 0的颗粒,其中的颗粒,其中可去除部分所占比例为:可去除部分所占比例为:则在则在di di+dd范围内能被去除部分颗粒占范围内能被去除部分颗粒占SS总量的百分率为:总量的百分率为:对于全部对于全部0颗粒群体,可去除部分为:颗粒群体,可去除部分为:第21页/共53页X第22页/共53页0部分颗粒所占百分率为部分颗粒所占百分率为1 p0 则,总沉降效率为则,总沉降效率为ET:在在t0时间内,各种颗粒沉淀的总去除率为:时间内,各种颗粒沉淀的总去除率为:第23页/共53页 根据计算结果,可绘制根据计算结果,可绘制
11、E E-t t和和E E-u u0 0关系曲线,关系曲线,称为称为沉降特性曲线沉降特性曲线第24页/共53页 例题:例题:某废水静止沉淀试验,有效水深为某废水静止沉淀试验,有效水深为1.2m1.2m,c c代表沉降时间代表沉降时间t t时取样中所含的悬浮物时取样中所含的悬浮物浓度,浓度,C C0 0代表起始悬浮物浓度。代表起始悬浮物浓度。求:沉速为求:沉速为3cm/min3cm/min时悬浮颗粒的去除百分率。时悬浮颗粒的去除百分率。第25页/共53页解:与各沉降时间相应的颗粒沉速计算如下:时间t(min)01530456090180u=H/t(cm/min)842.6721.330.67以u为
12、横坐标,C/C0为纵坐标作图,如图所示:已知:时 间t(min)01530456090180C/C0(X)10.960.810.620.460.230.06第26页/共53页 当u0=3cm/min时,由图可见小于该沉速的颗粒与 全 部 颗 粒 的 重 量 比x0=0.67,积分式可由图解求出,等于图中各矩形面积之和,其值为:0.1(0.5+1.0+1.3+1.6+2.0+2.4)+0.072.7 =1.07故沉速为3cm/min时,总去除率为:E=(1-0.67)+1/31.07=0.69u(cm/min)第27页/共53页 小结:小结:1、基本概念基本概念 重力沉降重力沉降 2、重点重点
13、基本概念基本概念 沉降试验和沉降曲线沉降试验和沉降曲线 3、难点难点 图解积分法计算图解积分法计算ET 第28页/共53页二、絮凝沉降试验及二、絮凝沉降试验及沉降曲线沉降曲线 絮凝沉降的特点:颗粒的形状颗粒的形状d、在沉降过程中改变;、在沉降过程中改变;浓度上稀下浓;浓度上稀下浓;SS浓度随水深度变化而浓度随水深度变化而变化,且呈现非线性变化。变化,且呈现非线性变化。u随随d 而增大。而增大。第29页/共53页1.絮凝沉降试验絮凝沉降试验 装置:装置:140150mm H=2.02.5m 45个取样口,间距个取样口,间距500mm 取样:取样:C0由由t=0时中间取样口采集时中间取样口采集t1
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