第篇 给水处理沉淀和澄清.pptx
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1、1.1.自然沉淀自然沉淀 颗粒在沉淀过程中不改变其大小、形状和密度。2.2.混凝沉淀混凝沉淀 在沉淀过程中,颗粒由于相互接触凝聚而改变其大小、形状和密度,这种过程称为混凝沉淀。3.3.化学沉淀化学沉淀 在某些特种水处理中,投加药剂使水中溶解杂质结晶为沉淀物,称为化学沉淀。第一节第一节 沉淀分类沉淀分类第1页/共59页悬浮颗粒在静水中的沉淀悬浮颗粒在静水中的沉淀自由沉淀自由沉淀:颗粒沉淀时不受容器壁和其他悬浮物的影响,颗粒状沉淀。拥挤沉淀:拥挤沉淀:颗粒处于互相干扰的沉淀(网状沉淀)。第2页/共59页一、悬浮颗粒在静水中的自由沉淀一、悬浮颗粒在静水中的自由沉淀 一般认为,悬浮颗粒与器壁的距离大于
2、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。第3页/共59页以球型颗粒为例,在水中作沉降运动时将受重力、浮力、重力、浮力、摩擦阻力摩擦阻力三种力的作用。(一)颗粒的重力为:F1=1/6 d3 s g 颗粒下沉的速度可得自牛顿第二定律颗粒下沉的速度可得自牛顿第二定律:vs颗粒下沉速度;m颗粒的质量;t时间。s 颗粒的密度;d颗粒直径;g重力加速度;(二)颗粒的浮力为:F2=1/6 d3 1 g1水的密度。第4页/共59页(三)摩擦阻力其值与颗粒在运动方向上的投影面积A及动压1/21/2 v vS S2 2有关。FD颗粒在水中
3、所受的阻力;cD阻力系数;1水的密度;A颗粒在运动方向垂直面上的投影面积 d2/4;vS流速(下沉速度)有:颗粒下沉时,起始沉速为零,故以加速度下沉,随着vs增加,阻力也相应增加,很快颗粒即等速下沉。dvs/dt=0第5页/共59页沉速基本公式:沉速基本公式:1.1.层流区层流区 Re1 此时曲线倾角为45公式适用d0.1mm泥沙颗粒,Re在10-4 1之间斯笃克斯公式:2.2.紊流区紊流区 1000 Re105 此时cD=0.4,代入公式,得到牛顿公式:公式适用d2mm的砂粒3.3.过渡区过渡区 1000 Re105第6页/共59页给水处理对象:给水处理对象:0.1mm以下的颗粒给水沉淀池的
4、颗粒沉淀:给水沉淀池的颗粒沉淀:层流沉降颗粒粒径:颗粒粒径:d0.1mm u 7.5mm/s 去除容去除容易易 d=0.01mm u=0.075mm/s 不易不易下沉去除下沉去除d=0.001mm 胶体,不能自行下沉胶体,不能自行下沉 必须混凝必须混凝去除去除第7页/共59页第二节第二节 平流沉淀池平流沉淀池一一.理想沉淀池理想沉淀池理想沉淀池假设条件:理想沉淀池假设条件:u ui i不变:不变:颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过程颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过程中,颗粒之间互不干扰,颗粒的大小、形状、密度和中,颗粒之间互不干扰,颗粒的大小、形状、密度和沉速不变。沉速不变。水平流速水平流速v
5、v不变:不变:水流沿着水平方向流动。在过水流沿着水平方向流动。在过水断面上,各点流速相等,并在流动过程中流速始终水断面上,各点流速相等,并在流动过程中流速始终不变。不变。颗粒沉到池底颗粒沉到池底即认为已被即认为已被去除去除,不再返回水中。,不再返回水中。絮凝池流速平流沉淀池 0.2m/s 3-25mm/s第8页/共59页第9页/共59页理想沉淀池的工作过程分析uu0的颗粒uu0的颗粒u=u0的颗粒u=u0的颗粒vu第10页/共59页沉淀池过流率与颗粒沉降速度的关系沉淀池过流率与颗粒沉降速度的关系u u0 0t=Ht=H,vt=Lvt=L,有 u u0 0=H/t=H/t又因为:Q=vBHQ=v
6、BH,所以 H HQ/(vB)Q/(vB),所以有:HLu0v长为L,有效水深为H,宽为B的沉淀池,表面积为A=LB.工程中表面积延伸为与水流方向相工程中表面积延伸为与水流方向相同的沉淀面积同的沉淀面积.表面负荷或过流率第11页/共59页二、理想沉淀池沉淀过程分二、理想沉淀池沉淀过程分析析 去除率去除率 Q/A表面负荷率,在数值上等于截流沉速,m3/m2.h=m/.h;A 沉积面积,m2;截流速度截流速度u u0 0能全部能全部去除颗粒中去除颗粒中最小最小颗粒的沉速。颗粒的沉速。第12页/共59页去除率公式分析:去除率公式分析:E只与ui、Q/A有关,与v、H、L、T无关;E、ui、Q/A、H
7、 等因素之间的关系A 不变,Q ,产水量Q 不变,A ,造价 E 一定,若u i ,则 Q/A Q/A 不变,若u i ,则 E ,出水水质 ui 不变,Q 不变,A E第13页/共59页提高去除率途径提高去除率途径提高沉速提高沉速ui增大增大A,A,降低降低u u0 0斜板(管)沉淀池斜板(管)沉淀池 (浅池理论)(浅池理论)途径途径:加强混凝加强混凝澄清池澄清池总去除率计算公式:总去除率计算公式:颗粒沉速颗粒沉速:umin u1 u2 u0 u01 u02 umax占总量百分比占总量百分比:p0 1-p0第14页/共59页三、影响沉淀池沉淀效果的因三、影响沉淀池沉淀效果的因素素1.1.进出
8、口的影响进出口的影响进口水流衔接进口水流衔接管中流速v?水流惯性导流区 洞口流速 v 0.150.2m/s第15页/共59页三、影响沉淀池沉淀效果的因三、影响沉淀池沉淀效果的因素素1.1.进出口的影响进出口的影响出口水流衔接出口水流衔接强烈抽吸出水支渠出水支渠指形渠第16页/共59页2.2.水流紊动性水流紊动性平流平流 Re:400015000 紊紊流流 水温不变,是常数;v 减小(Q=v),Q 减小 降低水力半径 R宽:38m加隔墙:R ,Re ,紊动性第17页/共59页3.3.异重流和水流稳定性异重流和水流稳定性异重流:水流密度不同异重流:水流密度不同 稳定性:稳定性:v:1025mm/s
9、V Re Re 利于降低紊动性利于降低紊动性Fr Fr 不利于提高稳定性不利于提高稳定性R Fr 稳定性稳定性原因:水温原因:水温 T ,杂质浓度杂质浓度C ,水平流速水平流速水流惯性力与重力作用对比的比值水流惯性力与重力作用对比的比值第18页/共59页4.4.混凝条件混凝条件ui d2 降低Re R 提高Fr R提高 E斜板斜管斜板斜管 沉淀池沉淀池T H d ui 有利于沉淀有利于沉淀小结:小结:Ui A H u0 E 浅池理论第19页/共59页四、构造四、构造(1 1)进、出水区)进、出水区避免矾花破碎;避免矾花破碎;避免矾花带出,水质下降;避免矾花带出,水质下降;减少无效沉淀面积减少无
10、效沉淀面积A A无效无效。(2 2)沉淀区)沉淀区布置:直流式布置:直流式要求要求进水:配水花墙、缝隙进水:配水花墙、缝隙出水:指形渠、非淹没式孔口出流出水:指形渠、非淹没式孔口出流第20页/共59页四、构造四、构造(2 2)沉淀区)沉淀区确定长、宽、高确定长、宽、高 有效水深H:理论:H A E 浅池好 实际:a)抗异重流最小水深;b)高程布置。H=(34m)第21页/共59页四、构造四、构造长:L=3.6vT T:13hr (美国:24hr;日本:35hr)校核:L:B4:1 L:H10:1 Fr=10-4 10-5宽:宽:B=Q/(vH)v=1025mm/s 分格 B=38m确定长、宽、
11、高确定长、宽、高第22页/共59页四、构造四、构造(3 3)积泥区)积泥区排泥方式:排泥方式:泥斗排泥泥斗排泥穿孔管排泥穿孔管排泥机械排泥机械排泥 刮泥刮泥 吸泥吸泥 虹吸式虹吸式 泵吸式泵吸式第23页/共59页虹虹吸吸式式机机械械排排泥泥第24页/共59页五、设计计算五、设计计算 u0:A=Q/u0 L=3.6vT T :V=QT L=3.6vT B=V/(LH)校核:L:B4:1 L:H10:1 Fr=10-4 10-5第25页/共59页多层沉淀池排泥第三节第三节 斜板斜管沉淀池斜板斜管沉淀池一、构造一、构造第26页/共59页二、特点二、特点 (1)截留速度截留速度u u0 0小,去除率小
12、,去除率E E高。高。平平:u0=Q/A斜斜:us =Q/(Af+A)us u0E=ui/u0总 P u0=u i u0凌庄:18万吨/日 斜管占地 为15万吨/日 平流的1/3有效系数有效系数斜板间距斜板间距计算长度计算长度v设计参数:设计参数:第28页/共59页二、特点二、特点(3 3)缩短沉淀距离)缩短沉淀距离,减少沉淀时间减少沉淀时间例:例:平流平流:H=3m,ui=2m/h T=3/2=1.5h斜板:斜板:H=0.173m,ui=2m/h T=0.173/2=0.09h=5.4minH=0.1tg60o =0.173mV=QT V=H A1/31/31/31/3第29页/共59页二、
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