《沉淀和澄清》ppt課件

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1、第三章沉淀和澄清水中固體顆粒依靠重力作用，從水中分離出來的過程稱為沉淀，按著水中固體顆粒的性質(zhì)，沉淀分為三類：1.自然沉淀顆粒在沉淀過程中不改變其大小、形狀和密度。2.混凝沉淀在沉淀過程中，顆粒由于相互接觸凝聚而改變其大小、形狀和密度，這種過程稱為混凝沉淀。3.化學(xué)沉淀在某些特種水處理中，投加藥劑使水中溶解雜質(zhì)結(jié)晶為沉淀物，稱為化學(xué)沉淀?！?-1概論§3-2懸浮顆粒在凈水中的沉淀自由沉淀：顆粒沉淀時不受容器壁和其他懸浮物的影響，顆粒狀沉淀。擁擠沉淀：顆粒處于互相干擾的沉淀（網(wǎng)狀沉淀）。一、懸浮顆粒在凈水中的自由沉淀一般認(rèn)為，懸浮顆粒與器壁的

2、距離大于50倍顆粒的直徑，同時體積濃度小于0.002時（5400mg/L），可認(rèn)為自由沉淀，此時的沉淀速度稱為自由沉淀速度。以球型顆粒為例，在水中作沉降運(yùn)動時將受重力、浮力、摩擦阻力三種力的作用。（一）顆粒的重力為：F1=1/6?d3?sg顆粒下沉的速度可得自牛頓第二定律：vs——顆粒下沉速度；m——顆粒的質(zhì)量；t——時間。?s——顆粒的密度；d—顆粒直徑；g—重力加速度。（二）顆粒的浮力為：F2=1/6?d3?1g?1——水的密度。（三）摩擦阻力其值與顆粒在運(yùn)動方向上的投影面積A及動壓1/2?vS2有關(guān)。FD——顆粒在水中所受的阻力；cD

3、——阻力系數(shù)；?1—水的密度；A—顆粒在運(yùn)動方向垂直面上的投影面積?d2/4；vS——流速（下沉速度）有：顆粒下沉?xí)r，起始沉速為零，故以加速度下沉，隨著vs增加，阻力也相應(yīng)增加，很快顆粒即等速下沉。dvs/dt=0上式為沉速基本公式，式中雖不出現(xiàn)Re，但是，式中阻力系數(shù)cD卻與Re有關(guān)，Re=ud/??—水的運(yùn)動粘度。阻力系數(shù)cD與雷諾數(shù)Re的關(guān)系通過實(shí)驗(yàn)得出，見圖：1.層流區(qū)Re≤1此時曲線傾角為45°上式可得均勻下沉速度vs,簡稱沉速u層流區(qū)過渡區(qū)紊流區(qū)代入前式，得：這個公式為斯篤克斯公式,式中（因?yàn)閟s=?s/?1比重），即顆粒越大、

4、水溫越高，沉速u愈快.?—運(yùn)動粘滯系數(shù)；ss—顆粒的比重。這個公式適用d≤0.1mm泥沙顆粒，Re在10-4~1之間。2.過渡區(qū)1≤Re≤5003.紊流區(qū)500≤Re≤105此時cD=0.4，代入公式，得到牛頓公式：這個公式適用d＞2mm的砂粒。給水沉淀池中的泥沙顆粒的沉淀一般屬于層流沉降狀況。給水處理主要研究對象是0.1mm以下的顆粒的去除問題。在實(shí)際應(yīng)用上，常常以沉速代表某一特點(diǎn)顆粒而無需求出顆粒的直徑。沙粒粒徑：d＞0.1mmu＞7.5mm/s去除容易d=0.01mmu=0.075mm/s不易下沉去除d=0.001mm膠體，不能自行下

5、沉必須混凝去除此時取代入公式，得阿蘭公式：這個公式適用于d≤2mm的砂粒。2.過渡區(qū)1＜Re＜10003.紊流區(qū)1000＜Re＜25000此時cD=0.4，代入公式，得到牛頓公式：這個公式適用d＞2mm的砂粒。給水沉淀池中的泥沙顆粒的沉淀一般屬于層流沉降狀況。給水處理主要研究對象是0.1mm以下的顆粒的去除問題。在實(shí)際應(yīng)用上，常常以沉速代表某一特點(diǎn)顆粒而無需求出顆粒的直徑。沙粒粒徑：d＞0.1mmu＞7.5mm/s去除容易d=0.01mmu=0.075mm/s不易下沉去除d=0.001mm膠體，不能自行下沉必須混凝去除此時取代入公式，得阿蘭

6、公式：這個公式適用于d≤2mm的砂粒。二、懸浮顆粒在凈水中的擁擠沉淀自由沉淀可以看成單個顆粒在無邊無際的水體中下沉，此時顆粒排擠開同體積的水，水將以無限小的速度上升，當(dāng)大量顆粒在有限的水中下沉?xí)r，被排擠的水便有一定的速度，使顆粒所受到的摩擦阻力有所增加，顆粒處于互相干擾狀態(tài)，此過程稱為擁擠沉淀，此時的沉淀速度稱為擁擠沉速。一般講，當(dāng)原水含沙量增到一定數(shù)量，泥沙即處于擁擠沉淀狀態(tài)，含沙量再大時，再沉淀過程中會產(chǎn)生濁度相差懸殊的清水區(qū)和渾水區(qū)，兩區(qū)交界面清晰可見，稱為渾液面，該面緩緩下降，直至泥沙完全沉積為止。黃河高濁度水當(dāng)含沙量＞6kg/m3

7、時，具有擁擠沉淀性質(zhì)；當(dāng)含沙量＞15~20kg/m3時，就出現(xiàn)清晰可見的渾液面。交界面以下的顆粒均處于擁擠沉淀狀態(tài)，交界面下降的速度可理解為顆粒在互相干擾時的平均速度，即平均擁擠沉速。某一瞬時，沉淀管中按懸浮物濃度的分布情況，可分為四個區(qū)：清水區(qū)A；濃度為C0的等濃度區(qū)B；過渡區(qū)C；濃縮區(qū)D。隨時間增長，交界面繼續(xù)下降，直至B、C兩個區(qū)消失，只剩A、D兩個區(qū)，D區(qū)高度也逐漸減小，設(shè)壓實(shí)時間t→?，最后壓實(shí)到H?為止。以交界面高度為縱坐標(biāo)，沉淀時間為橫坐標(biāo)，可得交界面沉降過程曲線。絮凝過程交界面等速下沉下降速度逐漸變小B區(qū)消失c-d為上凹的曲

8、線，表明交界面下降的速度逐漸變小。此時B區(qū)以消失，故C點(diǎn)稱為沉降臨界點(diǎn)，相應(yīng)于C點(diǎn)的交界面下的濃度均大于C0。c-d段表示B、C、D三個區(qū)重合后沉降物壓實(shí)的過程，隨著時間的增長，