水質(zhì)工程學(xué)第七章沉淀與澄清--.ppt

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1、第七章沉淀與澄清7.1懸浮顆粒在靜水中的沉淀7.2.1沉淀分類1.自由沉淀單個(gè)顆粒在無邊際水體中沉淀，其下沉的過程顆?；ゲ桓蓴_，且不受器皿壁的干擾，下沉過程中顆粒的大小、形狀、密度保持不變，經(jīng)過一段時(shí)間后，沉速也不變。2.絮凝沉淀在沉淀的過程，顆粒由于相互接觸絮聚而改變大小、形狀、密度，并且隨著沉淀深度和時(shí)間的增長，沉速也越來越快，絮凝沉淀由凝聚性顆粒產(chǎn)生。3.擁擠沉淀當(dāng)水中含有的凝聚性顆?；蚍悄坌灶w粒的濃度增加到一定值后，大量顆粒在有限水體中下沉?xí)r，被排斥的水便有一定的上升速度，使顆粒所受的摩擦阻力增加，顆粒處于相互干擾狀態(tài)，此過

2、程稱為擁擠沉淀。7.1.2懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀假設(shè)沉淀的顆粒是球形，其所受到的重力為：(7-1)所受到的水的阻力：(7-2)CD與顆粒大小、形狀、粗造度、沉速有關(guān)。根據(jù)牛頓第二定律可知：(7-3)達(dá)到重力平衡時(shí)，加速度為零，令式（7-3）左邊為零，加以整理，得沉速公式：（7-4）CD與Re有關(guān)，見圖6-1。1.斯篤克斯公式當(dāng)Re<1時(shí)：呈層流狀態(tài)(7-5)斯篤克斯公式：(7-6)2.牛頓公式當(dāng)1000

3、近似為（7-8）代入得阿蘭公式：（7-9）7.1.3懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀1．沉降過程分析如圖7-2，整個(gè)沉淀筒中可分為清水、等濃度區(qū)、變濃度區(qū)、壓實(shí)區(qū)等四個(gè)區(qū)。2.肯奇沉淀理論由圖7-2可知曲線a-c段的懸浮物濃度為C0，c-d段濃度均大于C0。設(shè)在c-d曲線任一點(diǎn)Ct作切線與縱坐標(biāo)相交于a′點(diǎn)，得高度Ht。按照肯奇沉淀理論得：（7-10）作Ct點(diǎn)切線，這條切線的斜率表示濃度為Ct的交界面下沉速度：（7-11）3.相似理論當(dāng)原水顆粒濃度一樣時(shí)，不同沉降高度的界面沉降過程曲線的相似性（見圖7-3），即(7-12)7.2理想沉淀池

4、的特性分析7.2.1非凝聚性顆粒的沉淀過程分析理想沉淀池的基本假設(shè)：①顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的沉速始終不變。②水流沿水平方向流動，在過水?dāng)嗝嫔?，各點(diǎn)流速相等，并在流動過程中流速始終不變。③顆粒沉到底就被認(rèn)為去除，不再返回水流中。理想沉淀池的工作情況見圖7-4。原水進(jìn)入沉淀池，在進(jìn)水區(qū)被均勻分配在A-B截面上其水平流速為：考察頂點(diǎn)，流線III：正好有一個(gè)沉降速度為的顆粒從池頂沉淀到池底，稱為截留速度。u≥的顆粒可以全部去除，u<的顆粒只能部分去除對用直線Ⅲ代表的一類顆粒而言，流速和都與沉淀時(shí)間有關(guān)（7-13）（7-14）令（7-13

5、）和（7-14）相等，代入（7-12）得：（7-15）即：（7-16）一般稱為“表面負(fù)荷”或“溢流率”。表面負(fù)荷在數(shù)值上等于截留速度，但含義不同。設(shè)原水中沉速為ui（ui

6、21)7.2.2理想沉淀池理論由上式可知，顆粒在理想沉淀池的沉淀效率只與表面負(fù)荷有關(guān)，而與其它因素（如水深、池長、水平流速、沉淀時(shí)間）無關(guān)。（1）E一定，越大，表面負(fù)荷越大，或q不變但E增大。與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強(qiáng)混凝工藝。（2）一定，增大A，可以增加產(chǎn)水量Q或增大E。當(dāng)容積一定時(shí)，增加A，可以降低水深――“淺池理論”。7.2.3理想沉淀池的總?cè)コ仕心軌蛟诔恋沓刂腥コ?，沉速小于uo的顆粒的去除率為：（7-22）沉速大于和等于u0的顆粒全部下沉去除率為（1-p0），因此理想沉淀池的總?cè)コ蕿椋海?-23）式中p0—沉速小于u0

7、的顆粒重量占所有顆粒重量的百分率；7.2.4非凝聚性顆粒的沉淀實(shí)驗(yàn)分析非凝聚性顆粒在靜水中的沉淀實(shí)驗(yàn)，用一個(gè)圓筒進(jìn)行，如圖7-5所示。在圓筒水面h處開一個(gè)取樣口，要求顆粒在在水中均勻分布，濃度為C0；然后在分別在t1,、t2、…tn時(shí)取樣，分別測得濃度為C1、C2、…Cn,對應(yīng)的沉速分別為h/t1=u1、h/t2=u2、…h(huán)/tn=un。設(shè)p1、p2、…pn分別代表C1/C0、C2/C0、…Cn/C0則1-pi表示所有速度大于等于ui的顆粒所占的比例，pi代表沉速小于ui的顆粒所占的比例，見圖7-5。具有沉速u1、u2的兩種顆粒之間的

8、顆粒濃度分?jǐn)?shù)為p1-p2。7.2.5凝聚性顆粒的沉淀實(shí)驗(yàn)分析1.實(shí)驗(yàn)采取圖7-7的沉淀試驗(yàn)筒，筒長盡量接近實(shí)際沉淀池的深度，可采用2～3m，直徑不小于100mm，設(shè)5～6個(gè)取樣口。先均勻攪拌測定初始濃度，然后試驗(yàn)，每隔一