水处理讲义31

1第三章沉淀与澄清第1节沉淀原理与分类一、原理利用颗粒与水的密度之差，比重1，下沉比重1，上浮沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除100um以上的颗粒给水处理――混凝沉淀，高浊预沉废水处理――沉砂池（去除无机物）初沉池（去除悬浮有机物）二沉池（活性污泥与水分离）二、分类自由沉淀：离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变（沉砂池、初沉池前期）絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加（初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀）拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层（高浊水、二沉池、污泥浓缩池）压缩沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。2第2节自由沉淀(discreteparticlesettling)一、颗粒沉速公式（Stokes’law）假设沉淀的颗粒是球形所受到的重力为F1=1/6d3(p-l)g所受到的水的阻力F2=CDlu2/2d2/4CD与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。平衡时：F1＝F2可得到沉速(terminalvelocity)计算公式（对球形颗粒）：对于非球形颗粒：：形状系数CD与Re有关。Re1,CD=24/Re：水的动力粘度，Pas该公式难以反映实际，因为实际中颗粒大小不一，不是球形。但可以了解u的影响因素。此外，一般d难以测定，在层流区，颗粒太小。可以通过测定u，算出d（注意是名义上的）。dCgullpD342181gdulpdCgullpD343二、颗粒沉淀实验1.在ti时，从底部取样，测定Ci2.计算tiui=h/tiCipi=Ci/C0pi：沉速小于ui的颗粒占全部颗粒的比重3.p－u曲线（颗粒粒度分布曲线）4.颗粒去除率t=0t=tihpu=h/t4在t0时，uu0的颗粒全部去除uu0的颗粒部分去除hi/h=uit0/(u0t0)=u/u0通过实验可绘制以下曲线：E-t曲线E－u曲线（与水深无关）中部取样法：P=(C0-C)/C0*100%三、理想沉淀池假设：1．颗粒为自由沉淀2．水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等。3．颗粒到底就被去除。000/1)01(piidpuupP5水平流速v=Q/(h0B)B:池宽考察顶点，流线III：正好有一个沉降速度为u0的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度。uu0的颗粒可以全部去除uu0的颗粒只能部分去除去除率为E＝ui/u0=ui/(Q/A)q=Q/A=u0表面负荷或溢流率对于颗粒沉速小于u0的颗粒来讲，去除率为E＝ui/u0=ui/(Q/A)由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与其它因素（如水深、池长、水平流速、沉淀时间）无关。(Hazen理论,1904年）但实际沉淀池是偏离理想沉淀池。从上式反映以下两个问题：1）E一定，ui越大，表面负荷越大，或q不变但E增大。ui与混6凝效果有关，应重视加强混凝工艺。2）ui一定，增大A，可以增加产水量Q或增大E。当容积一定时，增加A，可以降低水深――“浅层理论”。第3节絮凝沉淀(flocculentsettling)一、特点在沉淀过程中，颗粒变大，沉淀变大。悬浮物的去除率不仅与沉速有关，而且与深度，时间有关。无理论描述公式，只能通过沉淀实验预测沉淀效果。二、沉淀实验沉淀柱高度＝实际沉淀池深度1）在时间ti，不同深度测Ci2)计算各深度处的颗粒去除百分率p＝(C0-Ci)/C0*100%3）绘制去除百分率等值线4）计算颗粒去除率7方法1：按自由沉淀来类推方法2：中部取样法P＝（C0-C）/C0*100%C：h/2处的浓度三、沉淀效率、表面负荷和停留时间之间的关系要求一定的去除率----设计停留时间和表面负荷假定不同的水力停留时间t------计算总去除率P得出相应的表面负荷q绘制三者之间的关系曲线注意：曲线与水深有关。第4节拥挤沉淀(Hindered(Zone)settling)一、特点发生在SS浓度较高的情况分层沉淀，出现清水－浑水交接面出现4个区，参见图16－2。...)(/)(/34002230012pputhpputhpP停留时间表面负荷沉淀效率8A：清水区B：等浓度区（与原水颗粒浓度相同）或称受阻沉降层颗粒沉速等于界面（1－1面）沉降速度，等速下降（Vs）C：变浓度区颗粒浓度由小变大D：压实区颗粒沉速从大――小悬浮物缓慢下沉是这一区内悬浮物缓慢压实过程界面（2－2面）以一定速度上升沉淀开始，1－1面下降，2－2面上升当t＝tc时，1－1面和2－2面相遇时，临界沉降点当再延长沉降时间，污泥层就会发生压实。分区的条件：最大颗粒粒径/最小颗粒粒径6发生在：混凝后的矾花（2-3g/L）活性污泥1g/L高浓度泥沙5g/L二、沉降过程曲线以1－1界面的高度为坐标，可以作出沉降过程曲线。b-c的斜率代表1－1界面的等速沉降Cc为临界点最后压实高度为H沉降过程曲线的相似性，与水深无关（当原水颗粒浓度一样时）。9OA1/OA2＝OB1/OB2由一个水深的沉降过程曲线可以作出其它水深条件下的曲线证明见：Kynch理论界面沉降速度Vs与颗粒浓度有关Vs=f(C)对于活性污泥Vs=ac-n（n1）临界点图解近似求解法A11A21B11B21