大学课件-给水处理-沉淀和澄清

1、第16章 沉淀和澄清16.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀沉淀:水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出 来的过程.自由沉淀:颗粒在沉淀过程中,彼此没有干扰,只 受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的 作用.拥挤沉淀:颗粒在沉淀过程中,彼此干扰,或受到 容器壁的干扰,虽然其粒度和第一种相同, 但沉淀速度却较小.16.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀直径为d的球形颗粒在静水中所受的重力为: 式中:p及1- 颗粒及水的密度; g- 重力加速度.颗粒下沉时所受水的阻力为: 式中CD-阻力系数,与雷诺数Re有关; d2/4-球形颗粒在垂直方向的投影 面积.重力与阻力的差(F1-F2)使颗粒产生向下运动的加速度d

2、u/dt,得:在下沉过程中,阻力不断增加,在短暂时间后,达到与重力平衡,加速度变为零,颗粒的沉淀速度转为常数. 得沉速基本公式为:在Re1的范围内,呈层流状态,CD=24/Re 得斯笃克斯公式:在1000 Re25000范围内,呈紊流状态, CD=0.4,得牛顿公式:在1Re1000的范围内,属过渡区,CD近似为:得到阿兰公式:沉速公式的实用意义上述这些公式都不能直接用来确定某一特定颗粒的沉速,因为沉速本身为待求值,则Re也为未知数.先假定沉速u,然后再经试算以求得确定的u.当颗粒粒径很小时,测定粒径很困难,但是测定颗粒沉速往往较容易,故常以测定的沉速用斯笃克斯公式反算颗粒粒径.此粒径只是相应

3、于球形颗粒的直径,并非实际粒径.在实用上常用沉速代表某一特定颗粒而不追究颗粒粒径.16.1.2 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀当大量颗粒在有限的水体中下沉时,被排挤的水便有一定的速度,使颗粒所受到的水阻力有所增加,颗粒处于互相干扰状态,此过程称为拥挤沉淀,此时的沉速称为拥挤沉速.拥挤沉速可用实验方法测定.高浊度水的拥挤沉淀过程分析任意时间内交界面下沉速度：肯奇（Kynch)沉淀理论：不同沉淀高度的沉降过程相似关系如用同一水样，用不同沉淀高度的水深作实验，两条沉降过程曲线之间存在相似关系当原水浓度相同时，A、B区交界的混液面的下沉速度是不变的。沉淀过程与深度无关，可以用较短的沉淀管作实验，来推测实际

4、沉淀效果。16.2 平流式沉淀池16.2.1 非凝聚性颗粒的沉淀过程分析理想沉淀池的假定: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,颗粒的大小形状和密度不变.因此,颗粒的沉速始终不变.水流沿水平方向流动.在过水断面上,各点流速相等,并在流动过程中始终不变.颗粒沉到池底即认为已被去除,不再返回水流中.截留沉速u0: 沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速,凡是沉速等于或大于沉速u0的颗粒能够全部被沉掉.式中Q/A,一般称为“表面负荷”或“溢流率”,即单位沉淀池表面积的产水量.表面负荷在数值上等于截留沉速,但含义却不同.平流式沉淀池总的沉淀效率沉速为ui(ui 10-5.在沉淀池

5、中通常要求降低雷诺数,提高弗劳得数,有效的措施是减小水力半径R.池中纵向分格及斜板斜管沉淀池都能达到上述目的.凝聚作用的影响:16.2.4 平流式沉淀池的构造进水区:通常使水流从絮凝池直接流入沉淀池,通过穿孔花墙将水流均匀分布在整个断面上,孔口流速不宜大于0.15-0.2m/s.沉淀区:沉淀区的高度与其前后相关净水 构筑物的高程布置有关，一般约 3-4m。 沉淀区的长度L取决于水平流速v 和停留时间T，即L=vT。 沉淀区的宽度取决于流量Q，池深H 和水平流速v，即B=Q/Hv。长宽比不小于4，长深比不大于10，每格宽度宜在3-8m，不宜大于15m。出水区：沉淀后的水应尽量在出水区均 匀流出，

6、一般采用堰口布置, 或采用淹没孔口。孔口流速宜 为0.6-0.7m/s，孔径20-30mm， 孔口在水面下12-15cm。孔口水 流应自由跌落 到出水渠。 堰口溢流率一般小于500m3/m.d.存泥区和排泥措施：目前基本采用机械排 泥装置，不考虑存泥区，池底水 平但略有坡度以便放空。16.2.5.平流式沉淀池的设计计算以表面负荷来设计： 已知Q/A，求出A，L3.6vT,B=A/L;按停留时间设计： 已知T，V=QT，选H，B=V/LH16.3 斜板与斜管沉淀池16.3.1 斜板与斜管沉淀池的特点 理论基础：浅池理论；从水力条件的改善来看：雷诺数大大降低，弗劳德数大为提高；斜板沉淀池中的水流基

7、本上属层流状态，而斜管沉淀池的Re多在200以下，甚至低于100。斜板沉淀池的Fr数一般为10-310-4。斜管的Fr数将更大。斜板斜管沉淀池满足了要求。水流的稳定性和层流的16.3.2斜管沉淀池的设计和计算底部配水区高度不宜小于1.5m，以便均匀配水；倾角宜为60，斜管的长度多采用1m。斜管的管径通常采用25-35mm。斜管沉淀池的表面负荷q是重要的技术经济指标： Q流量，m3/h; A沉淀池清水区表面积，m2； 规范规定斜管沉淀池的表面负荷率为 911m3/m2 h（2.53.0mm/s)斜管内的流速为 A斜管的净出口面积； 水平倾角。16.4 澄清池16.4.1 澄清池特点将絮凝和沉淀两个过程综合在一个构筑物中完成主要依靠活性泥渣层达到澄清目的16.4.2 澄清池分类简介泥渣悬浮型：悬浮澄清池，脉冲澄清池，泥渣循环型：机械搅拌澄清池，水力循环 澄清池主要设计参数和设计内容清水区的上升流速一般采用0.8-1.1mm/s ；清水区的高度1.5-2.0m；总停留时间采用1.2-1.5小时；回流量可为进水流量的3-5倍；进水管的流速1m/s左右 。配水槽和缝隙的流速采用0.4m/s。第一反应室、第二反应室（包括导流室）和分离室的容积比一般控制在2:1:7左右。第二反应室和导流室的流速一般为40-60mm/s。高密度澄清池高密度澄清池的组成反