《水污染控制技术》课件-2.2 沉淀理论

水的物理处理任务2沉淀理论1沉淀类型2自由沉淀速率3理想沉淀池原理沉淀类型污水中的悬浮物质，可在重力作用下沉淀去除；根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀分为4种类型：自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀压缩沉淀沉淀类型（1）自由沉淀：悬浮颗粒的浓度低，在沉淀过程中呈离散状态，互不粘合，不改变颗粒的形状、尺寸及密度，各自完成独立的沉淀过程。这种类型多表现在沉砂池、初沉池初期。特点：沉速不变，各自独立完成沉淀过程颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态(离散状态)悬浮物质浓度不高沉淀类型（2）絮凝沉淀：悬浮颗粒的浓度比较高（50~500mg/L），在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用，使悬浮颗粒互相碰撞凝结，颗粒质量逐渐增加，沉降速度逐渐加快。经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝沉淀。沉淀类型特点：悬浮物质浓度为50-500mg/L颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉速不断加快沉淀类型（3）区域沉淀（成层沉淀，拥挤沉淀）：悬浮颗粒的浓度很高（大于500mg/L），在沉降过程中，产生颗粒互相干扰的现象，在清水与浑水之间形成明显的交界面（混液面），并逐渐向下移动。活性污泥法二沉池的后期、浓缩池上部等均属这种沉淀类型。沉淀类型特点：1悬浮物质浓度大于500mg/L2相邻颗粒之间互相妨碍、干扰3沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒4污泥颗粒各自保持相对位置不变5颗粒群结合成一个整体向下沉淀6形成清晰的液—固界面，沉淀显示为界面下沉沉淀类型（4）压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高（以至于不再称水中颗粒物浓度，而称固体中的含水率），在沉降过程中，颗粒相互接触，靠重力压缩下层颗粒，使下层颗粒间隙中的液体被挤出界面并上流，固体颗粒群被浓缩。活性污泥法二沉池污泥斗中、浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型。沉淀类型特点：颗粒在水中的浓度很高；上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间隙水，使颗粒群被压缩；自由沉淀速率假设颗粒为球形，悬浮在水中的颗粒受到二种力的作用：重力和阻力。FgFD对处于静水中的球形颗粒而言：

重力为：阻力为：

式中：ρs、ρl：分别为颗粒和水的密度

d：颗粒的平均粒径

：阻力系数

u：颗粒沉速当F1=F2时，颗粒等速下沉球状颗粒自由沉淀的沉速公式：自由沉淀速率（1）自由沉淀层流：当流体流动时，各质点间互相平行，不相干扰。紊流：流体除了向前流动外，并碎成许多漩涡，而与侧边的流体混合。过度流：介于层流与紊流之间在层流状态下，雷诺数Re<2

=24/Re,Re=uρld/

代入球状颗粒自由沉淀的沉速公式得斯托克斯公式：自由沉淀速率（1）自由沉淀流态区Re范围

沉降速度公式层流区Re≤2过渡流区2＜Re≤500紊流区~0.44沉降速度公式

球形颗粒阻力系数与雷诺数的关系理想沉淀池原理目的：分析悬浮颗粒在实际沉淀池内的运动规律和沉淀效果；理想沉淀池的基本假设：沉淀池各过水段面上各点的流速均相同；颗粒为自由沉淀,颗粒的水平分速等于水流速度；颗粒沉到底即认为被去除；理想沉淀池理论分析平流理想沉淀池示意图流入区沉淀区流出区ABDCQHhQIIIIIIIVLvut<u0vvvu0ut>u0污泥区EFGut<u0理想沉淀池原理颗粒中必存在某一粒径颗粒，其沉速为u0，刚好能沉至池底。

q为表面负荷率（沉淀池溢流率）——设计、运行沉淀池重要参数！理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关，与它的池深H无关，也与池的体积V无关。——浅池沉淀理论理想沉淀池原理注意：

（3）在实际沉淀池中，