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时间:2018-02-10
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1、第三章沉淀与澄清(Sedimentation,orsettlingandClarification)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
2、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。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=1/6pd3(rp-rl)g所受到的水的阻力F2=CDrlu2/2pd2/4CD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:f:形状系数CD与Re有关。Re<1,CD=24/Rem:水的动力粘度,Pas28该公式难以反映实际,因为实际中颗粒大小
3、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)。二、颗粒沉淀实验t=0t=tih1.在ti时,从底部取样,测定Ci2.计算tiÞui=h/tiCiÞpi=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)pu=h/t4.颗粒去除率在t0时,u³u0的颗粒全部去除u4、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。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。u³u0的颗粒可以全部去除u5、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)6、计算颗粒去除率方法1:按自由沉淀来类推(参考图16-9)方法2:中部取样法28P=(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。停留时间表面负荷沉淀效率第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。A: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7、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。28b-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¥l沉降过程曲线的相8、似性,与水
4、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。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。u³u0的颗粒可以全部去除u5、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)6、计算颗粒去除率方法1:按自由沉淀来类推(参考图16-9)方法2:中部取样法28P=(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。停留时间表面负荷沉淀效率第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。A: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7、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。28b-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¥l沉降过程曲线的相8、似性,与水
5、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)
6、计算颗粒去除率方法1:按自由沉淀来类推(参考图16-9)方法2:中部取样法28P=(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。停留时间表面负荷沉淀效率第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。A: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
7、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。28b-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¥l沉降过程曲线的相
8、似性,与水
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