《沉淀基础理论》PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,重力沉淀法,第一节 沉降过程的基本理论,,沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作,,用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程沉淀处理工艺的四种用法,,,,沉砂池：用以去除污水中的无机性易沉物,,,初次沉淀池：较经济的去除悬浮有机物，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷,,,,二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等沉淀去除的对象及构筑物,,,,① 砂粒,,② 化学沉淀,,③ 混凝絮体,,④ 生物污泥,,⑤ 污泥浓缩,,沉砂池,浓缩池,沉淀池,,,,,,,位置,,,,,A、作为处理系统的主体；,,B、工艺流程主体处理单元之前——预处理；,,C、工艺流程主体处理单元之后；,,D、污泥处置1）城市污水处理工艺:,,（2）高浓度有机废水处理工艺:,（3）含铬废水处理工艺：,,第一节 沉降过程的基本理论,,,自由沉淀,悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈直线。

沉淀过程中，颗粒的物理性质不变发生在沉砂池中根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀可分成四种类型,悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的化学絮凝沉淀属于这种类型絮凝沉淀,区域沉淀或,,成层沉淀,压缩沉淀,悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面二次沉淀池与污泥浓缩池中发生悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀沉砂池,二沉池污泥斗;浓缩池,二次沉淀池与污泥浓缩池,化学絮凝沉淀,,一自由沉降,,1.斯托克斯公式,分,,析,,的,,假,,定,沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等,,不变,颗粒为球形,颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和,,其他颗粒影响静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用,,产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的,,重力与水对其产生的阻力平衡时，颗粒即成,,等速下沉。

悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力,,,,,重力大于浮力时，下沉；,,,,,,,,,,重力等于浮力时，相对静止；,,,,,,,,,,,,,重力小于浮力时，上浮配图说明,,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,式中，u——颗粒沉速，m/s;,,m——颗粒质量；,,t——沉淀时间，s；,,F1——颗粒重力；,,F2——颗粒浮力；,,F3——下沉过程中受到的摩擦力；,应用范围：颗粒为球形；沉淀过程中颗粒不变化；只受重力影响C,——阻力系数，球形颗粒周围液体绕流雷诺数的函数，,,由于污水中颗粒直径较小，沉速不大，绕流处于层流状,,态，可用层流阻力系数公式,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,,该公式,即,斯托克斯公式,,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,,由上式可知，颗粒沉降速度u,S,与下述因素有关：,,当,ρ,g,大于,ρ,y,时，,ρ,S,-ρ,L,为正值，颗粒以,u,S,下沉；,,,,,当,ρ,S,与,ρ,L,相等时，,u,S,=0,，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀去除；,,,ρ,S,小于,ρ,L,时，,ρ,S,-ρ,L,为负值，颗粒以,u,S,上浮，可用浮上法去除。

u,S,与颗粒直径,d,的平方成正比，因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果u,S,与,μ,成反比，,μ,随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大斯托克斯公式,,,(1) 实验目的,,,实际废水中悬浮物,颗粒粒径不均匀，形状各异，密度也有差异通过沉淀试验：,,,①,,了解废水中悬浮物的沉淀特点；,,② 为工程设计提供参数2、自由沉淀实验,,,自由沉降试验所用的沉降柱,(settling column),示意图,,,,,每次试验用,5,–,7,个相相同的沉降柱,溢流口,取样口,,H,取样口,沉降柱,,(2) 实验方法,,实验编号: 1 2 3········n,,原水浓度：C,0,C,0,C,0,······C,0,,有效水深：H H H········H,,取样时间：t,1,t,2,t,3,······t,n,,取样浓度：C,1,C,2,C,3,······C,n,,C,i,/C,0,=,,X,i,X,1,X,2,X,3,······X,n,,,H/t,i,=u,i,u,1,u,2,u,3,······u,n,①,颗粒沉降到取样口被认为去除；,,② 沉降速度u：,在指定时间t内，能从液面恰好沉到水深H处最小颗粒的沉速。

u=H/t,,,,③,X,i,表示沉速u＜u,i,的颗粒浓度与原始浓度的比值,X,悬浮污沉淀累积分布曲线,,给定的沉降时间,t,内：,,,对于,μ,≥,μ,0,的,颗粒全部除去,,对于,μ,<,μ,0,的颗粒可被部分去除p,0,,1-p,0,,给定的沉降时间,t,内：,,,对于d≥d,0,的颗粒全部除去,,对于d

求：沉速为3cm/min时悬浮颗粒的去除百分率解：,与各沉降时间相应的颗粒沉速计算如下：,时间t(min),,0,,15,,30,,45,,60,,90,,180,,u=H/t,,（cm/min）,,,8,,4,,2.67,,2,,1.33,,0.67,,以u为横坐标，C/C,0,为纵坐标作图，如图所示：,已知：,时间t(min),,0,,15,,30,,45,,60,,90,,180,,C/C,0,(X),,1,,0.96,,0.81,,0.62,,0.46,,0.23,,0.06,,,,当u,0,=3cm/min时，由图可见小于该沉速的颗粒与全部颗粒的重量比x,0,=0.67，积分,,式可由图解求出，等于图中各矩形面积之和，其值为：,,,0.1×(0.5+1.0+1.3+1.6 +2.0+2.4)+0.07×2.7,,=1.07,,故沉速为3cm/min时，,总去除率为：,,E=（1-0.67）+1/3×1.07=0.69,u(cm/min),,小结：,,,1、,基本概念,,重力沉降,2、,重点,,① 基本概念,,② 沉降试验和沉降曲线,3、,难点,,图解积分法计算E,T,,,,二、絮凝沉降试验及,沉降曲线,,絮凝沉降的特点：,颗粒的形状,d,、在沉降过程中改变；,浓度上稀下浓；SS浓度随水深度变化而变化，且呈现非线性变化。

u,随,d,而增大1.絮凝沉降试验,●,装置：φ140~150mm,H,=2.0~2.5m,,4~5个取样口，间距500mm,,● 取样：,,C,0,由,t,=0时中间取样口采集,,t,1,、,t,2,、…、,t,i,、…、,t,n,时，同时从各取样口取水样（两份，,,求平均浓度），用以确定不同时间、不同水深处残留的SS,,浓度,C,1、,C,2,、…、,C,i,、…、,C,n,● 绘图：,,例如：0.5m、1.0m、1.5m处各有一取样口，按设定的,,时间序列同时取样，并计算,E,t,沉降时间， t (min),0.5m,1.5m,工 作 水 深 (m),沉降时间， t (min),,10 20 30 40 50 60,E,t,-,t 曲线,SS等去除率曲线,E,t,1.0m,,不同沉降深度表观去除率与沉降时间的关系,18.0,30.0,39.0,,不同水深处去除率与沉降时间的关系数据,表观去除率,/%,不同水深达到去除率所需的时间,/min,,,,0.6 m,1.2 m,1.8 m,5,1.2,2.5,3.7,10,2.5,5.0,6.5,20,6.7,11.0,14.5,30,11.7,19.0,25.0,40,18.0,30.0,39.0,50,27.0,44.0,56.5,60,38.5,61.5,77.5,75,55.0,75.0,87.5,,等去除率曲线（,equal pecent removal curve,）绘制过程示意图,然后以沉降时间为横坐标，水深为纵坐标，绘出各点。

再把去除率相等的点用线连接起来，即可得到等去除率曲线水深,0.6m,,去除率,10%,，,2.5min,水深,1.2m,,去除率,10%,，,5.0min,水深,1.8m,,去除率,10%,，,6.5min,水深,1.8m,,去除率,20%,，,14.5min,水深,1.2m,,去除率,40%,，,18.0min,沉降时间,/min,,去除率为,10%,的等去除率线,,,,絮凝沉淀颗粒去除率按下式计算：,,,,式中：,E——,沉降高度为,H,、沉降时间为,T,时沉淀柱中颗粒的总去除率；,,,E,T,——,沉降时间为,T,时，沉降高度,H,处颗粒的去除率；,,,H——,沉淀高度（,0,、,H,3,、,H,2,、,H,1,、,H,0,），由水面向下量测；,,,h——,沉淀时间,T,对应各等效率曲线间中点的高度（,h,1,、,h,2,...,h,n,）计算沉降时间t=45min时悬浮物的总去除率E[0.15×(1-0.8)+0.4×(0.8-0.75)+0.84×(0.75-0.6)+1.6×(0.6-0.45)]/2.0+0.45,,=0.658=65.8%,,三,、成层沉降和压缩沉降沉降面积的确定,1）成层沉降和压缩沉降过程分析,,,成层沉降和压缩沉降过程可用下图表示,：,,,,,试验方法：,,试验可用1000 mL量筒进行。

把事先标好刻度的量筒中加入一定体积的待试验的水样，同时以5 r/min的速度搅拌，目的是防止沉降过程中可能发生的层叠现象沉降开始后，按一定的时间间隔记录界面1的高度，直到界面的高度基本不变为止然后以沉降时间为横坐标，以界面高度为纵坐标作图，可得如下所示的沉降曲线成层沉降沉降曲线,,沉降时间（,min),H,0,,,确定澄清所需的最小面积,,澄清所需的最小面积取决于界面1到达临界浓度c,2,以前的沉降速度u,c,即在实际沉淀池的连续过程中，水流的上升速度不超过u,c,才能得到澄清液此时澄清所需要的最小面积可由下式计算:,,A＝Q/u,c,,式中：A－沉淀池的最小面积，m,2,；,,u,c,－界面的沉降速度，m/s；,,Q－废水的处理量m,3,/s,,可以把沉降曲线开始为直线的部分延长与横坐标相交，交点为t,0,，即可得: u,c,＝H,0,/t,0,,浓缩所需最小面积的确定：,,浓缩所需的最小面积可由下式计算：,,A＝Qt,u,/H,0,,,式中：t,u,是到达要求的浓度所需的沉降时间，其它为已知量，关键是求t,u,，方法如下,：,,（a）确定等于要求浓度c,u,时的界面高度Hu Hu=c,0,H,0,/c,u,,（b）确定临界点：,,分别做成层沉降和压缩沉降曲线的切线，并延长使两切线相交，然后做两切线夹角的平分线，与沉降曲线相交，交点即是临界点。

c）在纵坐标上找到Hu，过Hu做横坐标的平行线，过临界点做沉降曲线的切线，使两直线相交，交点为E，过E点做横坐标的垂线与横坐标的交点即t,u,成层沉降沉降曲线,,,沉降时间,/min,H,0,,t,0,,t,u,H,u,临界点,A,＝,Qt,u,/H,0,,,第二节 理想沉淀池,,,,,,,,沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为,v,；,,,,悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为,u,；,,,,在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；,,,,颗粒一经沉到池底，即认为已被去除1.理想沉淀池的几个假定：,由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：,,入 流 区,出 流 区,污泥区,理想沉淀池示意图,① 沉降线为未被去除颗粒,；,② 为刚好100%去除颗粒；,,③ 为可部分去除颗粒；,④ 为可全部去除颗粒2.颗粒的运动,水平,垂直,水平方向:水平流速v等于水流速度;,,垂直方向:沉速即颗粒的自由沉降速度u颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和，是一组倾斜的直线，其坡度为i=u/v当颗粒沉速u≥u,0,时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即图a中的迹线xy与x′y′。

设u,0,为某一指定颗粒d,0,的最小沉降速度,当颗粒沉速u1

其运动轨迹发生,变化：,,,。