给水工程完整五ppt课件

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第二节 理想沉淀池的沉淀原理
符合以下三个假定
1.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,不再凝聚和破碎, 颗粒的大小、形状和密度不变,因此颗粒沉速始终不变。 2.水流沿着水平方向流动,在过水断面上,各点流速相等。 并且在流动过程中,v始终不变。 3.颗粒沉到池底即认为已被去除。
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16
.
(16-5) (16-6)
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经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2) 牛顿公式
当1000<Re<25000时,呈紊流状态,CD接近于常数0.4代入
(16-4)得牛顿公式:
结论:
◆ 在实际沉淀池中,情况要比理想沉淀池复杂得多, 前面的理想沉淀池假定都会因紊流、风吹、水温温差 和密度差引起的对流以及池内水流死角等影响而产生 偏差。这些因素影响的综合结果,使达到一定沉淀效 率所需的停留时间比理论沉降时间要长。 ◆ 设计沉淀池时,除了对表面负荷有要求外,还对停 留时间,池深,进出水构造、排泥方式等均有要求。
短流产生的原因: • 进水的惯性作用 • 较冷或较重的水产生的异重流 • 出水堰产生的水流抽吸 • 风浪 • 池内存在导流墙和刮泥设施
短流的结果,使沉淀池总的沉淀 效果下降。
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时间t
(d)
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A清、水和区浑交水界交界面下降曲线
H2 H1
深沉 淀 管 深沉 水淀 管 水
P1
P
Q1
Q2
0
沉 淀时间t
图 16-3 不同沉淀高度的沉降过程
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初沉池(去除悬浮有机物) 二沉池(活性污泥与水分
离)
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1
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• (1)自由沉淀((DDiissccrreettee SSeettttlliinngg)):
颗粒下沉时所受的阻力F2 与颗粒的糙度、大小、形 状和沉淀速度u 有关,也与水中的密度和粘度有关,其
关系式为:
F2 CD 1
u2

d
2
2
4
CD——阻力系数,与雷诺数Re 有关;
2
d4
——球形颗粒在垂直方向上的投影面积。
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6
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分析:
CD
10
10 数阻
力 10 系
10
1 0.4 0.1
10-3
10-2
10-1
C=24/Re
C=10/Re
1 10
2
10
103
因此,实际过程中,自由沉淀规律常通 过沉淀试验得到。沉淀 试验内容与排水 工程中相关内容重复,不再赘述。
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(二)成层沉淀
◆自由沉淀可以看成单个颗粒在无边无际的水体中下 沉,此时颗粒排挤开同体积的水,水将以无限小的速 度上升。 ◆当大量颗粒在有限的水中下沉时,被排挤的水便有 一定的速度,使颗粒所受到的阻力有所增加,颗粒处 于互相干扰状态,此过程称为拥挤沉淀,此时的沉淀 速度称为拥挤沉速。
二、絮凝作用的影响
V沿宽度方向的不均匀 (存在速度梯度,继续絮凝)
池深越大、停留时间越长, 絮凝越完善,效果越好。
实际沉淀池偏离理想沉淀池。 注意:沉淀和混凝是两个密不可分的单元。
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Re=ud/ν
u 1 p 1 gd2 18
适宜:
粒径小于 0.1mm的颗 粒物
1
u42(5p51)2g23 d
粒径0.1mm2mm 的 颗 粒 物
1
u1.83
p
粒径大于 2mm的颗粒 物
11dg
11
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第四节 斜板与斜管沉淀池
■1.浅池原理
■2.构造和特 征
■3.设计计算
.பைடு நூலகம்
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第三节 实际沉淀池沉淀效果的影响因素
一、 沉淀池实际水流状况的影响 1)短流的影响——流速沿宽度方向分布不均匀 理论 停留时间: t0=V/Q 但在实际沉淀池中,停留时间总是偏离理想沉 淀池,表现为一部分水流通过沉淀区的时间小于t0, 而另一部分水流则大于t0,这种现象称为短流。
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理想沉淀池
u0
Q A
具有沉速ui(
ui
<
u 0
)的颗粒去除率:
E ui Q/A
(1)Hazen理论:悬浮颗粒在理想沉淀池的去除率只与颗粒沉降 速率及沉淀池的表面负荷有关,与其他因素无关。(水深, 沉淀时间等)
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第一节 沉淀原理
◆ 利用颗粒与水的密度之差,比重>1,下沉
◆ 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)
u 1.83
p 1 dg1
(16-7)
3)阿兰公式
当1<Re<1000时,属于过渡区,CD近似为10 C D Re
(16-8)
代入得阿兰公式:
1
u
4
255
( p
1 )2
1
g2
3
d
(16-9)
.
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4、结论:
◆上述公式是在不同情况范围 内的基本公式16-4的特定形 式,但该公式无法直接求出u。 ◆ 但可以了解u 的影响因素 (粒径,密度,粘度)。 ◆此外,一般 d 难以测定,u 比 较容易测定。在实用上常用沉 速代表某一特定颗粒而不追究 颗粒粒径。
.
u 4 g p 1
d 3CD
CD=1f(Re)
(2)混凝效果与沉淀效果的关系:混凝效果好,则ui大,沉淀效 果好。
(3)浅池理论:当颗粒沉速一定,有效池容积一定时,池身浅 些,则表面积大,去除率高。
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颗粒在静水中的沉淀速度取决于: ◆ 颗粒在水中的重力与浮力之差F1 和颗粒下沉时所受水 的阻力F2. ◆ 直径为d 的球形颗粒在静水中所受的重力与浮力之差为:
F1
1 6
d
3
(
p
1)g
其中:ρp 及ρ1——颗粒及水的密度; g——重力加速度。
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5
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104
105 106
雷诺数Re
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1)斯笃克斯公式
当Re<1时:呈层流状态:
斯笃克斯公式:
CD 24 Re
u 1 p 1 gd 2 18
1. 原理
由沉淀效率
E u Q / Ai
公式可知: 在原体
积不变时,增加沉淀面积,可使颗粒
去除率提 高。
斜板(管)沉淀池与水平面成一定的 角度
(一般60°左右)的板(管)状组件
粒间互相支承,上层颗粒在重力作用下,挤 出下层颗粒的间隙水,使污泥得到浓缩;
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(一)、自由沉淀
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4
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根据牛顿第二定律可知:
6
d 3 p
du dt
1 d 2 (
6
p
1 ) g CD 1
u2 2
• d 3
4
达到重力平衡时,加速度为零,令上式左边为零,加以整 理,得沉速公式:
u 4 g p 1 d 3CD
1
式中 CD 与雷诺数 Re 有关,雷诺数 Re=ud/ν,其中
ν为水的运动粘度。通过实验,将观测到的u值代入公式中, 可以求得 CD 和 Re 值。
◆ 悬浮物质浓度不高; ◆ 颗粒之间互不碰撞,呈离散状态; ◆ 沉速不变,各自独立完成沉淀过程; • (2)絮凝沉淀(Flocculent Settling): ◆ 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; ◆ 颗粒粒径与质量逐渐加大,沉速不断加快
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2
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2)紊流的影响
Re 水流紊动性:
R v R
Fr v 水流流态稳定性:
2
R
Rg 改善水流状况: 降低Re,提高Fr
平流沉淀池 中 Re=400015000,属 于紊流
Fr>10-5
减小水力半径R
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• (3)区域沉淀(成层/拥挤沉淀)(Zone Settling):
◆ 悬浮物质浓度〉500mg/L; ◆ 相邻颗粒之间互相妨碍、干扰; ◆ 沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒 ◆ 各自保持相对位置不变 ◆ 颗粒群结合成一个整体向下沉淀 ◆ 形成清晰的液—固界面,沉淀显示为界面下
沉 • (4)压缩沉淀(Compression Settling): 颗
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高浊度水的拥挤沉淀试验
A
1
1
a
b
面交

C
a'
0
B C0
C
2
2
D
t1 (b)
H∞
t∞ (c)
H0 Ht
c
浓度Ct Ct
d
H H∞
t
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一、理想沉淀池
进水区
A
v
u0
m
v
u0
沉淀区
出水区 出水
污泥区
u0——截留沉速。凡是沉速等于或大于沉 速u0的颗粒能够全部被沉掉.
反映的是沉淀池所能去除颗粒中的最小颗粒的沉速。
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