水质工程学第四章沉淀与上浮

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水质工程学第4章沉淀与澄清3

—— 清水与固体有清晰界面，该界面等速下降 ——压缩区内部自上而下，沉速递减
——沉淀过程中，清水区高度不断增加
A澄清液层、B受阻沉降层、C过渡层、D压缩层
拥挤沉淀试验
——利用沉淀过程线分析： Kynch 法、 Fitch 法
——建立沉速—浓度函数关系v=f（C）（多筒试验）：固体通量法、吉冈法
——作用：用于分析静置沉淀；确定水中悬浮颗粒的沉降特性
1、自由沉淀试验 2、絮凝沉淀 3、拥挤沉淀（高浓度悬浮液的沉淀试验）
自由沉淀试验
自由沉淀一般采用单筒沉淀柱试验确定悬浮颗粒的沉降特性。
1）试验装置 2）试验方法 3）沉淀效率η的求取
自由沉淀试验
沉淀柱有效水深H，
悬浮物原始浓度为C0。在时间t1时从水深H处取样测得C1，则认为沉速大于 u1（H/t1）的颗粒均已通过H，残余颗粒必然具有小于u1的沉速，则沉速小于u1的颗粒与全部颗粒的比例x1=C1/C0。
——沉淀时间: 絮凝沉淀
因此，设计沉淀池时，除了对表面负荷率有要求外，还对停留时间、池深、进出水构造、排泥方式等均有要求。通常，对于静置沉淀得出的试验结果，在用于设计时还需考虑一定的安全系数。一般在设计时：
q=q0/1.25~1.75，T=（1.5~2.0）T0
沉淀池
概述
一、平流式沉淀池 (horizontal flow Sedimentation Tank) 二、竖流式沉淀池 (vertical flow ST) 三、斜板（管）沉淀池（tilted-plate ST）四、澄清池（clarifier，clarification tank）
概述
沉淀池构造根据功能分为五个区:
进水区: 保证进水均匀分布在整个进水断面上，避免短流，减少死角和紊流影响，提高容积利用系数。出水区: 均匀出水(目的同上)，阻拦浮渣沉淀区: 污水与颗粒分离，工作区污泥区: 污泥贮放、浓缩、排除缓冲区: 分隔沉淀区，保证沉下的颗粒不因水流搅动而再次浮起进入沉淀区。

给排水概论第四章水质工程上

章除盐率可在30%~90%之间变化。除盐率较反渗透膜有所
水
下降，所需压力也比反渗透膜大大降低，一般为1~2MPa，也成为低压反渗透。
质 5、纳滤用途
工 ➢ 纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的
亚硫酸氢钠，将废水中的六价铬还原为三价铬，然后投加
石灰或氢氧化钠，使之生成氢氧化铬沉淀物，将此沉淀物
从废水中分离出来，便可达到处理的目的。
2H2CrO7+6NaHSO3+6H+ ＝Cr2(SO4)3+3Na2SO4+8H2O Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2 ＝2Cr(OH)3↓+3CaSO4
4.2.6 氧化还原和消毒
粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。一般，疏水性颗粒易被气泡吸附，亲水性颗粒难被气泡吸附。
4.2.5 粒状材料过滤
第四
1、过滤定义
章
用细颗粒的材料（例如石英砂）构成滤层，当
水水通过滤层时，水中的悬浮物能被截留在滤层的
质滤料表面和缝隙中，从而使水得到澄清。
工 2、沉淀剂（投加的化学药剂）
程
4.2.10 电解
第 1、电解定义
四 ➢ 电解质溶液在电流的作用下发生电化学反应的过程。
章
与电源负极相连的电极称为阴极，与电源正极相连的电极成为阳极。
水 2、电解法定义
质 ➢ 利用电解的原理处理水中有毒物质的方法称为电解法。在
工
水进行电解时，水中的有毒物质在阳极或阴极进行氧化还原反应，结果产生新物质。这些新物质在电解过程中或沉
➢ 中和药剂：酸性药剂，如无机酸（硫酸、盐酸）、酸性废气，如含有CO2的烟道气等。

水质工程学第4章

第四章沉淀与澄清4.1杂质颗粒在静水中的沉降 4.1.1杂质颗粒在水中的自由沉降自由沉淀颗粒互不干扰；不受器皿壁的干扰；经过一段时间后，沉速也不变。

颗粒杂质所受的力：重力，浮力，水流阻力。

其中阻力系数是雷诺数的函数。

沉速：层流区用斯托克斯；紊流区用牛顿公式；过渡区用阿连公式。

层流状态下，颗粒越粗，水温越高，密度差越大沉速越快。

另外斯托克斯公式还能测粒径。

4.1.2杂质颗粒在水中的拥挤沉降当水中大颗粒在有限的水体中沉降时，由于颗粒互相之间的影响，使得颗粒沉速比自由沉降要小，这就是拥挤沉降。

沉速要乘以一个折减系数。

沉淀筒中可分为清水层区、等浓度区、变浓度区、压实区四个区。

4.2平流沉淀池4.2.1理想沉淀池理论理想沉淀池：自由沉淀；水平流速相等；沉底后认为被去除。

截留沉速：最不利位置的颗粒恰能在池中沉淀下来的颗粒流速。

表面负荷：指单位沉淀面积上承受的水流量。

对于理想沉淀区，表面负荷与截留沉速相等。

沉速大于截留沉速的全部沉淀下来。

而沉速小于截留只能部分沉淀下来，其沉淀效率等于其沉速与截留沉速的比值。

4.2.2非凝聚性颗粒的静水沉淀实验沉淀效率的计算：BLQq =理想沉淀区的沉淀效率只与截留沉速有关，也就是沉淀效率只与表面负荷有关，而与沉淀时间，池深，水流速度无关。

沉淀池表面积越大沉淀效率越高。

4.2.3凝聚性颗粒杂质的静水沉淀实验对于非凝聚性颗粒杂质，由于颗粒沉速不变，所以等浓度面沉降过程线是一条倾斜的直线。

对于凝聚性颗粒杂质，由于颗粒沉速不断变大，所以等浓度面沉降过程线是向下弯曲的曲线。

由于水中凝聚性颗粒在沉降过程中具有加速沉降的特点，所以沉淀区的池深对于沉淀效率是有影响的，池深越大，沉淀效果越好。

4.2.4浑水异重流及平流沉淀池的构造特点密度大的浑水进入沉淀池后，在重力作用下会潜入池的下部流动，形成所谓的异重流。

浑水浊度高的时候异重流现象明显。

当进水温度比池水低的时候，会加强浑水异重流的流态。

沉淀与上浮

沉淀与上浮[Sediment and Floating] (1)一、沉淀的基本理论（一）沉淀的类型按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀可分为以下几种类型。

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。

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。

3.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，因此又称成层沉淀。

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。

4.压缩沉淀。

悬浮颗粒浓度特高（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。

（二）悬浮物在静水中沉淀的理论1．沉速公式为了说明影响颗粒沉淀的主要因素，现以单体球形颗粒的自由沉淀为例加以说明。

颗粒在重力、浮力的作用下，开始下降（或上浮），由于水的阻力作用下，短暂时间内很快当达到受力平衡，以匀速下沉。

在大多数情况下，Re<1，颗粒下降引起周围水流的扰动，处于层流状态。

颗粒沉淀速度用斯托克斯(Stokes)公式表示。

水中悬浮物的组成比较复杂，颗粒形状多样，且粒径不均匀，密度也有差异，很难用斯笃克斯公式计算颗粒的沉速，而通过试验测定颗粒的沉速比较容易。

因此公式主要用来进行沉淀原理分析和测出颗粒沉速后倒过来进行水中颗粒分析用。

2．沉淀试验沉淀试验用来判定水中颗粒的沉淀性能，并根据所要求的沉降效率确定沉降时间和沉降速度这两个基本的设计参数。

《水处理技术及原理》第4章-沉淀

一般不大于5mm/s（污水）
18
3）出水区
•溢流堰（施工难） •三角堰（对出水影响不大） •淹没孔口（容易找平）
19
4）存泥区及排泥措施
泥斗排泥
靠静水压力 1.5 – 2.0m 多斗形式，可省去机械刮泥设备
机械排泥
20
二、竖流式沉淀池
21
三、幅流式沉淀池
1．中央进水幅流式＝20－30m，>16m 适用于大水量，但占地大，机械维修，配水条件差
5
颗粒浓度
自由沉淀
絮凝沉淀
拥挤沉淀
压缩沉淀颗粒絮凝性
6
第2节自由沉淀 (discrete particle settling)
7
一、颗粒沉速公式
假设：① 颗粒为球形，不可压缩，无凝聚， ② 水处于静止状态
重力，浮力，阻力平衡可导出沉降速度；
u 4 g p l d 3 CD l
u：颗粒终端沉降速度（terminal velocity ）：形状系数, 1 for spheres Cd：阻力系数, Cd与Re有关，Re＝u d/ = duρ/μ
效果与上相反如机械加速澄清池、水力循环澄清池
28
•沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除100um以上的颗粒 •胶体颗粒需混凝后才能沉淀。 •给水处理――混凝沉淀，高浊预沉 •废水处理
3
4
二、分类
•自由沉淀：离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变
•絮凝沉淀：絮凝性颗粒，沉淀过程中沉速增加
•拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间干扰，分层
•压缩沉淀：下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。
13
清水区
浑液面----逐渐下降
等浓度区或受阻沉降层颗粒浓度均匀等速下沉vs

水质工程学_章北平_沉淀

第4章沉淀一．填空题1.颗粒杂质能否在沉淀池中沉淀下来，主要取决于颗粒杂质的和。

2.在水中作沉降运动的颗粒杂质，主要受、、、三种力作用。

3.在理想沉淀池沉淀区，表面负荷和在数值上相等。

4.在理想沉淀区的沉淀效率只与有关，当处理水量一定时，沉淀效率只与有关。

5.根据水的流动方向，斜板沉淀方式分为、、。

6.自我造粒型流化床高效固液分离设备主要由、、、、 5个部分组成7.浓缩池的深度由、、三部分的高度组成。

二．选择题1.平流式沉淀池的构造主要分为（）四部分。

A.沉淀区、配水区、进水区和浑水区B.沉淀区、分离区、配水区和出水区C.反应区、存泥区、进水区和浑水区D.沉淀区、存泥区、进水区和出水区2.设计某一水厂平流沉淀池，一般采用以下参数（）是合适的。

A.沉淀时间90min、有效水深3.2m、长宽比取5、长深比取20B.沉淀时间45min、有效水深3.2m、长宽比取5、长深比取20C.沉淀时间90min、有效水深2.5m、长宽比取5、长深比取10D.沉淀时间4h、有效水深3.2m、长宽比取5、长深比取103.平流式沉淀池的处理流量为15000m3/d,水厂自用水量按5%计，颗粒截留沉速为0.7mm/s，其表面负荷约为（）。

A.110m3/(m2·d)B. 600m3/(m2·d)C. 16.8m3/(m2·d)D. 60.5m3/(m2·d)4.二沉池的功能是（），排除清澈的处理水，对（）进行浓缩，使（）的污泥及剩余污泥达到一定的浓度。

A.去除颗粒物质；活性污泥；污泥处理B. 有机物和无机物；污水；进入消化池C. 泥水分离；沉淀污泥；回流到曝气池D.去除悬浮颗粒；沉淀污泥；初沉池5.平流沉淀池的水平流速可采用10-25mm/s，水流应避免过多（）。

A.急流B.转折C.涡流D.交叉6.平流沉淀池宜采用（）配水和溢流堰集水，溢流率一般可采用小于500m3/(m﹒d)A. 穿孔墙B.导流墙C.左右穿孔板D.上下隔板7.异向流斜管沉淀池宜用于浑浊度长期低于（）度的原水。

给水工程-沉淀、澄清和气浮

兰 (Allen) 公式:
184
lL = [( 去)iρa f升了d
(7-8)
= 在 1000 < Re <250000 范围内，绕罔球流过的水流呈紊流状态。绕流阻力系数 Cn
0.4 ，代人式 (7 -4 )得牛顿( Newton) 公式:
u=l 83IEifgd(7少)
'\1
ρ
当 Re = 250000 时，绕流阻力系数 Cn 值骤然下降到 0. 2 左右，见罔 7 -1 ，应代人式
(7-6)
试验证明，在
Re
<1
范围内，绕圆球流过的水流呈居流状态，绕流阻力系数
Cn
=2:"4
f{e
,
代人式 (7-4 )得斯托克斯 (Stokes) 公式:
lρ. ρ2 18μ
(7-7 )
在 1 <Re < 1000 范围内，属于过被区，绕流阻力系数 CI) =τi 二。，代入式 (7 -4 )得阿 JRe
μ
1000
x O. 216 xO. 1. 14 x lO - 3
001 5d=284
，属过渡区。
如果把该阑柱体折算成同体积的球体，其水平投影面积明报增大，用球体直径代人阿
芙公式求出的沉速偏小。
还应说明，公式 (7-7) - 式 (7-9 )是公式 (7 -4 )在不同的 Re 范围内的特定形式。
不难理解，在计算某一颗粒的沉速或粒径时，因不知道 Re 范罔，无法确定采用明11一公式，
缸。( 'TT~2 )μ2 ，过渡仄绕流阻力系数 CU" =f1f一0e =j21一05百 = 0.63 代人上式得，

环境工程概论：沉淀与上浮处理

（5）可以回收利用有用物质；气浮法所需药剂量比沉淀法节省。
缺点是：（1）电耗较大比沉淀法多耗电约0.02～0.04kWh ／吨水；（2）溶气水减压释放器易堵塞、浮渣怕较大的风雨袭击。
溶气气浮
使空气在一定压力下溶于水中并呈饱和状态，然后使废水
压力骤然降低，这时溶解的空气便以微小的气泡从水中析出并进行气浮。用这种方法产生的气泡直径约为20～100μm，并且可人为地控制气泡与废水的接触时间，因而净化效果比分散空气法好，应用广泛。
常见故障及对策
3．跑砂如果冲洗强度过大或滤料级配不当，反冲洗会冲走
大量细滤料。另外，如果冲洗水分配不匀，垫料层可能发生平移，进一步促使布水不匀，最后局部垫料层被冲走淘空，过滤时，滤料通过这些部位的配水系统漏失到清水池中。遇到这种情况，应检查配水系统，并适当调整冲洗强度。 4．水生物繁殖
在水温较高时，沉淀池出水中常含多种微生物，极
斜板隔油池
为了提高单位池容积的处理能力，隔油池也有采用斜板形式如图所示。池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板，板间距为20～50mm，倾角不小于45度，斜板采用异向流形式，废水自上而下流入斜板组，油粒沿斜板上浮。实践表明，斜板隔油池所需停留时间仅为平流隔油池的1/2～1/4，约30min。斜板隔油池去除油滴的最小直径为60μm。
沉淀与上浮处理
沉淀与上浮的基本原理:
利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。
沉淀法悬浮物密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下
沉形成沉淀物。可以去除水中的砂粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体、生物处理的污泥、沉淀污泥的浓缩。
上浮法悬浮物密度小于水时，则上浮至水面形成浮渣(油)。
滤池的冲洗

给水第四章

P p2 h1 / t 0 u0 ( p3 p2 ) h2 / t 0 h /h ( p4 p 3 ) 3 0 ( p5 p4 ) u0 u0
h4 / h0 ( p6 p5 ) u0（３源自2５）深度度沉降时间
图 3-9 凝聚性颗粒的去除白分数计算
进水区
沉淀区
u≥ u0的颗粒可以全部去除
出水区
Ⅱ Ⅲ Ⅰ
v Q h0 B
污泥区
图 3-4 理想沉淀池工作状态
对用直线代表的类颗粒而言，流速v和u0都与沉淀时对用直线Ⅲ代表的一类颗粒而言，流速 L 间有关 t v （3 3-14 14） h0 t （3-15） u0 （3-14）和（3-15）相等，代入（3-13）得：
第四讲沉淀
授课教师：鲁金凤
南开大学环境科学与工程学院
3.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀
沉淀水中固体颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀（ s﹥1）。
自由沉淀：单个颗粒在无边际水体中沉淀，其单个颗粒在无边际水体中沉淀其下沉的过程单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程其下沉的过程
(3(3 -5)
基本公式中，CD与Re有关
10 10 阻力系系数CD 10 10 1 0.4 0.1 -3 10 C=24/Re C=10/Re
1 u 18
代入得斯笃克斯公式：代入得斯笃克斯公式：
p
水

g d 2 (3(3-6)
2.当1<Re<1000时，属于过渡区， CD近似为 10 CD （ 3-7 ） Re 代入得阿兰公式代入得阿兰公式：
3.2.3 理想沉淀池的总去除率所有能够在沉淀池中去除的，沉速小于uo的颗粒的去除率为：

水质工程学课件-沉淀与澄清

2.沉澱區
沉澱區的高度一般約3～4m，平流式沉澱池中應減少紊
動性，提高穩定性。
R
紊動性指標為雷諾數， Re
穩定性指標為弗勞德數，
Fr
2
Rg
(4-25) (4-26)
能同時降低雷諾數和提高弗勞德數的方法只能是降低
水力半徑R，措施是加隔板，使平流式沉澱池L/B>4,
L/H>10，每格寬度應在3～8m不宜大於15m。
出水支渠出水支渠
图 4-11 增加出水堰长度的措施
4.存泥區及排泥措施泥鬥排泥：靠靜水壓力 1.5 – 2.0m，下設有排
泥管，多鬥形式，可省去機械刮泥設備（池容不大時）
穿孔管排泥：需存泥區，池底水平略有坡度以便放空。
機械排泥：帶刮泥機，池底需要一定坡度，適用於3m以上虹吸水頭的沉澱池，當沉澱池為半地下式時，用泥泵抽吸。
對用直線Ⅲ代表的一類顆粒而言，流速與沉澱時間有關
t L u
t h0 u0
（ 4-13）（4-14）
令（4-13）和（4-14）相等，代入（4-12）得：
u0
Q LB
（4-15）
即：
Q u0 A
（4-16）
一般稱為“表面負荷”或“溢流率”。表面負荷在數值上等於截
留速度，但含義不同。
設截進為原面入：水進的中入顆沉的粒速顆的為粒數u的量i（總為ui量hE<iuB為0v）ChQi（的BC=見顆Ch0圖粒Bv4的hC-4i濃，）度沿，為著則Cm沉，點速沿以為著下u進i的的水高顆區度粒高為的度h去i的為除截h率0面的
理想沉澱池的工作情況見圖4-4。
进水区
沉淀区
Ⅲ Ⅰ
出水区
Ⅱ
污泥区

水质工程学一复习重点(自总结 )

1，压缩双电层作用：根据 DLVO 理论，比较薄的双电层能降低胶体颗粒的排斥能，如果能使胶体颗粒
的双电层变薄，排斥能降到相当小时，两胶体颗粒相接近时就可以由原来的排斥力为主变为吸引力为
主，胶体颗粒间就会发生凝聚。
2，吸附电中和作用：指胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子从而中和
第四章沉淀自由沉降：悬浮物浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互相不碰撞，呈离散状态，各自独立完成沉降的过程。拥挤沉降：拥挤沉降：废水中大量可沉固体在有限的水体中下沉时，颗粒受水的阻力，沉速减小，相互间
干扰加剧，液体与颗粒群间形成清晰界面，并以界面形式下降的过程称为拥挤沉降絮凝沉淀：利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。表面负荷:指单位沉淀面积上承受的水流量。沉淀池截留沉速：沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。以 U0 表示沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？答：沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速在数值上相等，但含义不同。沉淀池表面负荷指单位沉淀池表面积的产水量，而截留沉速指沉淀池中能被全部去除的所有颗粒中最小颗粒的沉速。理想沉淀池条件， 1．进水均匀分布在沉淀池始端，并以相同流速水平流向末端。 2．进水颗粒杂志均匀分布在沉淀区始端，并在沉淀区内进行等速自由沉降 3．泛能沉降至沉淀区底的颗粒杂志便认为已被除去，不再重新悬浮进入水中。平流沉淀池的进水方式：平流沉淀池要求进水区是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布于沉淀池整个断面上。效率
第二章水处理方法主要处理方法混凝：包括凝聚和絮凝过程，通过投加化学药剂，使水中悬浮固体和胶体聚集成易沉淀的絮凝体。沉淀和澄清：通过重力作用，是水中的悬浮颗粒，絮凝体等物质被分离去除，若向水中投加适当化学物质，他们与水中带去除的离子换位或化合，生成难溶化合物，则称化学沉淀。浮选：利用固体或液滴与他们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固液或液液分离的方法过滤：使固液混合物通过多孔材料从而截留固体使液体通过的过程。u 膜分离；利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离。吸附：两相构成一个体系时，其组成在两相界面和相内部是不同的，处在两相界面处的成分产生了积蓄。氧化还原：改变某些金属化合物的状态使其无毒化反应器分为间歇式反应器：按反应物一罐一罐的进行反应的，反应完成卸料后，再进行下一批生产。特点：间歇式反应器是在非稳态条件下操作的，所有物料一次加进去，反应结束后物料同时放出来，所有物料的反应时间是相同的，反应物浓度随时间变化，因此化学反应速率也随时间变化。但反应器内成分均匀。连续流式反应器：进料和出料都是连续不断的进行的，是一种稳定流的反应器。连续流反应器分为活塞流反应器（PF）和恒流搅拌反应器（CFSTR）活塞流反应器特点：流体以队列形式通过反应器，液体元素在流动的方向绝无混合现象（垂直方向有可能），构成活塞流反应器的必要且充分的条件是，反应器中每一流体元素的停留时间都是相等的，由于管内水流较接近于这种理想状态，所以常用管子构成这一反应器，反应时间是管长的函数，反应物浓度，反应速度沿管长而有变化，但是沿管长上各点上的反应物浓度，反应速度有一个确定不变的值，不随时间变化。恒流搅拌反应器特点：物料不断进出，连续流动，其特点是，反应物受到了极好的搅拌，反应器内各点浓度完全均匀，而且不随时间而变化，因此反应速度也是确定不变的。理论上一部分反应物停留时间为零，一部分为无穷大，会产生返混总用。间歇式反应器最快的反应速度在某一时刻，二活塞流反应器最快反应速度在管长的某一点。反混作用：某些后进入反应器内的成分必然要与先进入反应器内的成分混合。恒流搅拌反应器串联：将若干个恒流搅拌反应器串联起来，在级内是充分混合的，级间是不混合的，优点是使反应有一个确定不变的速度，又可以分段控制反应，还可以使物料在反应器内的停留时间相对集中给水处理流程：原水——混凝——沉淀——过滤——消毒——饮用水污水处理流程：进水——格栅——初沉池——曝气池——二沉池（污泥回流和剩余污泥）——消毒——出

水质工程学——第4章沉淀与澄清

当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。另外还可根据是否加药，将沉淀分成自然沉淀和凝聚性沉淀。
一、悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
1.自由沉淀过程分析

2.自由沉淀的沉速
达到重力平衡时，加速度为零，令式左边为零，加以整理，得沉速公式：
10
阻力系数CD
u
4 g p 1 d 3 CD 1
10 10 10 1 0.4 0.1 -3 10 C=24/Re C=10/Re
CD与Re有关， Re与u有关
Re
ud
10
-2
10
-1
1
10
10
深度
沉降时间
图
凝聚性颗粒的去除百分数计算
P p2
h1 / t0 h /t h /t h /t ( p3 p2 ) 2 0 ( p4 p3 ) 3 0 ( p5 p4 ) 4 0 ( p6 p5 ) u0 u0 u0 u0
是沉速等于或大于u0的已全部沉降掉的颗粒的去除
减小水力半径R，
平流沉淀池的纵向分隔及斜板、斜管沉淀池
在沉淀池中，增大，一方面提高Re，不利于沉淀，但另一方面也提高了Fr，而加强了水的稳定性，从而有利于沉淀效果的提高。所以，可在很宽的范围内选取，而不至于对沉淀效果有明显的影响。我国各地一般=10～25mm/s，最高可达30～50mm/s。
沉淀时间
t L v
对直线Ⅲ代表的一类颗粒而言，流速v、u0与沉淀时间有关 h0 t u0
表面负荷
单位沉淀池表面积的处理水量，也叫溢流率 Q u0 LB

第四章沉淀与上浮.

第四章沉淀与上浮沉淀与上浮是利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。

当悬浮物的密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物；当悬浮物的密度小于水时，则上浮至水面形成浮渣(油)。

通过收集沉淀物和浮渣可使水获得净化。

沉淀法可以去除水中的砂粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体和生物处理的污泥，也可用于沉淀污泥的浓缩。

上浮法主要用于分离水中轻质悬浮物，如油、苯等，也可以让悬浮物粘附气泡，使其视密度小于水，再用上浮法除去。

第一节沉淀的基本理论根据水中悬浮物的密度、浓度及凝聚性，沉淀可分为四种基本类型。

各类沉淀发生的水质条件如图4-1所示。

(l)自由沉淀颗粒在沉淀过程中呈离散状态，互不干扰，其形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。

悬浮物浓度不高且无絮凝性时常发生这类沉淀。

(2）絮凝沉淀当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒互相凝聚，其粒径和质量增大，沉淀速度加快。

(3)成层沉淀当悬浮物浓度较高时，每个颗粒下沉都受到周围其他颗粒的干扰，颗粒互相牵扯形成网状的“絮毯”整体下沉，在颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。

沉淀速度就是界面下移的速度。

(4)压缩沉淀当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相支承时，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。

一、自由沉淀水中所含悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，因而影响颗粒沉淀的因素很多。

为了简化讨论，假定：①颗粒外形为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉淀过程中其大小、形状和重量等均不变；②水处于静止状态；③颗粒沉淀仅受重力和水的阻力作用。

静水中的悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用而产生加速运动，但同时水的阻力也增大。

经过一很短的时间后，颗粒在水中的有效重量与阻力达到平衡，此后作等速下沉运动。

等速沉淀的速度常称为沉淀末速度，简称沉速。

如以F 1、F 2分别表示颗粒的重力和水对颗粒的浮力，则颗粒在水中的有效重量为 g d g d g d F F s a )(61616133321ρρπρπρπ-=-=- (4-1)式中 d ——球体颗粒的直径；ρS 、ρ——分别表示颗粒及水的密度；g ——重力加速度；如以F 3表示水对颗粒沉淀的摩擦阻力，则223u A F λρ= (4-2)式中 A ——颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒，A=1/4πd2 u ——颗粒沉速；λ——阻力系数，它是雷诺数(Re ＝ρud ／μ)和颗粒形状的函数。

给排09水质工程学作业及答案沉淀部分

给排09水质工程学作业及答案沉淀部分给排09水质工程学沉淀部分作业和答案1. 什么叫自由沉淀，拥挤沉淀和絮凝沉淀?答：1）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；其形状、尺寸、质量均匀不变，下沉速度不改变。

常见于：沉砂池，初沉池2）絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用，颗粒形状、尺寸、质量以及沉淀速度随沉淀过程的进展而变化。

常见于：混凝沉淀后、生物污泥沉淀3）成层沉淀：沉淀过程中絮凝的悬浮物形成层状物，成整体沉淀状，形成较明显的固液界面。

常见于：活性污泥法的二沉池、污泥浓缩池、化学絮凝沉淀。

4）压缩沉淀：沉淀过程中最后是悬浮颗粒相聚于水底，相互支撑，相互挤压，发生进一步沉降。

常见于：污泥浓缩池和二次沉淀池的池底。

2. 已知悬浮颗粒的密度和粒径，可否采用公式16-4直接求得沉速，为什么？答：否；CD为阻力系数，与雷诺数Re有关，Re在不同的范围，沉速U的公式待定，在求某一特定的颗粒时，既不能直接用此公式,因为沉速本身为待求值，既然U是未知数，Re也是未知数。

其中一种求法就是先假定流速U，然后再经试算求得确定的U。

5.影响平流式沉淀池沉淀效率的因素有哪些？沉淀池的纵向分格有何作用？①进出水的影响：配水花墙孔口流速V孔=0.1～0.2m/s,而沉淀池底水平流速V=10～25m/s，由于二者的速度差异和集水槽水舌的形成，会造成短流现象。

这缓和出水流线的过于集中，校核<500m3/m.d②异重流的影响：a.密度异重流（特别是高浊水）形成短流;b.温度异重流，如果存在0.1℃的温差，就会有温度异重流，形成短流;c.偏流，风吹起时，相对静止的水易产生偏流，沉淀池的构造也会形成偏流。

③沉泥冲刷。

④水流稳定性的影响，雷诺数Re和佛罗德数Fr的判别，减小沉淀池的水力半径⑤絮凝过程的影响，需要有足够的沉淀时间和水深。

⑥纵向分格的作用：降低Re和提高Fr，减小水力半径。

水处理工程沉淀与澄清4

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5
E(%)
h1=0.6m h2=1.2m h3=1.8m
10 20 30 40 50 60 75 t(min)
t(min)
水处理工程
解：①确定沉淀时间为25min，相应颗粒的沉淀速度为：
u0 1800 25 60 1 . 2 mm / s
H
颗粒沉速所占%
u1 x1
u2 x2
u3 x3
u* x*
un-2 xn-2
un-1 xn-1
un xn
×
t=t1
X1
C1 C0 H
× × × × ×
u1
t1
hn-1
hn-2
hn
u*
H t*
t=t*
X*
C* C0
× × × × ×
水处理工程
例题 :某废水静置沉淀数据如表，有效水深1.2m,计算各沉淀时间的颗粒去除率。
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）
水处理工程
二、分类： – （1）自由沉淀-沉砂池、初沉池前期发生 • 离散颗粒，尺寸形状不变，相互无干扰，沉速不变 – （2）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） • 颗粒有凝聚性，颗粒相互聚集，粒径质量增大 – （3）成层沉淀（拥挤沉淀）：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层，形成网状“絮毯”下沉，颗粒群与澄清水层之间有明显的界面。（高浊水、二沉池、污泥浓缩池）沉速就是界面下沉速度。无机颗粒5-8g/L以上，如泥沙。活性污泥2-3g/L 以上。 – （4）压缩沉淀-污泥浓缩池颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。