重力沉降法解析

降筒n个（6～8个）； ② 将已知悬浮物浓度C0与水温T的水样，注入各 沉淀筒，搅拌均匀后，同时开始沉淀；取样点 设于水深H=1.2m处； ③ 经沉降时间t1，t2， ， ……，tn时，分别取1＃， 2＃，……，n＃的沉降筒内取样口以上的全 部水样，分析各水样的悬浮物浓度C1， C2 ， ……，Cn
给定的沉降时间t内： 对于u≥u0的颗粒全部除去 对于u<u0的颗粒可被部分去除 给定的沉降时间t内： 对于d≥d0的颗粒全部除去 对于d<d0的颗粒可被部分去除
1-Байду номын сангаас0 p0 1-p0 p0
？？：对于u<u0的颗粒，可去除部分所占比例是 多少？去除率是多少？
H
h
试验方法2步骤
试验步骤：
① 取直径为80～100mm,高度为1.5～2.0m的沉
Fg mg s V g
式中：As——运动方向的面积 Cd——牛顿无因次阻力系数； us——颗粒沉降速度 当受力平衡时，沉速变为us（最终沉降速度）
球状颗粒自由沉降的沉速公式
1 1 2 3 2 Vs Vs d s , As d s , ds 6 4 As 3
得球状颗粒自由沉降的沉速公式：
过渡区（艾伦区） 紊流区（牛顿区）
斯托克斯定律
1 S L uS g d2 18
颗粒沉降速度uS影响因素：
S l S l 0 颗粒us下沉
S l S l 0 us 0 悬浮状态
不能用沉降法去除；
S l S l 0 颗粒us上浮 浮上法
试验装置示意图
H=H0-△H
试验方法1

①
②
③
④
试验步骤： 取直径为80～100mm,高度为1.5～2.0m的沉降 筒n个（6～8个）； 将已知悬浮物浓度C0与水温T的水样，注入各沉 淀筒，搅拌均匀后，同时开始沉淀；取样点设 于水深H=1.2m处 经t1历时后，在第1个沉淀筒取100mL水样，经t2 历时后，在第2个沉淀筒取等量水样，依次取样 分析各水样的悬浮物浓度C1，C2……，Cn 在直角坐标纸上，作沉降效率E与沉淀历时t之 间的关系曲线，沉降效率E与沉速u关系曲线
us d s 正比，d s u s
2
us 反比， T us
图3.3 沉降速度与颗粒直径与比重的关系
3.3 沉降试验和沉降曲线
自由沉降试验及其沉降曲线 絮凝沉降试验及其沉降曲线
一、自由沉降试验及沉降曲线
试验装置
沉降试验
H0=1.5~2.0m φ100mm
4g (s L ) ds us 3Cd
L
1/ 2
图3.2 阻力系数与绕流雷诺数的关系
层流区（亦称斯托克斯定律）：
Cd 24 Re
Re
d s s l

1 s L 2 us g ds 18
μ是水的动力粘度。
根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和 浓度，沉降可分成四种类型
自由沉降
絮凝沉降
成层沉降
压缩沉降
悬浮颗粒浓度不高（ 50-500mg/L ）； 悬浮颗粒浓度不高；非絮凝性或弱絮凝性， 悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤 悬浮颗粒浓度较高（ 500mg/L以上）； 沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝 沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒 压成团状结构，互相接触，互相支承， 颗粒的沉降受到周围其它颗粒的影响， 作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉 各自单独进行沉降，颗粒沉降轨迹呈直线。 下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用 颗粒间相对位置保持不变，形成一个整 降，沉降轨迹呈曲线。沉降过程中， 沉降过程中，颗粒的物理性质不变。发生 下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污 体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥 颗粒的质量、形状、沉速是变化的。 泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在 水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发 在沉砂池中。 化学絮凝沉降属于这种类型。 生。 压缩沉降。
悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力
重力大于浮力时，下沉；
Ff l V g
s L
重力等于浮力时，相对静止；
s L
重力小于浮力时，上浮。
s
L
s L
Fg mg s V g
悬浮颗粒在水中的受力分析
2.根据牛顿定律，水对自由颗粒的阻力为FD
图3.1 活性污泥在二沉池中的沉降过程
3.2 沉降的基本原理
颗粒为球形 分 析 的 假 定
沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等 不变 颗粒只在重力作用下沉降，不受器壁和 其他颗粒影响。
静水中悬浮颗粒开始沉降时，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。
沉降效率ET
Fd Cd As (L u / 2)
2 s
式中： Fd-水对颗粒的阻力； Cd-牛顿无因次阻力系数； As-自由颗粒的投影面积； uS-颗粒在水中的运动速度， 即颗粒沉速。
2 l us Fd C d As 2

Ff l V g
第三章
重力沉降法
3.1 概述
沉降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，以达到固液分离
的一种过程。
分离对象: 粒径>10 µm 可沉物
沉降处理工艺的应用
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。
试验方法1(数据记录与处理)
t t0 t1 t2 t3 … ti … tn
H
H0
H0
H0
…
H0
…
C u
C0
C1
C2
C3
…
Ci
…
Cn
u
H0 t
E
C0 Ci E 100% C0
试验方法1(数据记录与处理)
E E
沉降时间，t (min)
最小沉速，u
图3-1 E-t曲线
图3-2 E- u曲线
试验方法1存在的缺陷