16章-沉淀和澄清PPT课件

这个公式适用d＞2mm的砂粒。
给水沉淀池中的泥沙颗粒的沉淀一般属于层流沉降状况。给水
处理主要研究对象是0.1mm以下的颗粒的去除问题。在实际应 用上，常常以沉速代表某一特点颗粒而无需求出颗粒的直径。
沙粒粒径：d＞0.1mm u ＞7.5mm/s
去除容易
d=0.01mm u =0.075mm/s
不易下沉去除
高浓度浊水：>5g/L 2021
图3－2 拥挤沉淀现象
（1）．沉降过程分析 整个沉淀筒中可分为清水（A）、等浓度区（B）、变浓度 区（C）、压实区（D）等四个区。
a b
A
交界面
C
a'
0
B C0
C D
t1 (b)
H∞
t∞ (c)
H0 Ht
c
浓度Ct Ct
d
H
Ct
Ht
H∞
t
时间t
(d)
(e)
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拥挤沉淀试验的目的是求出浑液面沉淀过程线， 即沉降过程中清水区与悬浮物区的界面线，如图3－4 所示。
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16.2 平流沉淀池
平流沉淀池应用广泛，常用于城市水厂； 城市水厂出厂水浊度一般＜3 NTU，（一些＜1 NTU） 沉淀池出水浊度＜10 NTU
d=0.001mm 胶体，不能自行下沉 必须混凝去除
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2、悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀
（1）拥挤沉淀的沉淀特点
当水中悬浮颗粒的浓度高， 颗粒在沉淀过程中互相干扰很大 时，就产生了特殊的沉淀现象，即 拥挤沉淀，如图3－2所示。
分区条件：颗粒最大粒径/最小粒径<6 发生范围：
混凝后的絮凝体：>2-3g/L 活性污泥：>1g/L
泥沙颗粒， Re在10-4 ~1之 间。
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2.过渡区 1≤Re≤1000
此时取
cD
10 Re
代入公式，得阿兰公式：
1
u(2425 )(s 11)2g23d
这个公式适用于d≤2mm的砂粒。
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3.紊流区 1000 ≤Re≤105 此时cD=0.4，代入公式，得到牛顿公式：
u 1.83 (s 1)dg 1
下沉速度：
t
Ht
H t
（7-11）
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3.相似理论
当原水颗粒浓度一样时，不同沉降高度的界面沉降过程曲线 的相似性（见图7-3），即
OP1 OQ1 OP2 OQ 2
(7-12)
A、区 交 界 面 高 度
沉淀管水深 H1 沉淀管水深 H2
P1
P
Q1
Q2
0
沉 淀 时 间 t
图7-3不 同 沉 淀 高 度 的 沉 降 过 程 相 似 关 系
颗粒下沉时，起始沉速为零，故以加速度下沉，随着u增加，阻力
也相应增加，很快颗粒即等速下沉。du/dt=0
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u 4 g p 1 d 3CD 1
• 可得均匀下沉速度,简称沉速u • 上式为沉速基本公式，式中虽不出现Re，但是，式中
阻力系数CD却与Re有关， • Re=ud/ • —水的运动粘度。 • 阻力系数CD与雷诺数Re的关系通过实验得出，见图：
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1、悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
自由沉淀：水中悬浮物浓度较低，且没有凝聚性， 颗粒之间互不干扰，在沉淀过程中，颗粒只受自身重 力和水的阻力作用。
一般认为，悬浮颗粒与器壁的距离大于50倍颗粒的 直径，同时体积浓度小于0.002时（5400mg/L），可认 为自由沉淀，此时的沉淀速度称为自由沉淀速度。
1——水的密度。
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（三）摩擦阻力
其值与颗粒在运动方向上的投影面积A及动压1/2u2有关。
F2
CD1
u2 2
•d2
4
FD——颗粒在水中所受的阻力；
cD——阻力系数； 1—水的密度；
A—颗粒在运动方向垂直面上的投影面积 d2/4；
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u——流速（下沉速度）
有：
md dutg(s1)d 63cdd 42 31u2
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• 1.层流区 Re≤1;此时曲线倾角为45°
cD
24 Re
代入前式，得： u1g8(s1)d21g8(ss1)d2
这个公式为斯笃克斯公式,
层流区 过渡区 紊流区
式中（因为ss=s/ 1比 重），即颗粒越大、水温越
高，沉速u愈快. —运动粘滞系数； ss—颗粒的比重。 这个公式适用d≤0.1mm
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自由沉淀可用牛顿第二定律表述。 为分析简便起见，假定：
颗粒为球体，水是静止的；
沉降速度u=f(d, ρs ,ρ,c,T)的函数； 水是非压密性的，颗粒作用在同一重力场，
容器壁对颗粒影响不予考虑。
颗粒在静水中的受力分析如图3-1，在水
中作沉降运动时将受重力、浮力、摩擦阻力 图3－1 自由沉淀受
三种力的作用。
力分析图
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颗粒下沉的速度可得自牛顿第二定律：
mddvstF1F2FD
vs——颗粒下沉速度； m——颗粒的质量； t——时间。 （一）颗粒的重力为：
F1=1/6 d3 s g
（二）颗粒的浮力为：
F2= 1/6 d3 1 g
s ——颗粒的密度； d—颗粒直径； g—重力加速度。
• 16.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀
沉淀 —— 指悬浮颗粒依靠重力作用从水中分离 出来的过程。
颗粒比重 > 1，下沉；比重 < 1，上浮
分类： 自由沉淀 拥挤沉淀 絮凝沉淀
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1.自由沉淀 单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，
且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持 不变，经过一段时间后，沉速也不变。
2.拥挤沉淀 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。
3.絮凝沉淀 在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密
度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉 淀由凝聚性颗粒产生。
第十六章 沉淀和澄清
第一节 沉淀分类 第二节 平流沉淀池 第三节 斜板、斜管沉淀池 第四节 沉淀池类型 第五节 澄清池
本章知识要点
• 教学目的：学会设计沉淀池和澄清池 • 基本要求：掌握沉淀机理；
掌握平流式沉淀池构造与设计计算； 了解澄清池的特点和分类 • 重点与难点：1、悬浮颗粒在静水中的沉淀
2、平流沉淀池的构造与计算
图3－4 浑液20面21 沉降过程曲线
（2）.肯奇沉淀理论
由图7-2可知曲线a-c段的悬浮物浓度为C0，c-d段浓度 均大于C0。
设在c-d曲线任一点Ct作切线与纵坐标相交于a′点，得 高度Ht。按照肯奇沉淀理论得：
Ct C 0 H 0 Ht
（7-10）
作Ct点切线，这条切线的斜率表示浓度为Ct的交界面