第三章沉淀和澄清

第三章 沉淀与澄清

(Sedimentation, or settling and Clarification)

第1节 沉淀原理与分类

一、原理

利用颗粒与水的密度之差，比重>1，下沉 比重<1，上浮

沉淀工艺简单，应用极为普遍，主要用于去除100um以上的颗粒 给水处置――混凝沉淀，高浊预沉 废水处置――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）

二、分类

自由沉淀：离散颗粒、在沉淀进程中沉速不变 （沉砂池、初沉池前期）

絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀进程中沉速增加

（初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀） 拥堵沉淀：颗粒浓度大，彼其间发生干扰，分层

（高浊水、二沉池、污泥浓缩池）

紧缩沉淀：颗粒间彼此挤压，基层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥取得浓缩。

第2节 自由沉淀(discrete particle settling)

一、颗粒沉速公式（Stokes’ law）

假设沉淀的颗粒是球形

所受到的重力为F1= 1/6 ? d3 (?p - ?l ) g 所受到的水的阻力F2=CD ?l u2/2 ? d2/4

CD与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。 平衡时：F1＝F2

可取得沉速(terminal velocity)计算公式（对球形颗粒）：

对于非球形颗粒：

4g?p??lu?d

3CD??l

?：形状系数

CD与Re有关。 Re<1, CD= 24/Re

u?4g?p??ld3CD?l 1?p??lu?gd2 18? ?：水的动力粘度，Pa s

该公式难以反映实际，因为实际中颗粒大小不一，不是球形。 但能够了解u的影响因素。

另外，一般d难以测定，在层流区，颗粒过小。能够通过测定u，算出d（注意是名义上的）。

二、颗粒沉淀实验

h

t=0 t=ti

1. 在ti时，从底部取样，测定Ci 2. 计算

ti? ui = h/ti Ci ? pi = Ci/C0

pi：沉速小于ui的颗粒占全数颗粒的比重 3. p－u 曲线（颗粒粒度散布曲线） p u=h/t

4.颗粒去除率

在t0 时， u?u0 的颗粒全数去除 u

p0P?(1?p0)?1/u0?uidpi0通过实验可绘制以下曲线：

E-t 曲线 E－u曲线（与水深无关）

中部取样法：

P= (C0-C)/C0 *100%

三、理想沉淀池 假设：

1． 颗粒为自由沉淀

2． 水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等。 3． 颗粒到底就被去除。

水平流速v=Q/(h0 B) B: 池宽

考察极点，流线III：正好有一个沉降速度为u0的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度。 u?u0的颗粒能够全数去除 u

q=Q/A =u0 表面负荷或溢流率

对于颗粒沉速小于u0的颗粒来讲，去除率为 E＝ui/u0 = ui/(Q/A)

由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与其它因素（如水深、