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1、2 沉淀和澄清沉淀和澄清 沉淀沉淀 据悬浮物浓度及絮凝性能分为：据悬浮物浓度及絮凝性能分为： 自由沉淀自由沉淀 絮凝沉淀絮凝沉淀 拥挤沉淀（分层沉淀拥挤沉淀（分层沉淀/成层沉淀成层沉淀/区域沉淀）区域沉淀） 压缩沉淀压缩沉淀 1.自由沉淀自由沉淀 悬浮物浓度不高，颗粒沉淀过程中，彼悬浮物浓度不高，颗粒沉淀过程中，彼 此没有干扰，颗粒形状、尺寸、质量不此没有干扰，颗粒形状、尺寸、质量不 变，各自独立地完成沉淀过程，称为自变，各自独立地完成沉淀过程，称为自 由沉淀。由沉淀。 2.絮凝沉淀絮凝沉淀 悬浮物浓度较高，颗粒间发生碰撞产生悬浮物浓度较高，颗粒间发生碰撞产生 絮凝，沉淀过程中颗粒粒径、质量、
2、沉絮凝，沉淀过程中颗粒粒径、质量、沉 速增大。速增大。 3.拥挤沉淀拥挤沉淀 水中悬浮颗粒浓度提高到一定程度后发水中悬浮颗粒浓度提高到一定程度后发 生。颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，生。颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰， 沉速有所降低，颗粒结合成为一个整体，沉速有所降低，颗粒结合成为一个整体， 各自保持相对不变的位置共同下沉。各自保持相对不变的位置共同下沉。 4.压缩沉淀压缩沉淀 悬浮物浓度很高时发生。固体颗粒互相悬浮物浓度很高时发生。固体颗粒互相 接触，互相支承，在上层颗粒重力作用接触，互相支承，在上层颗粒重力作用 下，下层颗粒间隙中的水被挤出，固体下，下层颗粒间隙中的水被挤出，固体 颗粒群
3、被浓缩。颗粒群被浓缩。 自然沉淀自然沉淀 不加注混凝剂的沉淀过程。不加注混凝剂的沉淀过程。 混凝沉淀混凝沉淀 在水中投加混凝剂，使水中微小颗粒聚在水中投加混凝剂，使水中微小颗粒聚 集成较大的絮体，加速在水中的沉降。集成较大的絮体，加速在水中的沉降。 2.1悬浮颗粒在静水中的沉降悬浮颗粒在静水中的沉降 2.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀悬浮颗粒在静水中的自由沉淀 2.1.2悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀 2.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀悬浮颗粒在静水中的自由沉淀 分析假设：分析假设： 颗粒为球形；颗粒为球形； 沉淀过程中颗粒的大小、沉淀过程中颗粒的大小、 形状、重量不
4、变；形状、重量不变； 颗粒在重力作用下沉淀，颗粒在重力作用下沉淀， 不受器壁和其它颗粒影不受器壁和其它颗粒影 响。响。 根据牛顿第二定律，得出根据牛顿第二定律，得出： dCguygDy 34粒径有关阻力系数，与液体密度颗粒密度dCDygRe公式适用条件公式适用条件 公 式名 称 Re范 围 阻 力 系 数CD 粒 径 范 围（mm） 沉速公式 斯 托克 斯 1（层流） 24/Re 0.0010.1 2 181gduyg 阿 兰 1 1000（ 过 渡 ） eR10 0.12.0 dguyyg31 22 )(2254 牛 顿 103 2.5104（ 紊 流 ） 0.4 2.0 dgyuyg 83
5、. 1 StokesStokes公式公式 式中：式中： u颗粒的沉降末速度，颗粒的沉降末速度， m/s； s、 分别表示颗粒及水分别表示颗粒及水 的密度，的密度，kg/m3 g重力加速度，重力加速度，m/s2 水的粘度，水的粘度，Pa s； d颗粒的粒径，颗粒的粒径，m。 18)(2dgusStokes公式说明的问题公式说明的问题 （1）颗粒与水的密）颗粒与水的密 度差（度差（ s ）愈大，）愈大， 沉速也愈大，成正沉速也愈大，成正 比关系。比关系。 18)(2dgusStokes公式说明的问题公式说明的问题 （2 2）水的粘度水的粘度 愈愈 小小，沉速愈快沉速愈快，成成 反比关系反比关系。因
6、粘度因粘度 与水温成反比与水温成反比，故故 提高水温有利于沉提高水温有利于沉 降降 18)(2dgusStokes公式说明的问题公式说明的问题 （3 3）颗粒直径愈大，颗粒直径愈大， 沉速愈快，成平方关沉速愈快，成平方关 系。系。 18)(2dgus2.1.2悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀 发生条件：发生条件： 水中含砂量很大，或水中凝聚性颗粒浓水中含砂量很大，或水中凝聚性颗粒浓 度达到一定数量。度达到一定数量。 基本特征：基本特征： 沉淀过程中浑液面不断下降。沉淀过程中浑液面不断下降。 拥挤沉淀沉降过程示意图拥挤沉淀沉降过程示意图 A澄清区；澄清区；B等浓度区；等浓度区
7、；C变浓度区；变浓度区；D 压实区压实区 2.2平流式沉淀池平流式沉淀池 理想沉淀池基本假设：理想沉淀池基本假设： 颗粒处于自由沉淀状态。颗粒处于自由沉淀状态。 水流沿水平方向作等速流动。水流沿水平方向作等速流动。 颗粒沉到池底即认为被去除。颗粒沉到池底即认为被去除。 理想沉淀池工作状态 污泥区进水区 出水区沉淀区理想沉淀池中，原水水平流速为理想沉淀池中，原水水平流速为 ： 不同的颗粒在沉淀池中具有不同的运动轨迹。不同的颗粒在沉淀池中具有不同的运动轨迹。 理想沉淀池工作状态 污泥区进水区 出水区沉淀区直线直线I 直线直线 直线直线 理想沉淀池工作状态 污泥区进水区 出水区沉淀区直线直线I：沉速
8、大于：沉速大于u0 。 直线直线：沉速小于：沉速小于u0 。 直线直线：颗粒的相应沉速为：颗粒的相应沉速为u0 。 理想沉淀池工作状态 污泥区进水区 出水区沉淀区理想沉淀池工作状态 污泥区进水区 出水区沉淀区AQ BLQ Lvhu0 0颗粒的去除百分比颗粒的去除百分比E： ui u0 ，E=100%； ui u0，E=？ 理想沉淀池工作状态 污泥区进水区 出水区沉淀区00uu hhEii悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与 沉淀池的表面负荷有关而与其他因素如沉淀池的表面负荷有关而与其他因素如 水深、池长、水平流速和沉淀时间均无水深、池长、水平流速和沉淀时间均无
9、关。关。 00uu hhEiiAQu 0AQuEi /设设pi为所有小于为所有小于ui 的颗粒重量占全部颗粒的颗粒重量占全部颗粒 重量的百分率；重量的百分率； dpi为具有沉速为具有沉速ui 的一种颗粒重量占原水的一种颗粒重量占原水 中全部颗粒重量的百分率；中全部颗粒重量的百分率； 这种颗粒能够在沉淀池中去除的百分率这种颗粒能够在沉淀池中去除的百分率 应为应为 ： iidpuu0所有沉速小于所有沉速小于u0 的颗粒去除率应为：的颗粒去除率应为： 沉速大于和等于沉速大于和等于u0的颗粒的去除率为：的颗粒的去除率为： 1-p0 理想沉淀池总的去除率为：理想沉淀池总的去除率为： 000piidpuu
10、0000)1 (piidpuupP影响平流式沉淀池沉淀效果的因素影响平流式沉淀池沉淀效果的因素 一、实际水流状况对沉淀效果的影响一、实际水流状况对沉淀效果的影响 二、絮凝作用的影响二、絮凝作用的影响 一、实际水流状况对沉淀效果的影响一、实际水流状况对沉淀效果的影响 判别指标判别指标: 水流的紊动性水流的紊动性Re 水流的稳定性水流的稳定性Fr 降低降低Re数和提高数和提高Fr数的有效措施是减小数的有效措施是减小 水力半径。水力半径。 vRR eRgvFr2 二、絮凝作用的影响二、絮凝作用的影响 水中絮凝颗粒大小不一，具有不同沉速，水中絮凝颗粒大小不一，具有不同沉速， 大沉速颗粒在沉淀过程中能追
11、上小沉速大沉速颗粒在沉淀过程中能追上小沉速 颗粒而引起絮凝（称为差降絮凝）。颗粒而引起絮凝（称为差降絮凝）。 平流式沉淀池的构造平流式沉淀池的构造 一进水区一进水区 穿孔墙配水穿孔墙配水 孔口流速不宜大于孔口流速不宜大于 0.150.2m/s； 洞口断面沿水流方洞口断面沿水流方 向渐次扩大。向渐次扩大。 穿孔墙二沉淀区二沉淀区 高度一般约高度一般约34m； 长宽比不小于长宽比不小于4，长深比宜大于，长深比宜大于10； 每格宽度每格宽度38m，不宜大于，不宜大于15m。 三出水区三出水区 出水口布置1-出水堰 2-淹没式孔口21一般采用溢流堰，堰口溢流率一般小于一般采用溢流堰，堰口溢流率一般小于
12、 300m3/m.d。 增加出水堰长度的措施出水支渠出水支渠四存泥区和排泥措施四存泥区和排泥措施 斗形底排泥斗形底排泥 穿孔管排泥穿孔管排泥 机械排泥：机械吸泥机或刮泥机，不考机械排泥：机械吸泥机或刮泥机，不考 虑存泥区，池底略有坡度以便放空。虑存泥区，池底略有坡度以便放空。 需存泥区，已不用需存泥区，已不用 2.3斜板斜板/斜管沉淀池斜管沉淀池 一、原理和工艺过程一、原理和工艺过程 在沉淀池有效容积一定的条件下，增加在沉淀池有效容积一定的条件下，增加 沉淀面积，可使颗粒去除率提高。沉淀面积，可使颗粒去除率提高。 AQuEi /L、v不变，池深不变，池深H越浅，越浅，U0越小；越小； 即可被沉
13、淀去除的悬浮颗粒粒径越小。即可被沉淀去除的悬浮颗粒粒径越小。 当当U0、V不变时？不变时？ vL UH0如进水深度分为三层，则长度只需原来的如进水深度分为三层，则长度只需原来的1/3 就可将沉速就可将沉速U0的颗粒去除；的颗粒去除； 通过缩小沉淀高度得到的。通过缩小沉淀高度得到的。 深为深为H/3，水平流速增大到，水平流速增大到3v，仍能将沉速，仍能将沉速U 的颗粒去除。的颗粒去除。 把沉淀池分成把沉淀池分成n层，可把处理能力提高层，可把处理能力提高n倍倍 浅池理论。浅池理论。 斜板和斜管沉淀池是通过在沉淀区倾斜斜板和斜管沉淀池是通过在沉淀区倾斜 放置板状和管状物所构成的沉淀池。放置板状和管状
14、物所构成的沉淀池。 二、分类二、分类 上向流上向流 斜管斜管 下向流下向流 平向流或横向流平向流或横向流 斜板斜板 上上 向向 流流 横横 向向 流流 下下 向向 流流 斜管沉淀池和异向流斜板沉淀池斜管沉淀池和异向流斜板沉淀池 斜板（管）呈斜板（管）呈600，长度通常为，长度通常为1.0m； 斜板净距一般为斜板净距一般为80100mm； 斜管管径通常采用斜管管径通常采用3040mm； 上部清水区保护高度不小于上部清水区保护高度不小于1.0m； 底部配水区高度不小于底部配水区高度不小于1.5m； 斜管材料通常为无毒聚氯乙烯或聚丙烯斜管材料通常为无毒聚氯乙烯或聚丙烯 薄塑料板制成的蜂窝状块体，块体
15、平面薄塑料板制成的蜂窝状块体，块体平面 尺寸不宜大于尺寸不宜大于1 *l m。 三特点三特点 沉淀效率高，停留时间短；沉淀效率高，停留时间短； 水力半径大大减小，雷诺数水力半径大大减小，雷诺数Re大为降低，大为降低， 弗劳德数弗劳德数Fr大为提高，水力条件好；大为提高，水力条件好； 单位面积产水量大大提高。单位面积产水量大大提高。 增加了沉淀面积，缩短了沉降距离增加了沉淀面积，缩短了沉降距离 水力条件的改善有利于沉淀效率的提高水力条件的改善有利于沉淀效率的提高 接触絮凝作用有利于沉淀效率的提高接触絮凝作用有利于沉淀效率的提高 斜管沉淀池，由于停留时间短，应用时斜管沉淀池，由于停留时间短，应用时 原水水质不宜太剧烈；原水水质不宜太剧烈； 处理效率高，沉泥量大，原水浊度较高处理效率高，沉泥量大，原水浊度较高 时，容易造成出水水质不稳定时，容易造成出水水质不稳定; 根据实践经验，适用的原水浊度不宜长根据实践经验，适用的原水浊度不宜长 期大于期大于1000度。度。
