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1、第第3章章废水的物理处理废水的物理处理沉淀沉淀精选ppt重力别离是依靠废水中悬浮物密度与水密度不重力别离是依靠废水中悬浮物密度与水密度不同这一特点来别离废水中固体悬浮物的方法。同这一特点来别离废水中固体悬浮物的方法。当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物下，悬浮物下沉形成沉淀物(sludge)(sludge)。当悬浮物。当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面形成浮渣形成浮渣scumscum，通过收集沉淀物与浮渣，通过收集沉淀物与浮渣，使废水得到净化的过程就是重力别离的方法。使废水
2、得到净化的过程就是重力别离的方法。精选ppt 重力别离法又分为：重力别离法又分为：沉降法沉降法(settlement)(settlement)上浮法上浮法(floating)(floating)重力别离可以除去的污染物：重力别离可以除去的污染物：悬浮物悬浮物(SS)(SS)：包括有机悬浮物和无机悬浮物：包括有机悬浮物和无机悬浮物油类物质油类物质(oil and grease)(oil and grease)：包括浮油和乳：包括浮油和乳化油化油精选ppt2.沉降在废水处理系统中的作用沉降在废水处理系统中的作用(1)(1)在一级处理的废水处理系统中，沉降是主要在一级处理的废水处理系统中，沉降是主要
3、 处理工艺，废水处理效果的上下，根本取决处理工艺，废水处理效果的上下，根本取决 于沉淀池的沉淀效果。于沉淀池的沉淀效果。(2)(2)在二级处理的废水处理系统中，沉降具有多在二级处理的废水处理系统中，沉降具有多 种功能。种功能。在在生生物物处处理理设设备备前前设设初初次次沉沉淀淀池池，以以减减轻轻后后继继处处理理设设备备的的负负荷荷，保保证证生生物物处处理理设设备备净净化化功功能能的的正常发挥。正常发挥。在在生生物物处处理理设设备备后后设设二二次次沉沉淀淀池池，用用以以别别离离生生物物污泥，使处理水得到澄清。污泥，使处理水得到澄清。(3)(3)污泥处理阶段的污泥浓缩污泥处理阶段的污泥浓缩精选pp
4、t2沉降过程的分类根根据据废废水水中中可可沉沉降降物物质质颗颗粒粒的的大大小小、凝凝聚聚性性能能的的强强弱弱及及其其浓浓度度的的上上下下，按按观观察察到到的的现现象象可可把把沉沉降降可可分分为四种类型：为四种类型：自由沉降自由沉降絮凝沉降絮凝沉降集团沉降集团沉降(成层沉降、干预沉降成层沉降、干预沉降压缩沉降压缩沉降精选ppt自由沉降自由沉降的特点的特点发生条件：发生条件：废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚性时发生的。性时发生的。特征：特征：沉降过程中，固体颗粒不改变形状和尺寸，沉降过程中，固体颗粒不改变形状和尺寸，也不互相粘合，各自独立地完成沉降过
5、程。也不互相粘合，各自独立地完成沉降过程。颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后保持颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后保持 不变。不变。现象：现象：实验时可观察到水是从上到下逐步变清的实验时可观察到水是从上到下逐步变清的。精选ppt自由沉降过程示意图自由沉降过程示意图液面液面t=0时时t=t1时时t=t2时时t=无穷大时无穷大时在搅拌的作用下分布均匀随着沉降的进行，上部变清到一定到一定时间，时间，沉降完沉降完成。成。精选ppt絮凝沉降絮凝沉降的特点的特点发生条件：发生条件：固体浓度也不高，但具有凝聚性是发生的。固体浓度也不高，但具有凝聚性是发生的。特征：特征：在沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合，结
6、在沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合，结 合成较大的絮凝体而沉降；合成较大的絮凝体而沉降；沉降的过程中颗粒的尺寸不断变化；颗粒的沉降的过程中颗粒的尺寸不断变化；颗粒的 沉降速度是变化的。沉降速度是变化的。现象：现象：水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象象。精选ppt成层沉降成层沉降的特点的特点发生条件：发生条件：废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生的。废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生的。特征：特征：每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰，沉速每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰，沉速有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个有所
7、降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。现象：现象：实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，沉实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，沉降的过程实际上是该界面下沉的过程。降的过程实际上是该界面下沉的过程。精选ppt压缩沉降压缩沉降的特点的特点发生条件：发生条件：废水中悬浮物的浓度很高时发生的。废水中悬浮物的浓度很高时发生的。特征：特征：此时固体颗粒互相接触，互相支承，在此时固体颗粒互相接触，互相支承，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓中的液
8、体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。缩。现象：现象：粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群局部比成层沉降时密集，界面的沉降群局部比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。速度很慢。精选ppt3.1.2 颗粒自由沉降速度确实定颗粒自由沉降速度确实定1.Stokes公式公式计算颗粒沉降速度计算颗粒沉降速度(terminalsettlingvelocity)的假设：的假设：1颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉降过程中其大小、形状和质量等均不变；沉降过程中其大小、形状和质量等均不变；2水处于静止状态；水处于静止状态；3颗粒沉降仅受重力和水的阻
9、力作用。颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用。精选ppt1212 式中：式中：F F1 1颗粒重力；颗粒重力；F F2 2 颗粒浮力；颗粒浮力；F F3 3 摩擦阻力；摩擦阻力；VV颗粒的体积；颗粒的体积；S S颗粒的密度；颗粒的密度；L L水的密度；水的密度；gg重力加速度。重力加速度。式中：式中：F F3 3水对颗粒的阻力；水对颗粒的阻力；阻力系数；阻力系数；A A自由颗粒的投影面积自由颗粒的投影面积；u u颗粒在水中的运动速度，颗粒在水中的运动速度，即颗粒沉速。即颗粒沉速。悬悬浮浮颗颗粒粒在在水水中中的的受受力力分分析析1.悬浮颗粒在水中受到的力悬浮颗粒在水中受到的力F2.水对自由颗粒的阻力水
10、对自由颗粒的阻力精选ppt当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的黏滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层流状态。在层流状态下，=24/Re，带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式亦称斯托克斯定律：式中式中:水的动力黏度。水的动力黏度。精选pptStokes公式公式式中：式中：u颗粒的沉降速度颗粒的沉降速度,m/s；s、L分别表示颗粒及水的分别表示颗粒及水的密度，密度，kg/m3g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。精选pptStokes公式说明的问题公式说明的问题1颗粒与水的密度差颗粒
11、与水的密度差sL愈大，它的沉速也愈大，愈大，它的沉速也愈大，成正比关系。成正比关系。当当sL时时u0，颗粒下沉；，颗粒下沉；当当sL时时,u0，颗粒上浮；，颗粒上浮；当当s=L时，时，u=0，颗粒既不下沉，颗粒既不下沉也不上浮。也不上浮。精选pptStokes公式说明的问题公式说明的问题2 2水水的的粘粘度度愈愈小小，沉沉速速愈愈快快，成成反反比比关关系系。因因粘粘度度与与水水温温成成反反比比，故故提提高高水水温温有有利利于于沉沉降。降。精选pptStokes公式说明的问题公式说明的问题3 3颗粒直径愈大，沉颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。速愈快，成平方关系。因此随粒度的下降，因此随粒度的
12、下降，颗粒的沉降速度会迅颗粒的沉降速度会迅速降低。速降低。精选ppt2.自由沉降去除率确实定 目的：颗粒自由沉降虽然能够计算，但其计算公式推导过程有许多假设，实际情况与这些假设相差较大，因此实际沉降要复杂得多，需要通过试验才能确定设计沉淀池的参数。精选ppt自由沉降去除率确实定实验自由沉降试验所用的自由沉降试验所用的沉降柱沉降柱(settling column)示意图示意图 每次试验用每次试验用57个相个相相同的沉降柱相同的沉降柱溢流口溢流口取样口取样口精选ppt试验步骤：试验步骤：1根据废水的性质和希望到达的去除率根据废水的性质和希望到达的去除率估计所估计所需的总沉降时间、沉降时间间隔和取样
13、需的总沉降时间、沉降时间间隔和取样的次的次数。把沉降柱编号写在记录表中。数。把沉降柱编号写在记录表中。一般为一般为57次，取样太多，测定所需的时间次，取样太多，测定所需的时间和费用高，数据处理也麻烦，次数太少那和费用高，数据处理也麻烦，次数太少那么准确性差。然后确定所需沉降柱的数目；么准确性差。然后确定所需沉降柱的数目；精选ppt(2(2 将待测废水搅拌均匀，参加到各沉降柱中将待测废水搅拌均匀，参加到各沉降柱中 直至水从上部溢流口溢出为止，测定原始直至水从上部溢流口溢出为止，测定原始 浓度浓度 c0 c0；3 3搅拌均匀后开始计时，并按确定好的时间搅拌均匀后开始计时，并按确定好的时间 间隔，顺
14、序从不同的沉降柱取样口取样，间隔，顺序从不同的沉降柱取样口取样，分分别别测测定定相相应应的的悬悬浮浮物物浓浓度度c1c1、c2c2、c3 c3 cncn。把结果添入记录表中；沉降柱把结果添入记录表中；沉降柱精选ppt4 4计计算算各各沉沉降降时时间间的的沉沉降降速速度度ui=H/tiui=H/ti。它它的的意意 义义是是在在时时间间titi内内能能沉沉降降H H高高度度的的最最小小颗颗粒粒的的沉沉 降速度；沉降柱降速度；沉降柱 表表5 5计计算算剩剩余余固固体体分分数数x,x,xi=ci/c0 xi=ci/c0，它它的的意意义义是悬是悬 浮浮物物中中沉沉降降速速度度小小于于uiui的的颗颗粒粒
15、占占悬悬浮浮物物总总量的量的 分数。表分数。表 因因为为在在沉沉降降titi时时间间时时，悬悬浮浮物物中中沉沉降降速速度度大大于于uiui的的颗颗粒粒已已全全部部沉沉降降过过了了取取样样口口，而而沉沉降降速速度度小小于于uiui的的颗颗粒粒的的浓浓度度不不变变。所所得得数数据据见见下下表。表表。表精选ppt试验记录用表格沉降柱编号沉降柱编号123n沉降时间沉降时间/mint1t2t3tn试样固体浓度试样固体浓度/（mg/L）c1c2c3cn沉降速度沉降速度/（m/s）ui=H/tiu1u2u3un剩余固体分数剩余固体分数xi=ci/c0 x1x2x3xn沉淀效率沉淀效率E1E2E3En精选pp
16、t绘制E-tu0=H/t对于uu0的颗粒，在t时间内能全部去除；对于uu0的颗粒，局部被去除。总去除率为上述两种颗粒去除率之和。以P0表示uu0颗粒量占总悬浮物量的分率，被去除的uu0颗粒量占总悬浮物量的分率为(1-P0)。以dP表示uu0颗粒中某一微小粒径范围占总悬浮物量的分率，其中能被去除的局部占u/u0，这种粒径范围的颗粒中能被去除的局部占总悬浮物量的分率为u/u0dP。在t时间内悬浮固体的总沉降效率E为:精选ppt6以沉降速度以沉降速度u为横坐标，为横坐标，x为纵坐标为纵坐标作作图，得到以下图所示曲线：图，得到以下图所示曲线：xx0u0u精选ppt7 7按下式求出指定沉降速度按下式求出指定沉降速度u0u0或指定沉降时间或指定沉降时间 t0(u0=H/t0)t0(u0=H/t0)悬浮物的总去除率悬浮物的总去除率EtEtX0-X0-指定沉降速度指定沉降速度u0u0时剩余固体分数；示意时剩余固体分数；示意(1-x0)-(1-x0)-是是沉沉降降速速度度大大于于u0u0的的颗颗粒粒的的去去除除率率,也也称称为为表表观观去去除率除率apparent removal rate)appare
