第三章沉淀与澄清+第四章 气 浮FlotationWord文档格式.docx
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可得到沉速(terminalvelocity)计算公式(对球形颗粒):
对于非球形颗粒:
f:
形状系数
CD与Re有关。
Re<
1,CD=24/Re
m:
水的动力粘度,Pas
该公式难以反映实际,因为实际中颗粒大小不一,不是球形。
但可以了解u的影响因素。
此外,一般d难以测定,在层流区,颗粒太小。
可以通过测定u,算出d(注意是名义上的)。
二、颗粒沉淀实验
1.在ti时,从底部取样,测定Ci
2.计算
tiÞ
ui=h/ti
CiÞ
pi=Ci/C0
pi:
沉速小于ui的颗粒占全部颗粒的比重
3.p-u曲线(颗粒粒度分布曲线)
4.颗粒去除率
在t0时,u³
u0的颗粒全部去除
u<
u0的颗粒部分去除
hi/h=uit0/(u0t0)=u/u0
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/(h0B)B:
池宽
考察顶点,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。
u³
u0的颗粒可以全部去除
u0的颗粒只能部分去除
去除率为E=ui/u0=ui/(Q/A)
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、池长、水平流速、沉淀时间)无关。
(Hazen理论,1904年)
但实际沉淀池是偏离理想沉淀池。
从上式反映以下两个问题:
1)E一定,ui越大,表面负荷越大,或q不变但E增大。
ui与混凝效果有关,应重视加强混凝工艺。
2)ui一定,增大A,可以增加产水量Q或增大E。
当容积一定时,增加A,可以降低水深――“浅层理论”。
第3节絮凝沉淀(flocculentsettling)
一、特点
在沉淀过程中,颗粒变大,沉淀变大。
悬浮物的去除率不仅与沉速有关,而且与深度,时间有关。
无理论描述公式,只能通过沉淀实验预测沉淀效果。
二、沉淀实验
沉淀柱高度=实际沉淀池深度
1)在时间ti,不同深度测Ci
2)计算各深度处的颗粒去除百分率p=(C0-Ci)/C0*100%
3)绘制去除百分率等值线
4)计算颗粒去除率
方法1:
按自由沉淀来类推(参考图16-9)
方法2:
中部取样法
P=(C0-C)/C0*100%C:
h/2处的浓度
三、沉淀效率、表面负荷和停留时间之间的关系
要求一定的去除率----设计停留时间和表面负荷
假定不同的水力停留时间t------计算总去除率P
得出相应的表面负荷q
绘制三者之间的关系曲线
注意:
曲线与水深有关。
第4节拥挤沉淀(Hindered(Zone)settling)
发生在SS浓度较高的情况
分层沉淀,出现清水-浑水交接面
出现4个区,参见图16-2。
A:
清水区
B:
等浓度区(与原水颗粒浓度相同)或称受阻沉降层
颗粒沉速等于界面(1-1面)沉降速度,等速下降(Vs)
C:
变浓度区
颗粒浓度由小变大
D:
压实区
颗粒沉速从大――小
悬浮物缓慢下沉是这一区内悬浮物缓慢压实过程
界面(2-2面)以一定速度上升
沉淀开始,1-1面下降,2-2面上升
当t=tc时,1-1面和2-2面相遇时,临界沉降点
当再延长沉降时间,污泥层就会发生压实。
分区的条件:
最大颗粒粒径/最小颗粒粒径<
6
发生在:
混凝后的矾花(>
2-3g/L)
活性污泥>
1g/L
高浓度泥沙>
5g/L
二、沉降过程曲线
以1-1界面的高度为坐标,可以作出沉降过程曲线。
b-c的斜率代表1-1界面的等速沉降
Cc为临界点
最后压实高度为H¥
●沉降过程曲线的相似性,与水深无关(当原水颗粒浓度一样时)。
OA1/OA2=OB1/OB2
由一个水深的沉降过程曲线可以作出其它水深条件下的曲线
证明见:
Kynch理论
●界面沉降速度Vs与颗粒浓度有关
Vs=f(C)
对于活性污泥
Vs=ac-n(n>
1)
●临界点图解近似求解法
第5节沉淀池
一、分类
平流式
竖流式
辐流式
斜流式
二、平流式沉淀池
进水区、沉淀区、存泥区、出水区
1.构造
1)进水区
流量均匀分布
可采用配水孔或者缝
给水中,通常采用穿孔花墙v<
0.15-0.2m/s
2)沉淀区
水力条件要求:
减少紊动性:
紊动性指标Re=vR/nn:
运动粘度
提高稳定性:
弗劳德数Fr=v2/Rg(Fr高,表明对温差、密度差异重流和风浪的抵抗能力强。
同时满足的只能降低水力半径R,措施是加隔板
L/B>
4,L/H>
10
水流速度的控制也很重要
适宜范围:
10-25mm/s(给水)
5-7mm/s(污水)
3)出水区
出水均匀。
通常采用:
溢流堰(施工难)
三角堰(对出水影响不大)
淹没孔口(容易找平)
控制单位堰长的出水量:
给水:
<
500m3/(md)
初沉:
2.9L/(ms)
二沉:
1.5-2.9L/(ms)
4)存泥区及排泥措施
●泥斗排泥
靠静水压力1.5–2.0m,下设有排泥管
多斗形式,可省去机械刮泥设备(池容不大时)
●机械排泥
带刮泥机,池底需要一定坡度
虹吸吸泥车
2.设计计算
1)设计参数的确定
✧u0或T0
由沉淀实验得到选u0时,絮凝性颗粒-----池深要与实验柱高相等
选T0时,无论颗粒的性质如何-------池深要与实验柱高相等
考虑水流的影响
u设=u0/1.25-1.75T设=1.5-2.0T0
在数值上,q设=u设
根据经验:
q设(m3/m2h)T设(h)
给水处理(混凝后)1-21-3
初次沉淀池1.5-31-2
二次沉淀池(生物膜法后)1-21.5-2.5
(活性污泥法后)1-1.51.5-2.5
2)设计计算
✧以q来计算
A=Q/q设
L=3.6vT;
T:
水力停留时间
水流流速v=10-25mm/s(给水)
宽度B=A/L
✧以T来计算
计算有效体积V=QT
选池深H(3.0-3.5m)
计算B=V/(LH)L=3.6vT
校核水流的稳定性,Fr=10-4~10-5之间。
二、竖流式沉淀池
水流上升速度v
颗粒沉速>
v,下沉
£
v,沉不下来
根据沉淀实验得u0---u设;
v设≤u设
沉淀去除率=1-p0
无沉淀资料时,对于生活污水,v设=1.5-3m/h,T设=1–2.0h
由v设→A=Q/v设注意:
A的算法
→直径
由T设→H=v设T设
/H<
3,使水流接近竖流,<
10m
中心管的流速不宜太大,<
30mm/s
适用于小水深,池深大,但沉淀效果较差
排泥方便,占地小。
三、幅流式沉淀池
1.中央进水幅流式
带刮泥机:
中央驱动式
周边驱动式(使用较多)
=20-30mm,>
16mm
适用于大水量,但占地大,机械维修,配水条件差
由于水流速度由大――小
颗粒沉降轨道是曲线。
计算:
由q设――A=Q/q设
H=u设T设
u设:
1.5-3m/h;
T设:
1.5-2.5h
2.向心幅流式
周边进水――中心进水:
进水断面大,进水易均匀
周边进水――周边出水
向心式的表面负荷可提高约1倍。
四、斜板(管)沉淀池
1.原理
沉淀效率=ui/Q/A
在原体积不变时,较少H,加大A,可以提高沉淀效率或提高Q
Þ
浅层理论
1904年Hazen提出
1945年Camp认为池浅为好
1955年多层沉淀池产生(Fr和Re可以同时满足)
1959年日本开始应用斜板
1972年中国汉阳正式应用
断面形状:
圆形、矩形、方形、多边形
除园性以外,其余断面均可同相邻断面共用一条边。
水力半径R>
d/3---------斜板
R≤d/3--------斜管
斜管比斜板的水力条件更好。
材质:
轻质,无毒
纸质蜂窝、薄塑料板(硬聚氯乙烯、聚丙烯)
2.构造
1)异向流
异向流基本参数:
q=60度,L=1-1.2m
板间距50-150mm
清水区0.5-1.0m
布水区0.5-1.0m
u0=0.2-0.4mm/s,v£
3mm/s
Q设=hu0(A斜+A原)h:
0.6-0.8,斜板效率系数;
A斜:
斜板在水平面的投影面积
2)同向流
水流促进泥的下滑,斜角可减少到30-40度
沉淀效果提高,但构造比较复杂,使用少
Q设=hu0(A斜-A原)
3)横向流
使用少,结构和平流式沉淀池较接近,易于改造,但水流条件差(Re大),难支撑
Q设=hu0A斜
3.优缺点
优点:
沉淀面积增大,水深降低,产水量增加
q=9-11m3/(m2h)
平流式q<
2m3/(m2h)
层流状态Re<
200,平流式>
500
缺点:
停留时间短(几分钟),缓冲能力差
对混凝要求高
耗材,有时堵,常用于给水处理,和污水隔油池
五、沉砂池
原理与沉淀池相同。
功能:
去除比重较大的无机颗粒(如泥沙、煤渣等)
保证措施:
流速控制
常用的有:
平流沉砂池、曝气沉砂池
平流式沉砂池:
最大流速0.3m/s,最小流速0.15m/s
最大流量时的停留时间不少于30s,一般30-60s
曝气沉砂池:
旋流速度:
0.25-0.3m/s
最大流量时的T:
1-3min,水平流速:
0.1m/s
第6节澄清池(Clarifier)
污泥再悬浮起来,池中保持大量矾花,脱稳胶体靠接触凝聚粘附在活性泥渣上。
®
(混合)
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