净水工程第7讲-07环境.ppt

第4章沉淀 4 1杂质颗粒在静水中的沉降4 2平流式沉淀池4 3斜板与斜管沉淀池4 4澄清池 4 2平流沉淀池 为了研究杂质被去除的规律提出了理想沉淀池的概念 沉淀区的假设 1 进水均匀分布于沉淀区 水流的水平流动速度始终不变 2 进水中杂质均匀地分布于沉淀区始端 发生的是等速自由沉淀 3 颗粒沉到池底即被去除 无返混现象发生 4 2平流沉淀池 池长 宽 高分别为 L B H 进入沉淀区的水流量为Q 水流速度为 粒径均一的杂质颗粒在理想沉淀池中的沉淀情况设某杂质颗粒的沉速为 u0 其运动轨迹为倾斜的直线 满足 运动轨迹 这一粒径的杂质颗粒能全部沉淀 对应的沉速u0 称为截留沉速 表面负荷 单位沉淀池面积上承受的水流量 4 2平流沉淀池 按具有截流沉速为u0的颗粒的沉降曲线AB 找出近似关系 即 表面负荷是一种通量的概念 m3 m2h 与截留沉速 m h 相等 4 2平流沉淀池 得 颗粒沉淀轨迹为直线 是水平速度和垂直速度的合成 有 三种运动轨迹 轨迹 的颗粒的沉速为 u0沉速u u0的颗粒 杂质颗粒的沉降轨迹应该是更陡的直线 可全部沉淀下来 沉速u u0的颗粒 沉降轨迹平缓 可部分去除 位于池底以上高度为h以下的颗粒可去除 在h以上的不能被去除 沉淀效率 h H 4 2平流沉淀池 沉速为u0的颗粒的沉降时间为 沉速为u的颗粒 在高度为h的沉降时间为 沉速u u0的颗粒的沉淀效率 h H u u0沉速u u0的杂质颗粒只能部分沉淀 沉淀效率等于沉速与截留沉速的比值 4 2平流沉淀池 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 对于粒径组成不同的杂质颗粒的沉淀效率的计算 非凝聚性颗粒特征 沉降过程中粒径尺寸 沉速不变 颗粒的沉降速率 其可用沉降柱试验得到试验装置 圆筒 直径100 200mm 高度 与沉淀池等高 取样口的高度 h沉速为u颗粒浓度为C的均匀颗粒沉降过程 在不同沉淀时刻 取样口取样测定颗粒浓度 3 10 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 在初始时刻t 0 水中悬浮颗粒在整个水深中均匀分布 取样口测出颗粒原始浓度为C 在时刻t H u 水面颗粒下沉的距离h uth 深度内无杂质颗粒 取样口浓度为C在时刻t H u 水面颗粒沉至取样口 取样口及其以上水层无杂质颗粒 取样口浓度为0 图中的倾斜的直线为 颗粒的沉降过程线 斜率 颗粒沉速 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 水中颗粒不均匀的 假定粒径是连续变化的 可将颗粒按粒径划分成许多组分 划分的足够小 每一个组分的颗粒可看成均匀的 设颗粒总浓度为C0 各组分浓度为 C1 C2 Cn颗粒沉速为 u1 u2 un 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 t 0 水中颗粒在整个水深中均匀分布 颗粒浓度为C0 颗粒总浓度 取样口颗粒浓度为C0 在沉淀时间ti 沉速 ui的颗粒 沉降到取样口以下 水样中颗粒浓度为0 沉速 ui的颗粒没有沉到取样口下 取样口浓度 CI CI 1 Cn 水中剩余颗粒浓度 P u绘制出颗粒沉降积累曲线可进行沉淀效率的计算 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 将水中杂质划分成许多微小的组分 各组分的沉速为 各组分的质量在总质量中所占比例为 P1 P2 Pn表示在取样口的水样中所剩余的颗粒浓度的比例 1 P1 1 P2 1 P 1 Pn分别代表取样口水样中颗粒去除的比例 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 对于水样中ui u0的颗粒 全部被去除 它们在总量中占的比例 1 P0对于水样中沉速为ui ui u0 的颗粒 Pi只能部分沉淀下来 其沉淀效率为 沉淀下的部分在总量中所占的比例 对沉速ui u0的所有组分相加 得沉速小于的各组分的总沉淀量在总量中所占的比例 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 如果组分划分的足够小 可写成积分式 沉淀区的总沉淀效率为 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 理想沉淀区的沉淀效率只与截流沉速有关 即只与表面负荷有关 与其他工艺参数无关 当处理水量一定时 只与沉淀池的表面积有关 4 2 2 非凝聚性颗粒的静水沉淀试验 即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 1 一定 ui越大 表面负荷越大 或q不变 ui越大 增大 与混凝效果有关 2 ui一定 增大A 可以增加产水量Q或增大 当容积一定时 增加A 可以降低水深 浅池理论 也能提高 例1 沉淀池去除效率的计算 确定沉淀池的去除效率 沉淀池的截留速度为 2m3 m2 h 水中所含颗粒的沉降速度分布如下表所示 绘出进水和出水的颗粒柱状图 例1 沉淀池去除效率的计算 解 制表计算各种颗粒尺寸的去除百分数 1 先计算平均颗粒沉降速度 如 0 0 5 2 0 25 2 对每个速度范围计算去除份额 即去除份额 vi v0 平均沉降速度 截留速度 0 25 2 0 125 若结果大于1 0 计1 0 因为这些颗粒将被全部去除 3 确定去除的颗粒数 即进水颗粒数乘去除百分数 4 计算剩余颗粒数 即进水颗粒数 去除的颗粒数 计算结果如下表 去除效率 总的去除百分数 394 75 500 78 95