第10章沉淀与上浮1-2节

1、1第十章第十章沉淀与上浮沉淀与上浮 2第一节第一节 概概 述述 1 1、沉淀的定义、沉淀的定义 悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离的过程称为悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离的过程称为沉淀沉淀。实现悬浮颗粒与水分离的构筑物或设备称为实现悬浮颗粒与水分离的构筑物或设备称为沉淀池沉淀池。 (1) (1) 当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。 沉沉 淀淀 (2) (2) 当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。 上上 浮浮 3 2 2、沉淀去除的对象及构筑物、沉淀去除的对象及构筑物 砂粒砂粒 化学沉淀化学沉淀 混

2、凝絮体混凝絮体 生物污泥生物污泥 污泥浓缩污泥浓缩 沉砂池沉砂池浓缩池浓缩池沉淀池沉淀池4 3 3、位置及作用、位置及作用 A A、作为处理系统的主体；、作为处理系统的主体； B B、工艺流程主体处理单元之前、工艺流程主体处理单元之前预处理；预处理； C C、工艺流程主体处理单元之后；、工艺流程主体处理单元之后； D D、污泥处置。污泥处置。（1 1）城市污水处理工艺）城市污水处理工艺: :污水污水格栅格栅沉砂池沉砂池初沉池初沉池好氧好氧二沉池二沉池排水排水浓缩池浓缩池消化消化污水污水格栅格栅沉砂池沉砂池初沉池初沉池好氧好氧二沉池二沉池排水排水浓缩池浓缩池消化消化5（2 2）高浓度有机废水处理

3、工艺）高浓度有机废水处理工艺: :废水废水沉淀沉淀调节池调节池厌氧厌氧沉淀池沉淀池好氧好氧沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水废水废水沉淀沉淀调节池调节池厌氧厌氧沉淀池沉淀池好氧好氧沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水（3 3）含铬废水处理工艺：）含铬废水处理工艺：药剂药剂废水废水混合反应池混合反应池沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水药剂药剂废水废水混合反应池混合反应池沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水6 (1)(1)自由沉淀自由沉淀 水中悬浮物颗粒水中悬浮物颗粒浓浓度度低，呈低，呈离散离散状态；状态；互互不干扰不干扰，各自完成沉淀，各自完成沉淀过程。颗粒在下沉过程过程。颗

4、粒在下沉过程中的中的形状、尺寸、密度、形状、尺寸、密度、不发生变化。不发生变化。 例如例如：沉砂池沉砂池 4 4、沉淀类型、沉淀类型 根据根据悬浮颗粒的性质悬浮颗粒的性质及其及其浓度的高低浓度的高低，沉淀可分为，沉淀可分为四种类型：四种类型：7 ( (2)2)絮凝沉淀絮凝沉淀 水中悬浮物浓度不高，水中悬浮物浓度不高，但有但有絮凝絮凝性能。在沉淀过程性能。在沉淀过程中互相碰撞发生中互相碰撞发生凝聚凝聚，其其粒粒径和质量径和质量均随沉淀距离增加均随沉淀距离增加而增大，沉淀速度加快。而增大，沉淀速度加快。 例如：例如：二沉池；二沉池； 混凝沉淀。混凝沉淀。8 (3)(3)拥挤沉淀拥挤沉淀( (分层沉

5、淀分层沉淀) ) 水中水中悬浮物浓度较高悬浮物浓度较高，颗，颗粒下沉受到周围其它颗粒的粒下沉受到周围其它颗粒的干干扰扰，沉速降低，颗粒碰撞互相，沉速降低，颗粒碰撞互相 “凝聚凝聚”而共同下沉，形成一而共同下沉，形成一明显的泥、水界面。明显的泥、水界面。沉淀过程沉淀过程实质是实质是泥、水界面泥、水界面下降的下降的过程，过程，沉淀速度为界面下降速度沉淀速度为界面下降速度。 如：如：二沉池的上部；二沉池的上部； 污泥浓缩池上部污泥浓缩池上部。9 (4)(4)压缩沉淀压缩沉淀 当悬浮物浓度很高、颗当悬浮物浓度很高、颗粒互相接触、互相支承，在粒互相接触、互相支承，在上层颗粒的重力作用下将下上层颗粒的重力

6、作用下将下层颗粒间的水挤出，使颗粒层颗粒间的水挤出，使颗粒群浓缩群浓缩。 例如：例如：二沉池污泥斗二沉池污泥斗; ; 浓缩池底部。浓缩池底部。10第二节第二节 自由沉淀自由沉淀一、自由沉淀的假定条件一、自由沉淀的假定条件 实际中水流状态、悬浮物的大小、形状、性质是十实际中水流状态、悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，分复杂的，在水中自由沉降过程的在水中自由沉降过程的动力学本质动力学本质，进进行如下假定行如下假定： 颗粒为球形，沉淀过程中大小、形状和质量均不颗粒为球形，沉淀过程中大小、形状和质量均不发生变化；发生变化； 液体为静止状态；液体为静止状态； 颗粒沉淀不受容器器壁影响；颗粒沉淀不受容

7、器器壁影响； 颗粒沉淀仅受重力和颗粒沉淀仅受重力和水的作用水的作用。作用方式？作用方式？11二、自由沉淀速度二、自由沉淀速度 (1) 颗粒在静水中的受力情况颗粒在静水中的受力情况 重力：重力： 浮力：浮力： 阻力：阻力： F2 浮力F3 阻力F1 重力gdFS3161gdF3261223uAF 式中：式中：s,表示颗粒及水的密度表示颗粒及水的密度 g重力加速度重力加速度 A颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒，颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒，A=d2/4 u颗粒沉速颗粒沉速 阻力系数，它是阻力系数，它是雷诺数雷诺数（ ）和）和颗粒形状颗粒形状的函数。的函数。 水的粘度水的粘度udRe

8、12 (2)(2)颗粒在静水中的运动情况颗粒在静水中的运动情况 在静水中悬浮颗粒在静水中悬浮颗粒开始沉淀时开始沉淀时，因受重力作用而产生加速运动，同因受重力作用而产生加速运动，同时水的阻力也逐渐增大。时水的阻力也逐渐增大。 经一很短时间后经一很短时间后，当，当阻力阻力F F3 3增增大到与颗粒的大到与颗粒的“重力重力F F1 1和和浮力浮力F F2 2之差之差”相等时，颗粒作相等时，颗粒作等速下沉运动等速下沉运动。 等速沉淀的速度常称等速沉淀的速度常称沉淀末速沉淀末速度度，简称，简称沉速沉速。 F2 浮力F3 阻力F1 重力13 (3)颗粒沉淀速度颗粒沉淀速度在等速沉淀情况下，在等速沉淀情况下，F F1 1-F-F2 2=F=F3 3，即，即: :23326161uSAgdgd水流状态：水流状态： 层流状态：层流状态：Re1时，时， Stokes 式式 过渡状态：过渡状态：1Re103 时，时， Fair式式 紊流状态：紊流状态：103Re时，时，u0,u0,颗粒下沉；颗粒下沉； 当当s s时，时，u0,u20md20m的