文档介绍：自由沉淀 Discrete Settling 1 1概念概念?自由沉淀是发生在悬浮颗粒浓度不高时的一种沉淀类型; ?沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰,颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。?沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。?发生在沉砂池中的沉淀就是这种沉淀。 2 2自有沉淀的理论基础自有沉淀的理论基础?悬浮颗粒在水中的受力:重力、浮力重力大于浮力时,下沉; 重力等于浮力时,相对静止; 重力小于浮力时,上浮。?分析假设: 颗粒为球形; 沉淀过程中颗粒的大小、形状、重力等不变; 颗粒只在重力作用下沉淀,不受器壁和其他颗粒影响 3 3斯托克斯定律的推导?当颗粒所受外力平衡时,颗粒在水中受到的合力 Fg Fg 等于水对自由颗粒的阻力 F F D D ?式中: Fg—颗粒受到的合力; F D—水对颗粒的阻力; V——颗粒体积; λ—阻力系数; ρ S——颗粒密度; A—自由颗粒的投影面积; ρ L——水的密度; u S—颗粒沉速。 g——重力加速度。)( LS L Sg?????????????gVgVgVF)2/u(AλF 2SL D????? 4 4 可得)2/u(A)(gV 2SL LS?????????? 2 3π4 1π6 1dAdV??, 2/1LS S L3 d)(g4u????????????????因为当颗粒粒径较小、沉速小时,颗粒主要受水的黏滞阻力作用,惯性力忽略不计,颗粒运动处于层流状态。则λ=24/ Re ,带入式中,整理得: 5 5 2LSS18 1dgu????????斯托克斯定律由上式可知颗粒沉降速度 u s与下述因素有关: ①ρ s-ρ L。ρ s-ρ L>0,颗粒下沉; ρ s=ρ L,u s=0,颗粒在水中呈悬浮状态; ρ s-ρ L<0,颗粒上浮。② u s与颗粒直径 d 2成正比。③u s与μ成反比, μ随水温上升而下降则沉速受水温影响,水温上升,沉速增大。 6 6理想沉淀池理想沉淀池?理想沉淀池分为进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域四个部分?理想沉淀池的几个假定: ?沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同, 水平流速为 v; ?悬浮颗粒在沉淀区等速下沉,下沉速度为 u; ?在沉淀池的进口区域,水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上; ?颗粒一经沉到池底,即认为已被去除。 7 7 设u 0为某一指定颗粒的最小沉降速度。当颗粒沉速 u≥u 0时,无论这种颗粒处于进口端的什么位置,它都可以沉到池底被去除。当颗粒沉速 u<u 0时,位于水面的颗粒不能沉到池底,会随水流出;而当颗粒位于水面下的某一位置时,它可以沉到池底而被去除。即对于沉速 u小于指定颗粒沉速 u 0的颗粒,有一部分会沉到池底被去除。 8 8 ?设沉速为 u 1的颗粒占全部颗粒的 dp, 其中的颗粒将会从水中沉到池底而去除。在同一沉淀时间 t有: 故∴?对于沉速为 u 1(u 1<u 0)的全部悬浮颗粒,可被沉淀于池底的总量为: tuHtuh???? 0 1; 01//uuHh? pu upH hdd 0 1??dp u puu p???? 0 0 011d/ 0 pH hd? 9 9 而沉淀池能去除的颗粒包括 u≥u 0以及 u 1<u 0的两部分,故沉淀池对悬浮物的去除率为: 颗粒进入沉淀池后,颗粒运动的轨迹为其水平分速 v(水流速度)和沉速 u的矢量和,轨迹是一组倾斜的直线,其坡度 i= u/v 式中: v——颗粒的水平分速; q v——进水流量; A ——沉淀区过水断面面积, H×b; H——沉淀区的水深; b——沉淀区宽度。)' vbH /(qA/qv v???????? 00 10 0d 1)1( ppuu p? 10 10