文档介绍：十章污水物理处理
主要内容
第一节 水质水量的调节
第二节 格栅和筛网
第三节 沉淀的基础理论
第四节 沉砂池
第五节 沉淀池
第六节 隔油和破乳
第七节 浮上法
第一节 水质和水量调节（equalization）
原理
五、沉降实验和沉降曲线
一、概述
在典型污水处理厂，沉淀法有四种用法：
（沉砂池）
（初次沉淀池）
（二次沉淀池）
根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉
淀分成四种类型：
自由沉降(discrete settling)
絮凝沉降(flocculent settling)
成层沉降(zone)
压缩沉降(compression settling）
二、沉淀类型
自由沉降
发生条件： 废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚性时发生的。
特征： ※ 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程。 ※ 颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后保持不变。
现象： 实验时可观察到水是从上到下逐步变清的。
t=0时
t=t1时
t=t2时
t=无穷大时
自由沉降过程示意图
液面
在搅拌的作用下分布均匀
随着沉降的进行，上部变清
到一定时间，沉降完成。
发生条件： 固体浓度也不高，但具有凝聚性
特征： ※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； ※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。
现象： 水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象。
絮凝沉降
发生条件： 废水中悬浮颗粒的浓度在5000mg/以上。
特征： 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整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。
现象： 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。
成层沉降
发生条件： 废水中悬浮物的浓度很高时发生的。
特征： 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，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。
现象： 粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。
压缩沉降
不同沉降过程示意图 A－澄清区(clear water zone)；B－沉降区(hindered settling zone)；C－过渡区(transition zone)；D －压缩区(compression zone)
开始时在搅拌的作用下是分布均匀
清水区，此处等于出水的水质
沉降区，该区内浓度基本相同，且不随时间变化
过渡区，该区内浓度随深度变化
压缩区，该区内浓度基本相同，但比沉淀区高
沉降区和清水区有明显的界面，沉降的过程是该界面以等速下沉
颗粒自由沉降速度的确定
假设：
（1）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；
（2）水处于静止状态；
（3）颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用。
在以上假设的条件下可以得出球形颗粒的沉降速度公式。
三、自由沉淀及其理论基础
式中：As——运动方向的面积
Cd——牛顿无因次阻力系数： Cd=f(Re)
μs——颗粒沉降速度
当受力平衡时，沉速变为μs（最终沉降速度）
对于球形颗粒：
层流区（stokes区）:
Stokes公式说明的问题
（1）当s>时u>0，颗粒下沉； 当s<时,u<0，颗粒上浮； 当s=时，u=0，颗粒既不下沉也不上浮。
（2）水的粘度愈小，沉速愈快，因粘度与水温成
反比，故提高水温有利于沉降
（3）颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。
实际水处理过程中，水流呈层流状态的情况较少，所以一般沉降只能去除d>20m的颗粒，同时实际中不能直接用该式进行工艺设计。
四、理想沉淀池的工作原理
理想沉淀池的条件：
(1)进出水均匀分布到整个横断面，悬浮物在流入区沿水深均匀分布；
(2)悬浮物在沉淀区等速下沉；
(3)悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定的；
(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。
理想沉淀池的工作过程分析
u<u0
的颗粒
u<u0
的颗粒
入流区
沉降区
污泥区
u>u0
的颗粒
u=u0
的颗粒
u=u0
的颗粒
v
u
对于μ<μ0(pO)的颗粒可被部分去除。
对于μ ＜μ0的颗粒，其中可去除部分所占比例为：