第二讲沉淀理论和沉淀试验
李春杰
格栅
沉淀 离心 过滤
自由沉淀
?悬浮固体浓度不高
?悬浮固体之间互不干扰
?颗粒各自单独进行沉淀
?颗粒的沉淀轨迹成直线
?颗粒的物理性质，如形状、大小及比重等不发生变化
?自由沉淀可用牛顿定律及斯托克斯公式描述。 絮凝沉淀（也称干涉沉淀）
?悬浮颗粒浓度不高（约为50～500mg/L）
?悬浮颗粒之间相互碰撞产生絮凝作用
?颗粒的粒径与质量逐渐加大
?沉降速度不断加快
?沉淀的轨迹呈直线
?实际的沉速很难用理论公式计算，需通过试验测定
?化学混凝沉淀，活性污泥在二次沉淀池中的沉淀。
区域沉淀（或成层沉淀，拥挤沉淀）
?悬浮物颗粒浓度较高（大于500mg/l）
?颗粒的沉降受到周围其它颗粒的影响，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。
?二沉池下部的沉淀过程和污泥浓缩池开始阶段。 压缩沉淀
?区域沉淀的继续，即形成压缩。
?发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒间已挤集成团块结构，相互接触、互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。
?二沉池泥斗中的浓缩过程以及在浓缩池中污泥的浓缩过程。
式中：As——运动方向的面积
λ,——牛顿无因次阻力系数：λ,=f(Re)us——颗粒沉降速度
当受力平衡时，沉速变为us（最终沉降速度）
①层流区（stokes区）:
②过渡流区（艾伦区）
③紊流区（牛顿区）
λ,＝24／Re
λ=10/Re0.5
λ=0.4
当ρsρL时，颗粒以us下沉；当ρs=ρL时，us=0，颗粒在水中呈悬浮状态，不能用沉淀法去除；当ρsρL时，us为负值，颗粒上浮，可用浮上法去除。
us与颗粒直径的平方成正比，因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效率。
us与μ成反比，随水温上升而下降，因此，水温影响沉速，水温上升，沉速增大。
在实际应用中，由于悬浮颗粒在形状、大小以及密度等有很大差异，因此不能直接用上式进行工艺设计，但该公式有助于理解沉淀规律。
沉降曲线是在直角坐标上表示沉降效率与沉降时
间，或沉降效率与沉降速度之间关系的曲线。
在进行沉淀池的设计计算时，需要根据要求达到的沉降效率，在沉降曲线上查得相应的沉降时间和沉降速度这两个基本的设计参数，因此，沉降曲线是沉淀池设计的基本依据。
自由沉降适用于悬浮固体浓度较低，且为非絮凝性或为弱絮凝性的水质状况。绘制E￣t和E～u曲线。
试验装置示意图
H0=.0m
H=H0-Δhi
**
Δh
C0
沉降时间，t(min)
E-t曲线
最小沉速，u
E-u曲线
E
E
给定的沉降时间t内：
对于u≥u0的颗粒全部除去1-p0
对于uu0的颗粒可被部分去除。p0
给定的沉降时间t内：
对于d≥d0的颗粒全部除去1-p0
对于dd0的颗粒可被部分去除。p0
??：对于uu0的颗粒，可去除部分所占比例是多少？去除率是多少？
h
H
u＜u0的颗粒中，di→di+d范围内颗粒所占SS总量的百分率用dp表示。
则在di→di+d范围内能被去除部分颗粒占SS总量的百分率为：
对于u＜u0的颗粒，其中可去除部分所占比例为：
对于全部μμ0颗粒群体，可去除部分为：
u
u0
.dp
u
u
.dp
0
0
u
u0
ET=(1?p0)+
0
则，总沉降效率为ET：
dp
沉降速度分布曲线沉降速度分布曲线的图解
U＜u0颗粒分率，p
μ0
沉降速度μ
1-p0
p0
颗粒分率，p
沉降速度u
p0
取样时间
min
浓度
mg/L
去除量
沉速ut
mm/sm/min
剩余量
0
5
15
30
45
60
90
120
C0＝400
C1＝240
C2＝208
184
160
132
18
88
0
0.48
0.54
0.60
0.67