水質(zhì)工程學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)(編輯修改稿)
2024-12-08 13:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生沉淀的幾種類型。 （ 1） 非凝聚性自由沉降（高散顆粒的沉淀）：顆粒的沉降不受其他顆粒和容器器壁的影響，顆粒保持其原始的大小形狀的沉降 （ 2） 凝聚性沉降：在水體中投加一種藥劑，幫助水中小顆粒凝結(jié)成大顆粒使其沉降。 （ 3） 干擾沉降：顆粒沉降受到其他顆粒干擾，主要是顆粒濃度達(dá)到一定數(shù)量級(jí)，互相影響，沉速變慢。 （ 4） 成層沉降：當(dāng) 顆粒濃度繼續(xù)增大到一定時(shí)，就產(chǎn)生一界面，發(fā)生界面沉降 （ 5） 化學(xué)沉降：投加某種藥劑，使溶解在水中的雜質(zhì)結(jié)晶為沉淀物。 利用因次分析法建立膠體顆粒在水中運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。 Stoke 公式的應(yīng)用 （ 含義、 條件） 。 層流區(qū)的斯托克斯（ Stokes）公式 假設(shè)： 1）顆粒不受周界干擾； 2）水是靜止的； 3）水膜與水體之間的滑動(dòng)（故水體對(duì)顆粒的摩擦是均勻的）； 4）顆粒為剛性的（大小、密度不改變）， 且為圓形。 注：為了便于理解，假設(shè)顆粒不動(dòng)的，而包圍它的水是向上流動(dòng)的，水的流速恰好是 u如右圖。由此得出：顆粒在水中的重力 F 重 =F 阻 （ 1）顆粒在水中的重力為： （ 42） （ 2）水流對(duì)顆粒 所產(chǎn)生的阻力為： （ 43） 式中： d — 顆粒直徑； U — 沉速；ρ s — 顆粒密度； l — 粒徑長(zhǎng)度（選用 d） 。ρ — 水的密度 。μ — 水的動(dòng)力粘滯性系數(shù)。 根據(jù)因次分析法求得： （ 44） 根據(jù)牛頓第二定律求解，簡(jiǎn)化后可得： （ 45） （ 45）式為顆粒沉降的一般通式，但不便于應(yīng)用，因 CD 難于確定，為此將（ 45）式改寫成： ， 以 為縱坐標(biāo)， lgRe 為橫坐標(biāo)，繪制實(shí)驗(yàn)曲線： 實(shí)驗(yàn)曲線可知： Re ≤ 1 之前為直線型，而斜率為 45176。故有： （ 46） 則斯篤克斯公式（ Stokes ）： （ 47） 上式適用于 Re ≤ 1，相當(dāng)于 d≤ 的顆粒，但當(dāng)顆粒 d 時(shí)， 由于布朗運(yùn)動(dòng)影響較大，故亦不服從此規(guī)律。 理想沉淀池沉淀原理、 基本概念（截留速度、表面負(fù)荷）、 沉淀效率公式的建立、意義。 Camp 假設(shè) ①顆粒為剛體，且屬于自由沉降； ②在沉淀區(qū)，水流方向是水平的，且在過水?dāng)嗝嫔系母鼽c(diǎn)流速均相等； ③在沉淀區(qū)首端，懸浮雜質(zhì)的濃度及顆粒在垂直于水流斷面上的各點(diǎn)流速均相等； ④沉淀物只要沉降在底線，即認(rèn)為被去除，不再返回水中。 若某顆粒的沉速 u0(在水平 流速 v 下 )，以水面始端（頂端）至底所沉高度為 h0,所運(yùn)行 的水平路長(zhǎng)為 L， 式中： B — 池寬 Q — 流量 A — 池面積 Q/A — 池單位面積的產(chǎn)水量，故叫面積負(fù)荷（表面負(fù)荷率或溢流率） ； u0 — 指從池頂 A 開始下沉恰好完全沉到池底最遠(yuǎn)處 B 點(diǎn)的那種顆粒的沉速叫做截流速度。 由上式可知，沉淀池的產(chǎn)水量與沉淀池面積成正比，與池深無關(guān)。 截留速度： 從池頂 A開始下沉恰好完全沉到池底最遠(yuǎn)處 B的那種顆粒的沉速。 表面負(fù)荷 ： 單位沉淀面積上承受的水流量，即 q=Q/BL。 從上圖可知，沉速大于或等于 u0 的顆粒將全部在池內(nèi)沉下，而沉速小于 u0 的顆粒也有部分沉下。 設(shè) 某種顆粒 m 的沉速 ui，在 hi 高度可沿著Ⅱ直線沉至池底，由于顆粒濃度在進(jìn)口垂直斷面上分布均勻，故這種顆粒沉下的百分率為（ 沉淀效率 ）： 即 結(jié)論：渾水在理想沉淀池中的沉淀效率只與沉淀池的表面負(fù)荷率有關(guān)，而與其他因素，如水深，池長(zhǎng)，水平流速和沉淀時(shí)間均無關(guān)。 沉淀池中判別水流 紊動(dòng)性和 穩(wěn)定性 的指標(biāo)。 判斷水流的紊動(dòng)性的指標(biāo)雷諾數(shù) Re： 對(duì)明渠流 Re＜ 500 層流，＞ 2020 紊流 平流池中： Re=4000～ 15000 紊流 水流的 穩(wěn)定性 ：克服異重流、異輕流、偏流所產(chǎn)生的流速分布不均勻帶來的攪動(dòng) ，使水 流趨向于正常流型的水流自身能力。 判斷水流穩(wěn)定性大小的指標(biāo)是佛勞德數(shù) Fr（＞ 105～ 104）： 討論： Re ↘ Fr↗ ① v 一定， R↘ ； ② v↘， R↘。分層，分格。 斜板沉淀池的基本原理及水力特性。 工作原理 ： 由沉淀效率 公式可知： 在原體積不變時(shí)，增加沉淀面積，可使顆粒去除率提高。 斜板（管）沉淀池與水平面成一定的角度（一般 60176。左右）的板（管）狀組件置于沉淀池中構(gòu)成，水流可從上向下或從下向上流動(dòng)，顆粒沉于斜管底部，而后自動(dòng)下滑。 斜板（管）沉淀池的沉淀面積明顯大于平流式沉淀池，因 而可提高單位面積的產(chǎn)水量或提高沉淀效率。 結(jié)論： 若 角一定， P 愈小，則 Re 愈小， Fr愈大。 可見，斜板池水力性能好。因?yàn)?Re 可很小。 斜管中，一般 Re＜ 100～ 200， Fr＞ 103～ 104 此數(shù)據(jù)已滿足水流的穩(wěn)定性和層流的要求，故水力條件比平流池好得多。 四 、水的澄清 澄清池與沉淀池的區(qū)別。 澄清池與沉淀池的不同在于：混合、反應(yīng)、沉降分離的全部過程是在澄清池構(gòu)筑物內(nèi)完成的。 澄清池： 泥渣懸浮型澄清池（廊道式、脈沖式 ）； 泥渣循環(huán)型澄清池 （ 機(jī)械攪拌式、水力循環(huán)式 ） 澄清池的作用和特點(diǎn)： 利用早先形成的泥渣絮體（包括氫氧化物膠體和粗分散顆粒） 作為接觸介質(zhì)，這些絮體和顆粒有加速水解的自動(dòng)催化作用。 前述的混凝和碰撞理論，原水中脫穩(wěn)后的或已被氫氧化物吸附 的懸浮物質(zhì)與那些早先的活性絮體相碰撞，增加了碰撞機(jī)會(huì)， 就會(huì)被進(jìn)一步吸附或發(fā)生粘結(jié)或被阻留，而結(jié)合成
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