【正文】 (23) CD與顆粒大小、形狀、 Re有關(guān)，見下圖 161。 3116/pF d g? ? ?2221 24DudFC ??? 3116//lF d g? ? ?101010101阻力系數(shù)CDC=24/R eC=10/R e雷諾數(shù) Re圖 71 CD與 Re 的關(guān)系（球型顆粒）102310 1011 10 102103 4 510 10 106 2）根據(jù)牛頓第二定律可知： (24) 3）顆粒最終的下沉速度（ u） 達到重力平衡時，顆粒開始等速下沉，加速度為 零，令式（ 24）右邊為零，得沉速公式： （ 25） 1143pDgudC? ? ???1 1 223231116 2 4 6/ //p D pF F F m au d dud ( ) g C ddt? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?a. 斯篤克斯公式 當 Re1時，呈層流狀態(tài)， 得： 當 1000Re25000時，呈紊流狀態(tài)， CD≈，得： c. 阿蘭公式 當 1Re1000時，屬于過渡區(qū)， 24DC / R e?1 2118pu gd? ? ???26 111 83 su . dg? ? ?? ?27 10D / Re?122 3114255s( ) gud??? ? ???? ??????????28 2. 懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀 當大量顆粒在有限的水體中下沉時，被擁擠的水便有一定的上升速度，使所受阻力增加，顆粒處于相互干擾狀態(tài)，此時的沉速稱為擁擠沉速。 擁擠沉速可用實驗方法測定。 1）沉降過程分析 將高濁度水注入一透明沉淀筒中進行靜水沉淀。 Ti時刻（如圖），整個沉淀筒中可分為清水、等濃度區(qū)、變濃度區(qū)、壓實區(qū)等四個區(qū)。 2）沉淀過程中交界面沉降曲線分析 3）不同高度沉淀筒沉降相似性 CtC0HHtH ∞∞H 濃度 C t CtABCDab cdt1 t∞t時間 t(b) (c)(d) (e)H0Ht 交界面a39。C0 當原水顆粒濃度一樣時，不同沉降高度的界面沉降過程曲線的相似性（見圖 73）。 圖 7 3 不 同沉淀高度的沉降過程相似關(guān)系 沉淀管水深H1沉淀管水深H20A 、 區(qū)交界面高度P1PQ1Q2 沉淀時間 t167。 32平流沉淀池 被廣泛應用的用以沉淀分離絮凝體，以完成澄清 作用。出水濁度一般控制在 10NTU以下。平流式沉淀池 的基本組成（ P293圖 164 即下頁圖）：進水區(qū)、沉淀 區(qū)、污泥區(qū)、出水區(qū)。 為便于討論，從理想沉淀池入手。 理想沉淀池的基本假設： ①顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的沉速始終不變。 ②水流沿水平方向流動，在過水斷面上，各點流速相 等，并在流動過程中流速始終不變。 ③顆粒沉到池底就被認為去除，不再返回水流中。 理想沉淀池的工作情況見下圖 74。 圖 7 4 理 想沉淀池工作狀態(tài)沉淀區(qū) 出水區(qū)進水區(qū)污泥區(qū)ⅠⅢⅡ1. 非凝聚性顆粒的沉淀過程分析 圖中直線 :I、 II、 III的分析 。 截留沉速 (u0)、表面負荷或溢流率（ Q/A） 1）截留沉速 (u0)：反映了沉淀池所能全部去除顆粒中的 最小顆粒的沉淀速度，即直線 III顆粒的沉淀速度。 即 u＞ u0的顆粒均能去除（直線 I ）；而 u＜ u0的 顆粒則 只能部分去除 （直線 II ），會隨水流流出。 沉淀池水平流速為： 對用直線 Ⅲ 代表的一類顆粒而言，流速和沉速 都與沉淀時間有關(guān) 0QvhB?Lt v? 00htu?29 210 整理得： 2）表面負荷或溢流率（ Q/A） 式 211中 Q/A稱為“表面負荷”或“溢流率”，即單位面積上所通過的流量。該式表明表面負荷在數(shù)值上等于截留速度，但含義不同。 作業(yè) P314： 1 00Vh uL L B A? ? ?211 一般 沉淀效率或去除率 (E) u＞ u0的顆粒將全部能下沉而去除（直線 I及以下 ）， 只有 u＜ u0的顆粒 只能部分去除。 1）設原水中沉速為 ui（ uiu0）的顆粒濃度為 C，沿著進水區(qū) 高度為 h0的截面進入的顆粒的總量為 h0BvC，沿著 m點以 下的高度為 hi的截面進入的顆粒的數(shù)量為 hiBvC（見圖 74） 則沉速為 ui的顆粒的去除率為： 即 同理得： 代入 2—12 00ii//h Bv C hEh Bv C hAB B Ab b? ? ???去 除 量總 量由 與 相 似 得00h Lu ? ?0Luh ? ? ii Lu? 0iiuuEQuA??212 213 理想沉淀池理論 由上式可知，顆粒在理想沉淀池的沉淀效率只與表面負荷有關(guān)，而與其它因素（如水深、池長、水平流速、沉淀時間）無關(guān)。 （ 1）當產(chǎn)水量（ Q） 和表面積（ A）一定時， Ui越大，則 E越大，表面負荷，或 q不變但 E增大。與混凝效果有關(guān)，應重視加強混凝工藝。 （ 2）當產(chǎn)水量（ Q） 和顆粒沉速（ Ui ）一定時，增大A，可以增大 E。當容積一定時，增加 A，可以降低水深，使顆粒在較短時間內(nèi)就可沉底去除 ――― 淺池理論”。據(jù)此發(fā)展了斜板、斜管沉淀池。 2）所有沉速小于 uo的顆粒的去除率為 設 dpi為 ui顆粒在總顆粒中的比率， 3）總?cè)コ? 沉速大于和等于 u0的顆粒全部下沉去除率為 （ 1p0），因此理想沉淀池的總?cè)コ蕿椋? 式中 p0—沉速小于 u0的顆粒重量占所有顆粒重量的百 分率； 0i000u:uipiidpup dpu? ?則 其 去 除 率 為總 的 去 除 率 為214 215 00 001p iiup ( p ) dpu? ? ? ? 非凝聚性顆粒在靜水中的沉淀實驗，用一個圓筒進行，如圖 75所示。在圓筒水面 h處開一個取樣口，要求顆粒在在水中均勻分布，濃度為 C0。即將下列數(shù)據(jù)繪制如圖示： 時刻 濃度 殘余率 沉速 t=0 C=C0 p0= C0/ C0 t1 C1 p1= C1/ C0 U1=h/t1 t2 C2 P2= C2/ C0 U2=h/t2 … … … … ti CI pi= Ci/ C0 Ui=h/ti 圖 7 5 沉淀 實驗筒殘余顆粒分數(shù)沉速圖 7 6 理 想沉淀池的去除百分比計算 在圖中左上陰影部分即為顆粒的總?cè)コ省? 由于 uuo的均已去除，即 1p0，而剩余部分則 為陰影部分的積分值： 通過 P295例題加以說明。 00piiu dp?00000000111 ppii i iup ( p ) dp ( p ) u dpuu? ? ? ? ? ???216 2. 凝聚性顆粒的沉淀實驗分析 采取圖 77的沉淀試驗筒，筒長盡量接近實際沉淀池的深度，可采用 2～ 3m，直徑不小于 100mm，設 5～ 6個取樣口。試驗時先均勻攪拌測定初始濃度，然后開始試驗。 試驗開始后，每隔一段時間，同時取出各取樣口的水測定懸浮物的濃度，計算相應的去除百分數(shù)，由此可得一群數(shù)據(jù)。 以沉淀筒高度 h為縱坐標，沉淀時間 t為橫坐標，將其對應的 P值標在交匯點上，把去除百分比相同的各點連成光滑曲線，即得去除百分數(shù)等值線。 去除百分數(shù)等值線含義： a. 對應所指明去除百分數(shù)時，取出水樣中不復存在的顆粒的最遠沉 降途徑； b. 深度與時間的比值指明去除百分數(shù)時的顆粒的最小平均沉速或代 表了不同時段試驗筒所處沉淀池沿水流方向的位置處的去除率。 圖 7 7 凝聚性顆粒沉淀實驗及去除百分數(shù)等值線時間水深 對于某一表面負荷而言，根據(jù)凝聚性顆粒去除百分數(shù)等值線，可以得出總的去除百分數(shù)（ u0=h0/t）： 1 0 2 0 3 02 3 2 4 3 5 40 0 0406503122 3 2 4 3 5 40 0 04650210iih / t h / t h / tP p ( p p ) ( p p ) ( p p )u u uh / t( p p )uuuup ( p p ) ( p p ) ( p p )u u uu( p p )uup dpu?? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ?或或217 218 219 圖 7 8 凝 聚性顆粒的去除白分數(shù)計算沉降時間深度例題： P298 兩點說明： 1）該圖中各點相當于平行沉淀池水流方向縱斷面上各水深處的顆粒濃度分布圖（去除率高的則濃度低）。 2） 與前述平流沉淀池中顆粒沉降軌跡中不同水深處的顆粒去除相同，即上部入口的雖不去除，但下部入口處的卻會去除，故其計算“基本”相同。 作業(yè) P314： 3 210i iup dpu?? ? 平流式沉淀池分為進水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū)四部分。 1) 進水區(qū) 進水區(qū)的作用是使流量均勻分布在進水截面上，盡量減少擾動。一般做法是使水流從絮凝池直接流入沉淀池，通過穿孔墻將水流均勻分布在沉淀池的整個斷面上，見下頁圖。為使礬花不宜破碎，通常采用穿孔花墻 V m/s，洞口總面積也不宜過大。 2) 沉淀區(qū) 沉淀區(qū)的高度一般約 3～ 4m， L/B4, L/H10，每格寬度應在 3～ 8m不宜大于 15m。 圖 7 9 穿孔 墻1 2