可以单独用无机混凝剂,也可和有机高分子絮凝剂联用。 例:某针织厂废水TOC为50-60mg/L,pH值为7.5 采用PAC混凝剂,投加量为140mg/L时,TOC去除率为68% ◆含油废水处理:乳化油颗粒小、表面带电荷,加混凝剂,压缩双电层 通常采用混凝气浮工艺。 例:兰州炼油厂废水加PAC采用二级气浮 原水含油50-100mg/L 投加PAC50mg/L一级气浮出水,油20-30mg/L PAC3Omg/L二级气浮出水,油15-20mgl ◆肉类加工厂废水处理: 例:某肉类加工厂屠宰废水COD为670mg/L,用聚合硫酸铁处理后,COD去除率在 77%以上 混凝优点:上马快、投资省、效果好,但运转费高,沉渣多 2.废水深度处理与回用 如:1)加利福尼亚州橘子县21世纪水厂再生水回灌地下 石灰 生化处 理出水 化学澄清 汽提 中和 56775m3/d 煅烧 沉渣 cO 37850m3/d 消毒 活性炭 反渗透 18925m3/d 2)南非纳米比亚的首都温德和克 世界上第一座将城市污水再生水直接用作饮用水源 3.改善污泥脱水性能
16 可以单独用无机混凝剂，也可和有机高分子絮凝剂联用。 例：某针织厂废水 TOC 为 50－60mg/L，pH 值为 7.5。 采用 PAC 混凝剂，投加量为 140mg/L 时，TOC 去除率为 68％。 ♦含油废水处理：乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电层。 通常采用混凝气浮工艺。 例：兰州炼油厂废水加 PAC 采用二级气浮 原水含油 50-100mg/L 投加 PAC50mg/L 一级气浮出水，油 20－30mg/L PAC30mg/L 二级气浮出水，油 15－20mg/L ♦肉类加工厂废水处理： 例：某肉类加工厂屠宰废水 COD 为 670mg/L，用聚合硫酸铁处理后，COD 去除率在 77％以上。 混凝优点：上马快、投资省、效果好，但运转费高，沉渣多 2．废水深度处理与回用 如：1）加利福尼亚州橘子县 21 世纪水厂再生水回灌地下 2）南非纳米比亚的首都温德和克： 世界上第一座将城市污水再生水直接用作饮用水源 3．改善污泥脱水性能 化学澄清 汽 提 中 和 活性炭 过 滤 消 毒 反渗透 煅 烧 生化处 理出水 石灰 沉渣 空气 CO2 回 灌 地下 37850m3 /d 18925m3 /d 56775m3 /d
第三章沉淀与澄清 (Sedimentation, or settling and clarification) 第1节沉淀原理与分类 原理 利用颗粒与水的密度之差,比重>1,下沉 比重<1,上浮 沉淀工艺简单,应用极为广泛,主要用于去除100um以上的颗粒 给水处理一一混凝沉淀,高浊预沉 废水处理一一沉砂池(去除无机物) 初沉池(去除悬浮有机物) 二沉池(活性污泥与水分离) 二、分类 自由沉淀:离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变 (沉砂池、初沉池前期) 絮凝沉淀:絮凝性颗粒,在沉淀过程中沉速增加 (初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀) 拥挤沉淀:颗粒浓度大,相互间发生干扰,分层 (高浊水、二沉池、污泥浓缩池) 压缩沉淀:颗粒间相互挤压,下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出,污泥得到浓缩。 第2节自由沉淀( discrete particle settling) 、颗粒沉速公式( Stokes?law) 假设沉淀的颗粒是球形 所受到的重力为Fl=1/6兀d(p-p)g 所受到的水的阻力F2=CDp1u2/2rd24 CD与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。 平衡时:F1=F2 可得到沉速( terminal velocity)计算公式(对球形颗粒) 4 g Pp-p Cp PI 对于非球形颗粒: g PpPl 3CDo pu 中:形状系数 CD与Re有关。 Re<l. Cp= 24/Re p u:水的动力粘度,Pas
17 第三章 沉淀与澄清 (Sedimentation, or settling and Clarification) 第 1 节 沉淀原理与分类 一、原理 利用颗粒与水的密度之差，比重>1，下沉 比重<1，上浮 沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除 100um 以上的颗粒 给水处理――混凝沉淀，高浊预沉 废水处理――沉砂池（去除无机物） 初沉池（去除悬浮有机物） 二沉池（活性污泥与水分离） 二、分类 自由沉淀：离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变 （沉砂池、初沉池前期） 絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加 （初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀） 拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层 （高浊水、二沉池、污泥浓缩池） 压缩沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。 第 2 节 自由沉淀(discrete particle settling) 一、颗粒沉速公式（Stokes’ law） 假设沉淀的颗粒是球形 所受到的重力为 F1= 1/6 π d3 (ρp - ρl ) g 所受到的水的阻力 F2=CD ρl u 2 /2 π d2 /4 CD与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。 平衡时：F1＝F2 可得到沉速(terminal velocity)计算公式（对球形颗粒）： 对于非球形颗粒： φ：形状系数 CD与 Re 有关。 Re<1, CD= 24/Re μ：水的动力粘度，Pa s d C g u l p l D ρ ρ − ρ = 3 4 2 18 1 u gd p l μ ρ − ρ = d C g u l p l D ρ ρ ρ φ − = 3 4
该公式难以反映实际,因为实际中颗粒大小不一,不是球形。 但可以了解u的影响因素 此外,一般d难以测定,在层流区,颗粒太小。可以通过测定u,算出d(注意是名义 上的)。 CDRa 士 1010-1010110310 雷诺数Re 图16-1CD与Re的关系(球形颗粒) 、颗粒沉淀实验 oooo 1.在t时,从底部取样,测定C 2.计算 t→ui=h/ti →pl p:沉速小于u的颗粒占全部颗粒的比重 3p-u曲线(颗粒粒度分布曲线) p 4颗粒去除率 在to时,uuo的颗粒全部去除 u<u0的颗粒部分去除 hi/h=unto/(uoto)=w/uo 18
18 该公式难以反映实际，因为实际中颗粒大小不一，不是球形。 但可以了解 u 的影响因素。 此外，一般 d 难以测定，在层流区，颗粒太小。可以通过测定 u，算出 d（注意是名义 上的）。 二、颗粒沉淀实验 1. 在 ti 时，从底部取样，测定 Ci 2. 计算 ti⇒ ui = h/ti Ci ⇒ pi = Ci/C0 pi：沉速小于 ui 的颗粒占全部颗粒的比重 3. p－u 曲线（颗粒粒度分布曲线） 4.颗粒去除率 在 t0 时， u≥u0 的颗粒全部去除 u<u0 的颗粒部分去除 hi/h = uit0/(u0t0) = u/u0 t=0 t=ti h p u=h/t
P=(1-p0)+l/0u中 通过实验可绘制以下曲线 E-t曲线 E-u曲线(与水深无关) 中部取样法 P=(CC)C0*100% 三、理想沉淀池 假设: 1.颗粒为自由沉淀 2.水流水平流动,在过水断面上,各点流速相等 3.颗粒到底就被去除。 进水区 沉淀区 出水区 图16-4理想沉淀池工作状况 水平流速v=Q(hoB)B:池宽 考察顶点,流线Ⅲ:正好有一个沉降速度为的颗粒从池顶沉淀到池底,称为截留速 u≥u的颗粒可以全部去除 u<u的颗粒只能部分去除 去除率为E=u/uo=u/(QA) q=QA=u0表面负荷或溢流率 对于颗粒沉速小于u0的颗粒来讲,去除率为 E=ui/uo=uI/(Q/A)
19 通过实验可绘制以下曲线： E-t 曲线 E－u 曲线（与水深无关） 中部取样法： P= (C0-C)/C0 *100% 三、理想沉淀池 假设： 1． 颗粒为自由沉淀 2． 水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等。 3． 颗粒到底就被去除。 水平流速 v=Q/(h0 B) B: 池宽 考察顶点，流线 III：正好有一个沉降速度为 u0 的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度。 u≥u0 的颗粒可以全部去除 u<u0 的颗粒只能部分去除 去除率为 E＝ui/u0 = ui/(Q/A) q=Q/A =u0 表面负荷或溢流率 对于颗粒沉速小于 u0 的颗粒来讲，去除率为 E＝ui/u0 = ui/(Q/A) ∫ = − + 0 0 (1 0) 1/ 0 p P p u ui dpi
由上式可知,颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关,而与其它因素(如水深、 池长、水平流速、沉淀时间)无关。( Hazen理论,1904年) 但实际沉淀池是偏离理想沉淀池。 从上式反映以下两个问题: 1)E一定,ui越大,表面负荷越大,或q不变但E增大。u与混凝效果有关,应重视加 强混凝工艺 2)u1一定,增大A,可以增加产水量Q或增大E。当容积一定时,增加A,可以降低水 深一-“浅层理论”。 第3节絮凝沉淀( flocculent settling) 特点 在沉淀过程中,颗粒变大,沉淀变大 悬浮物的去除率不仅与沉速有关,而且与深度,时间有关。 无理论描述公式,只能通过沉淀实验预测沉淀效果 二、沉淀实验 沉淀柱高度=实际沉淀池深度 )在时间ti,不同深度测Ci 2)计算各深度处的颗粒去除百分率p=(Co-CiC0*100% 3)绘制去除百分率等值线 B R 沉降时间 4)计算颗粒去除率 方法1:按自由沉淀来类推(参考图16-9) p2 4B-)+么 / (P4-P3 方法2:中部取样法
20 由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与其它因素（如水深、 池长、水平流速、沉淀时间）无关。 (Hazen 理论,1904 年） 但实际沉淀池是偏离理想沉淀池。 从上式反映以下两个问题： 1）E 一定，ui 越大，表面负荷越大，或 q 不变但 E 增大。ui 与混凝效果有关，应重视加 强混凝工艺。 2）ui 一定，增大 A，可以增加产水量 Q 或增大 E。当容积一定时，增加 A，可以降低水 深――“浅层理论”。 第 3 节 絮凝沉淀(flocculent settling) 一、特点 在沉淀过程中，颗粒变大，沉淀变大。 悬浮物的去除率不仅与沉速有关，而且与深度，时间有关。 无理论描述公式，只能通过沉淀实验预测沉淀效果。 二、沉淀实验 沉淀柱高度＝实际沉淀池深度 1）在时间 ti，不同深度测 Ci 2) 计算各深度处的颗粒去除百分率 p＝(C0-Ci)/C0 *100% 3）绘制去除百分率等值线 4）计算颗粒去除率 方法 1：按自由沉淀来类推（参考图 16－9） 方法 2：中部取样法 ( ) ... / ( ) / 4 3 0 2 0 3 2 0 1 0 = 2 + − + p − p + u h t p p u h t P p