第一部分沉淀分离的基本理论

第一部分沉淀分离的基本理论一、颗粒沉淀的基本理论固体颗粒在水中的状态[1]当疏水性质的固体颗粒的尺寸足够小时，在水中便可能产生自然絮凝，简称自凝。泥沙和粘土为例就是这样。能够进行自凝的固体颗粒的粒径必须足够小。就泥沙而言，当其粒径达到0.01—0.03mm时，絮凝已很微弱。不但是水中的胶体微粒，而且是属于粗分散系的较细颗粒，都有可能进行自凝。自凝的动力一般是布朗运动，也可以是水流运动。自凝产生的絮凝尺寸不可能很大，因为水中的阳离子通常是低价的。据研究，絮体的尺寸通常与其初始粒径成正比，水中含盐量增大时絮体粒径有所增大。（笔者：这主要是颗粒表面荷电量增加的原因）。颗粒的平均粒径dav=△pi·di/100%平均粒径只代表颗粒的几何尺寸，在颗粒沉降时对整个颗粒组成没有代表意义。水处理中经常遇到的悬浮物的沉淀处理多属于凝聚性沉降。在沉降过程中，颗粒的大小形状和密度是变化的，随着沉降深度及时间的增加，颗粒的沉速也随之增大。凝聚性颗粒的沉降效果目前只能根据实验结果进行计算。1905年，爱因斯坦曾把含固体的稀悬浊液的粘度作为理论分析的课题，它断定其粘度可以表达为V0C5.21CV＜5%--浑水的粘度0--清水的粘度CV—固体颗粒的体积浓度水中固体颗粒较多时，颗粒的沉降受到其他颗粒和容器器壁的影响，这是颗粒或颗粒群体的沉速通常比颗粒的自由沉速要小。其减小的程度主要取决于颗粒的浓度。但当颗粒较细且会发生自动絮凝时，在一定的范围内，颗粒群体的沉速会大于自由沉速。器壁的影响在沉降筒直径较大时，可以忽略不计。恰逊公式u/u0=(1--CV)m--取决于粘性固体颗粒各类和结构的系数u—浑水中的沉速u0---清水中的沉速m—与流态有关的指数许保玖--《给水处理理论》中国建工出版社（北京）2000年p210--230例题[1]5-30.5mm的絮体，密度1.025g/cm3，按球体计算它在20℃水中的下沉速度。解：絮体直径为0.5×10—3m，密度s为1.025kg/m3，20℃水中的值为10.2×10—4N·s/m2，用过渡区公式计算沉淀速度u得u=3.52mm/s同上书“判断平流沉淀池不出现异重流的条件是Fr=gR2＞10-5～10-4因此，加大沉淀池的水平流速，由于Fr数增大，也就起到增加沉淀池的抗异重流性，保持水流稳定的作用。同样可得，当进水比池内水多含10