水质工程学复习总结

水质工程学复习总结内容摘要：

生沉淀的几种类型。 （ 1） 非凝聚性自由沉降（高散颗粒的沉淀）：颗粒的沉降不受其他颗粒和容器器壁的影响，颗粒保持其原始的大小形状的沉降 （ 2） 凝聚性沉降：在水体中投加一种药剂，帮助水中小颗粒凝结成大颗粒使其沉降。 （ 3） 干扰沉降：颗粒沉降受到其他颗粒干扰，主要是颗粒浓度达到一定数量级，互相影响，沉速变慢。 （ 4） 成层沉降：当 颗粒浓度继续增大到一定时，就产生一界面，发生界面沉降 （ 5） 化学沉降：投加某种药剂，使溶解在水中的杂质结晶为沉淀物。 利用因次分析法建立胶体颗粒在水中运动的数学模型。 Stoke 公式的应用 （ 含义、 条件）。 层流区的斯托克斯（ Stokes）公式 假设： 1）颗粒不受周界干扰； 2）水是静止的； 3）水膜与水体之间的滑动（故水体对颗粒的摩擦是均匀的）； 4）颗粒为刚性的（大小、密度不改变）， 且为圆形。 注：为了便于理解，假设颗粒不动的，而包围它的水是向上流动的，水的流速恰好是 u如右图。 由此得出：颗粒在水中的重力 F 重 =F 阻 （ 1）颗粒在水中的重力为： （ 42） （ 2）水流对颗粒 所产生的阻力为： （ 43） 式中： d — 颗粒直径； U — 沉速；ρ s — 颗粒密度； l — 粒径长度（选用 d）。 ρ — 水的密度。 μ — 水的动力粘滞性系数。 根据因次分析法求得： （ 44） 根据牛顿第二定律求解，简化后可得： （ 45） （ 45）式为颗粒沉降的一般通式，但不便于应用，因 CD 难于确定，为此将（ 45）式改写成： ， 以 为纵坐标， lgRe 为横坐标，绘制实验曲线： 实验曲线可知： Re ≤ 1 之前为直线型，而斜率为 45176。 故有： （ 46） 则斯笃克斯公式（ Stokes ）： （ 47） 上式适用于 Re ≤ 1，相当于 d≤ 的颗粒，但当颗粒 d 时， 由于布朗运动影响较大，故亦不服从此规律。 理想沉淀池沉淀原理、 基本概念（截留速度、表面负荷）、 沉淀效率公式的建立、意义。 Camp 假设 ①颗粒为刚体，且属于自由沉降； ②在沉淀区，水流方向是水平的，且在过水断面上的各点流速均相等； ③在沉淀区首端，悬浮杂质的浓度及颗粒在垂直于水流断面上的各点流速均相等； ④沉淀物只要沉降在底线，即认为被去除，不再返回水中。 若某颗粒的沉速 u0(在水平 流速 v 下 )，以水面始端（顶端）至底所沉高度为 h0,所运行 的水平路长为 L， 式中： B — 池宽 Q — 流量 A — 池面积 Q/A — 池单位面积的产水量，故叫面积负荷（表面负荷率或溢流率） ； u0 — 指从池顶 A 开始下沉恰好完全沉到池底最远处 B 点的那种颗粒的沉速叫做截流速度。 由上式可知，沉淀池的产水量与沉淀池面积成正比，与池深无关。 截留速度： 从池顶 A开始下沉恰好完全沉到池底最远处 B的那种颗粒的沉速。 表面负荷 ： 单位沉淀面积上承受的水流量，即 q=Q/BL。 从上图可知，沉速大于或等于 u0 的颗粒将全部在池内沉下，而沉速小于 u0 的颗粒也有部分沉下。 设 某种颗粒 m 的沉速 ui，在 hi 高度可沿着Ⅱ直线沉至池底，由于颗粒浓度在进口垂直断面上分布均匀，故这种颗粒沉下的百分率为（ 沉淀效率 ）： 即 结论：浑水在理想沉淀池中的沉淀效率只与沉淀池的表面负荷率有关，而与其他因素，如水深，池长，水平流速和沉淀时间均无关。 沉淀池中判别水流 紊动性和 稳定性 的指标。 判断水流的紊动性的指标雷诺数 Re： 对明渠流 Re＜ 500 层流，＞ 2020 紊流 平流池中： Re=4000～ 15000 紊流 水流的 稳定性 ：克服异重流、异轻流、偏流所产生的流速分布不均匀带来的搅动 ，使水 流趋向于正常流型的水流自身能力。 判断水流稳定性大小的指标是佛劳德数 Fr（＞ 105～ 104）： 讨论： Re ↘ Fr↗ ① v 一定， R↘ ； ② v↘， R↘。 分层，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： 在原体积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。 斜板（管）沉淀池与水平面成一定的角度（一般 60176。 左右）的板（管）状组件置于沉淀池中构成，水流可从上向下或从下向上流动，颗粒沉于斜管底部，而后自动下滑。 斜板（管）沉淀池的沉淀面积明显大于平流式沉淀池，因 而可提高单位面积的产水量或提高沉淀效率。 结论： 若 角一定， P 愈小，则 Re 愈小， Fr愈大。 可见，斜板池水力性能好。 因为 Re 可很小。 斜管中，一般 Re＜ 100～ 200， Fr＞ 103～ 104 此数据已满足水流的稳定性和层流的要求，故水力条件比平流池好得多。 四 、水的澄清 澄清池与沉淀池的区别。 澄清池与沉淀池的不同在于：混合、反应、沉降分离的全部过程是在澄清池构筑物内完成的。 澄清池： 泥渣悬浮型澄清池（廊道式、脉冲式 ）； 泥渣循环型澄清池 （ 机械搅拌式、水力循环式 ） 澄清池的作用和特点： 利用早先形成的泥渣絮体（包括氢氧化物胶体和粗分散颗粒） 作为接触介质，这些絮体和颗粒有加速水解的自动催化作用。 前述的混凝和碰撞理论，原水中脱稳后的或已被氢氧化物吸附 的悬浮物质与那些早先的活性絮体相碰撞，增加了碰撞机会， 就会被进一步吸附或发生粘结或被阻留，而结合成。