范文一：混凝沉淀cod去除率 混凝法去除废水中COD的探究

综合实验论文

参考文献

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13

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范文二：沉淀池沉淀去除率计算和表面负荷率确定的新方法

沉淀池沉淀去除率计算和表面负荷率确定的新方法

概述

在水处理过程中常利用沉淀池固液分离，尽管沉淀池型式各种各样，而去除水中悬浮颗粒的基本原理相同。在沉淀池设计时，常常采用经验方法，如选用较长的沉淀时间或较低的表面负荷率等。显然，这些设计方法有可能使沉淀池相差很大。 众所周知，衡量沉淀池沉淀效果的好坏，表面负荷率是一个主要指标、是沉淀池设计的重要依据，利用简便的方法确定其值可以使设计更趋合理。按照水中悬浮物性质、含量多少分类，常分为凝聚沉淀和非凝聚沉淀，分别采用等效沉淀曲线和累计分布曲线计算沉淀去除率。笔者发现这两种沉淀去除率计算方法可以统一为一种方法，大大简化了凝聚沉淀繁琐的计算过程。 2 凝聚、非凝聚沉淀去除率计算的统一

1946年，甘布(Camp)针对非凝聚沉淀过程提出了单点取样积分计算去除率方法。即从沉淀实验柱下部的取样口每隔一定时间取样一次，测定水中剩余悬浮物含量，绘出颗粒累计分布曲线(如图1所示)。当沉淀时间为t o 时，所对应的颗粒沉速为u o ，沉淀总去除率E按下式计算:

式中 p o ——沉速

u o ——沉淀颗粒的临界沉速

u i ——沉速

dp i ——具有沉速为u i 的颗粒占所有颗粒重量比

在已知沉淀池截留速度u o 时，可用图1求出总去除率。由于沉速?u o 的颗粒去除比u i /u o =1，所以沉速?u o 的颗粒去除率等于阴影?的面积除以u o ，其值等于1-p o 。由图1还可以

} 式中 p i ——沉速

1958年埃肯非尔德(Eckenfelder)根据凝聚沉淀过程提出了多点取样图解配线积分计算法。即在沉淀柱上设置多个取样口，每隔一定时间取样一次，测定各水样悬浮物含量，绘出若干条等效沉淀曲线。为便于说明问题，现仅绘出两条等效沉淀曲线(见图2)，于是可求出沉淀时间为t 0 时的沉淀总去除率E′，

式中 p n 、p n+1 ——悬浮物去除百分数

h 1 、h 2 ——曲线间的中点高度

我国大多数教科书普遍采用了该计算方法。

上述凝聚沉淀和非凝聚沉淀去除率计算方法实际上是一种方法的两种形式，均可采用式

(1)进行计算，证明如下:

现设两条等效曲线间距为?h，两条相邻等效曲线平均值为p I ，则有

p I1 =1/2(p n +p n+1 )

p I2 =1/2(p n+1 +1)

变化式(3)得

由此证明E=E′。故说明凝聚沉淀和非凝聚沉淀均可按照非凝聚沉淀计算去除率，即均可采用单点取样试验方法分析计算。在图2中，

如果把等效沉降曲线首尾连成直线，完全变成了非凝聚颗粒的等效直线，总去除率计算结果不变。于是，可使凝聚沉淀试验步骤简化，计算方便，误差减小。

3 沉淀池表面负荷率的确定

沉淀池面积的大小决定于沉淀颗粒的临界沉速，也即是所选用的表面负荷率的大小。众多的研究提出了去除率与沉速、沉淀时间的关系式。Eckenfelder提出p 1 =f(h/t m )，p 2 =f(u/t n );苏联学者Ю?M费尔采提出t 1 /t 2 =(h 1 /h 2 ) k 等。很明显，这些计算方法必须求出不同沉速的去除率及m、n、k值，实际上是按多点取样试验后计算回归成p=f(h/t)的关系式，计算繁琐。如果按照沉降颗粒累计分布曲线确定临界沉速，则计算更为简便。现引入沉降颗粒经沉淀后未被去除部分占所有颗粒重量比概念——沉淀剩余率p s 进行分析。

在设计沉淀池时，已知悬浮物含量为c o ，设计要求出水悬浮物含量为c i ，则沉淀池对这种

如图4所示，p o u o 等于曲线上下两块面积之和，即

因p s 为已知，只要在累计曲线图上作图使S 2 =S 1 ，便可确定u o 和p o 值，也就确定了沉淀池的面积。 但是，这种等面积作图法并非能直观简单

在绝大多数情况下，累积分布曲线p=f(u)光滑，单调增值，且f(u)的一阶导数、二阶导数都不为零。经对多种水样沉淀试验分析，当p<50%时，其累积分布曲线都可近似回归为如下方程式:>

p=Au n (9)

式中A为系数>0，n为指数，于是得:

因为p s =c i /c o 为已知数，在累计分布曲线图上很容易求出u s 。这样只要在图4中求出Op s Mu s 曲线上下任一小块面积S 1 或C，勿需求出累积分布曲线方程就可确定p o 值，也就确定了u o 值。

4 沉淀池计算实例分析

沉淀池设计计算方法大致有以下几种:

? 按照沉淀时间或水平流速设计计算;

? 按照临界沉速计算式进行设计计算;

? 按原水水质不同选定沉淀池表面负荷率设计计算;

? 按多点取样试验求出E~u曲线确定临界沉速计算。

这四种方法中?、?方法计算多凭经验选定设计参数，?、?两种方法计算复杂。

[例]现有原水分析资料:

进水平均悬浮物浓度C o =430mg/L，流量4500m 3 /d，经沉淀后出水悬浮物含量C i =150mg/L，沉淀池有效水深取1.8m，试计算沉淀池面积。

? 按选定沉淀时间计算，取沉淀时间1h，则沉淀池面积为A=Q/24×1/1.8=4500/24×1/1.8=104.2m 2 ， ? 按选定临界沉速计算，临界沉速计算式为

式中 B 1 ——沉速为1.2mm/s时的去除率

B 2 ——沉速为0.2mm/s时的去除率

E——设计去除率，E= =65%

经计算，B 1 =0.49，B 2 =0.85，得u o =0.64mm/s;沉淀池面积为A= 81.4m 2 。

? 按选定表面负荷率计算，原水悬浮物含量>250mg/L时，取表面负荷率u o =0.5mm/s，于是得沉淀池面积为A= =104.2m 2 。 ? 按等效沉淀曲线计算，当E=65%时求得u o =0.6mm/s，则沉淀池面积A=K =108.5m 2 ，其中K取1.25(通常K取1.25~1.75)。 结果表明，各计算方法求出的沉淀池面积不同，有的留有较大余地，有的达不到出水要求。

如果按照沉淀颗粒累积分布曲线计算，则E= =0.65沉淀剩余率p s =0.35得颗粒临界沉速u o =0.55mm/s，沉淀面积A=94m 2 。鉴于实际沉淀池受紊动作用影响，将发生进一步絮凝作用，沉淀效果一般均高于计算结果，故该沉淀池面积设计成94m 2 足以满足沉淀要求。

范文三：硫化物沉淀法及其对金属硫化物去除率的探讨

硫化物沉淀法及其对金属硫化物去除率的探讨

?,?

中固有色冶金

,卷生产实践篇?国外工程技术

苏

平

摘译

(中国有色工程有限公司，北京,,,,,,)

【摘

要】

在湿法冶金工艺中，近几十年来使用金属硫化沉淀代替氢氧化物沉淀取得了突破。选择此法

的理由是可在相对较低的,,值下，达到较高的金属沉淀率;硫化物沉淀的难溶性;有利沉淀的特点和稳定的金属硫化物。然而，当选择金属硫化物沉淀的路线，会遇到各种困难，本文描述了其中两个。

第一个问题是，这些金属硫化沉淀工艺，具有低溶解度和过饱和度的特点，由于均相成核机理、聚合和磨损，易于形成微粒。

第二个问题是，在硫化物局部浓度过高的地方，硫化物过量可导致形成水溶的多硫化物，消耗硫化反

应荆，影响金属去除效果。

【关键词】硫化铜;硫化镍;沉淀;混合硫化物;金属硫化物;—————————————————————————————————————————————————————

微粒;多相反应嚣;颗粒的形成

,文献标识码,

,

,中图分类号】,,,,,,文章编号】

,,,,—,,,,(,,,,),,,,,,,—,,

,

介绍

在湿法冶金工艺中(近几十年来使用金属硫化

物。

,(,材料与方法

所有试验均使用分析纯的,,,,。?,,:,，,,,,。?,,,,或,,,,,:,,:,试剂进行。用蒸馏水配制到所需的溶液浓度。,(,流化床反应器

流化床反应器，如图,所示，由一个高,(,,、内径,,,,、气密封的硼硅玻璃柱组成。柱子充填净高

,,

物代替氢氧化物沉淀取得了突破。选择此法的理由是可在相对较低的,,值下，达到较高的金属沉淀率;硫化物沉淀的难溶性，优良的沉淀特性及稳定的金属硫化物。然而，当选择金属硫化物沉淀的路线，会遇到各种困难，本文描述了其中两个。

第一个问题是在金属硫化物沉淀时形成的颗粒的性质。由于大多数金属硫化物盐类具有极低的溶解度(硫化物水溶液和金属反应所产—————————————————————————————————————————————————————

生的过饱和度非常高(高达,,,,或更高)。因此，控制沉淀的机理是均相成核和有限的晶体生长。由于震动产生的硫化物晶体磨损。再加上形成微粒(这些都可能对下游工艺中产生影响，应当避免。本文分别介绍了使用水溶液和气体硫化物为原料的一些初步工作，对比了两者的转换率和金属去除率。

第二个问题是在硫化物过量的条件下形成水溶性多硫化物，这种情况可能发生在局部或全部区域。当沉淀分离铜时，可观察到这种现象。相同的现象在小型混合沉镍钴间歇试验中，也可观察到。从纯溶解度的角度考虑(这一现象使金属不可能彻底沉淀，主要是因水溶性多硫化物消耗过量的硫化

;,滩沙(二氧化硅)(,,,—,,,，,,)作为晶种。富

含金属的水溶液与循环液一起从柱子底部进入。硫化钠溶液从反应器一侧的三个入口进入(三个人口点彼此相隔,,;,等间距。第一点距离反应器底部

,,

;,。将硫化物溶液一分为三是为了减少人口处的

局部过饱和。反应器另一侧五个同等间距采样点，用来采集反应柱装置的数据。第一点位于距反应器底部,,;,处。另外几点相隔,,;,间距。抽样,,位于距柱底部,;,处(除掉覆盖的砂粒后做进一步分析。

,,值探头安装在出液端平面，位于最高床高之上，监测出口,,值。探头连接到时定的,,值控制单元，通过位于距柱底部,;,—————————————————————————————————————————————————————

的加酸口，控制加酸(,(,

,

,:,,。)速度来保持,,值。

从抽样,,采集的液体样品(,,毫升)，包括循环

,作者简介,苏平(,,,,一)，女，成都市人(高级工程师。,收稿日期,,,,,,,,,,,

液和出液，通过一个,(,,斗,尼龙膜过滤器过滤和

万方数据

,,,,年,月第,期

(,(

,,日,极

,

图,硫化床反应器设备示意图

分析，以确定,,值和溶液金属浓度。已过滤和未过滤的样品都进行分析，未过滤的样品加人盐酸以溶解其中的沉淀。颗粒用扫描电子显微镜和能量色散光谱分析。溶液中的总硫化物(,,,(溶于水的)，,,一和,,)采用硫化物与对苯二胺反应的比色法确定。

微粒的量由总的金属浓度与溶解的金属浓度之差确定。建立浓度分布与床层高度的函数关系来说明这一点。柱子的效率根据金属沉淀率和金属转换率确定。金属沉淀率:

叼(,):—,,面,一×,,,

(,)

—————————————————————————————————————————————————————

,,进,,的金属浓度(,,,)

,总,出口的金属浓度(包括微粒)(,,,)

’

,,(,):毕×,,,

金属转换率:

(,)

』,,

,,进口的金属浓度(,,,)

,溶解,过滤后的出口金属浓度(不包括微粒,,,)

,(,鼓泡柱

半间歇鼓泡反应柱，如图,所示。为一个高,,内径,,,,的圆柱形玻璃柱。硫化物气源为,,,(?,,)的,,,和,:,,,。,:一,,,混合物通人沉淀反应器，气体靠安装在柱底部的多孔烧结材料分布。未反应的,,,在释放,:气之前通过氢氧化钠吸收去除。通过加入氢氧化钠调整,,值。,(,间歇试验

间歇试验在,,,,,连续磁力搅拌的烧杯中进行。金属浓度为,,

,,,

,,,(低过饱和度)和

,,,

,,,(高过饱和度)，,,,,,,,,和,,,,,,,。

万

—————————————————————————————————————————————————————

方数据图,鼓泡柱反应器设备示意图

经,(,,，,,硝酸纤维素过滤器过滤，用原子吸收光本文进行的所有试验汇总于表,。流化床反应器和鼓泡柱试验条件分别列于表,(间歇试验条件列于表,。

表,所有试验汇总

对于流化床反应器硫化物水溶液沉镍钴试验(

计算出低浓度(,,,,,,

,,,、,,,,,

,,,)过饱和度

为:,镰,,(,,,,,“，,钴,,(,,,,,,,。在,,,分析软件中，考虑到所有的溶液平衡。利用离子活度来计算过饱和度。计算,,,过饱和度的,,,(溶度积)值为,,,,。,,,，计算,,,过饱和度的,,,为,,,,’,,,。即使和金属转换率之差代表了微粒的形成。

很明显(微粒大约在,,分钟左右开始大量形和度均相成核有关。此外，反应器中高湍流条件，使与此相反，如图,所示。在流化床反应器沉铜

硫化钠水溶液添加到烧杯(按一定周期取样，样品谱分析。

,结果与讨论

,(,微粒的形成

在这些相对”温和”的条件下，也有相当数量的微粒形成。结果如图,(镍)和图,(钴)所示，金属沉淀率成(即持续停留在溶液—————————————————————————————————————————————————————

中。后期出现的微粒与高饱沉积在晶种上的脆弱层磨损(导致微粒的形成。这一假设已在镍氢氧化物一碳酸盐体系证实(目前正在硫化镍和硫化钴体系中研究。

,

表,流化床反应器和鼓泡柱试验条件

表,间歇试验条件

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暑?

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加,封短,盖,冰需篮翟,,,,

时间,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

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图,硫化床反应器中用硫化物水溶液沉淀时低

过饱和度条件下,,的转化率和金属沉淀率图,硫化床反应器中用硫化物水溶液沉淀时低过饱和度条件下,,的转化率和金属沉淀率万方数据

,,,,年,月第,期

(,(

试验中，在最高和很高过饱和度条件下，微粒会立即形成(但不—————————————————————————————————————————————————————

聚集到晶种上。图,说明溶解的铜和总铜之间的差几乎为常数，几乎平行的线代表微粒。

因此。将微粒的形成保持在最低水平很重要，因为它一旦形成几乎是不可能消除的。这与碳酸镍系统相反，碳酸镍系统微粒很快形式，最终沉积在晶种上。

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床中位置,;,,,过饱和度最高

床中位置,;,,,过饱和度很高

图,反应器中,,的浓度与硫化床位置的关系

在图,中(高过饱和度条件与低过饱和度相比，可知反应器中过饱和度对微粒形成的影响。最高饱和度下进行的试验对比高过饱和度—————————————————————————————————————————————————————

试验(发现形成的微粒只稍微多一点。

使用高浓度镍和钴在流化床反应器中试验，更能代表的工业实践，在高浓度下出现了许多操作问题，检测到大量的微粒。镍和钴金属转换率分别只有,,,和,,,(如图,所示。

零

需基癣

时间,,,,,

掌

图,鼓泡柱中用硫化氢气体沉淀,,、,,的转化率控制过饱和的产生。这个系统中的转化率明显优于硫化物水溶液的情况，形成的沉淀物保留在,(,,“,过滤器上(与使用硫化物水溶液的情况不同)。反应器的,,值对金属的沉淀率有很大的影响，因为硫

时间,,,,,

槲璐样

化氢在高,,值的溶解速度更快。因此，从这个试验可以得出结论，饱和度对微粒的形成有一定影响。,(,过量硫化物的影响

硫化沉镍、钴的间歇试验表明，当金属:硫化物

图,硫化床反应器中高过饱度和条件下用硫化物

水溶液沉淀的,,、,,转化率

气体硫化沉淀试验中，使用气体硫化物的目的是想利用物质传递的限制来降低过饱和水平。,,值控制在,(,。鼓泡试验结果如图,所示。在此,,值下。硫化氢气体溶解于溶液，溶解的硫化氢和溶—————————————————————————————————————————————————————

液中的,,一浓度几乎相等，反应式如下:

,,,(,)(?,,,(,,),,，，,,,

(,)

摩尔比为,,:,,或,,:,(,,，镍和钴都立即沉淀(在混合系统)(并在试验持续时间内保持固体形式。在这种情况下，当摩尔比为,:,时，金属沉淀率为,,

,,(,,、,,,,(,,;当的摩尔比为,:,时，金属沉淀

率为,,,,(,,、,,,,(,,。

然而，当使用过量的硫化物，溶液中剩余的硫化物显然低于预计的化学量(参见图,)，最终溶液

在这种情况下。通过硫化氢气体的溶解速度来

万方数据

?,,?

中固有色冶金

,,(,

,卷生产实践篇?国外,程技术

中金属浓度仍然是,,

,,,、,,

,(,

,,,。从图,

移，镍表现的更为明显。此外，溶液中游离的硫化物继续下降(考—————————————————————————————————————————————————————

虑到自然硫化物氧化率)，推断镍和钴以水溶多硫化物形式重新溶解。

可以看出，摩尔比为,:,和,:,(,的情况下，镍和钴立即

沉淀。然而，随后又反溶于溶液，随着时间的推

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时间,,,,

时间,,,,

图,不同,:,摩尔比条件下用硫化物水溶液

沉淀的间歇试验中,,、,,浓度

这一假设的进一步证据是，溶液的,,值在溶解期间并没有改变(见图,)，说明在此期间质子原则上既不消耗，也不释放，假设发生了以下反应:

,,(,)，,,一(,？),,,,,(,,)一(,？)

(,)

为什么溶液中镍一直在增加。

流化床反应器沉铜试验中(当硫化物加入后，铜与硫化物立即反应，并迅速形成了,,,沉淀(化学成分由扫描电镜能谱分析确认)。开始时不稳定，但约,,分钟后达到稳定。反应器内铜转化率最大达到,,(,,,，铜的金属沉淀率达,,(,,。铜浓度在第三

,

誉

—————————————————————————————————————————————————————

瑙艇

,,

个硫化物人口处有少量的减少(这表明反应的瞬时性。

进行了不同时间间隔的流化床反应器沉淀试验。水溶液中硫化物(,,，,,一和,,,液)的总浓度在任何时候都不超过,,,,,，尽管反应器常计量过量。反应器与大气是封闭的(以气态硫化氢损失的硫化

时间,,,,,

物可忽略不计。水溶液中硫酸盐浓度没有大幅度增

加，表明硫化物氧化不是重要因素:更好的解释是形

图,利用硫化物水溶液沉镍的间歇试验中

,,，,,、,浓度(,,:,摩尔比为,:,)

谢伊和赫尔兹已经证实了类似的现象，即在硫化铜溶液中含有不同浓度的多硫化物。一般认为水溶络合物在低浓度游离,,一离子(,,,巧,)存在时是稳定的。在摩尔比为,:,的条件下。发现,小时后镍的金属沉淀率只有,,(,,(,,分钟后钴的金属沉淀率为,,(,,。

另一种假说是基于以下的反应:,,,，,,,,,，,,,,，,,“,？)，,,(,,),(,)

(,)

成可溶性多硫化铜络合物，如谢伊和赫尔兹所描述的。

这项工作提示，金属硫化沉淀或以硫化物回收金属(除了必须认—————————————————————————————————————————————————————

真地控制硫化物的,,,,(方式。还须避免反应器中局部硫化物浓度过高。已经证实，形成水溶的多硫化物可能消耗过量的硫化物。

,结论

从以上一系列试验得出结论如下:

(,)控制过饱和度很重要，通过均相成核，限制晶体的生长和摩损。能够最大限度地减少微粒的形成。增加稀释率可以减少饱和度，减少微粒形成，抑制自发性均相成核。在人口处降低硫化物浓度。并增加流量以达到减少局部饱和。

(下转)

它不涉及,,值的变化。然而，这种反应并没有消耗硫化物(因此不能解释硫化物浓度的不断下降。它形成不溶的氢氧化镍沉淀物，这也不能解释

万方数据

,结论

(,)除铜工艺与铜渣的形式发生了变化，现有的精炼工艺从多渠道补充镍量，取消能耗高、酸雾大的电溶造液脱铜工序(促进节能环保生产。

(,)采用硫化氢除铜工艺能够简化净化工艺流程，减少投资，提高金属同收率，降低加工费用。

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(上接)

(,)流化床反应器沉镍、钴，无论过饱和度高或低，均导致形成相当数量的微粒。

(,)在此装置的条件下流化床反应器或许不适合高浓度溶液，因为迅速产生的非晶沉淀成为微粒的重要来源。

(,)气体硫化物可以通过物质扩散极限抑制过饱和的产生，从而在一定程度上控制颗粒的形成。

(,)过量硫化物的存在影响金属沉淀率。原因或许是在水溶液中形成多硫化物成分。另一个原因可能是高,,值。尽管硫化物计量过量，铜、镍、钴沉淀试验的出口溶液中没有大量的,,,,,,)的硫化物成分，表明形成了可溶性金属多硫化物络合物。这种解释是否符合事实(可由溶液中是否检测到可溶的金属成分来证实。这表明湿法冶金过程中应避免纯粹因混合而导致的局部硫化物浓度过高。殷书岩校

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万方数据

作者:

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作者单位:

刊名:

英文刊名:

年，卷(期):

被引用次数:苏平， SU Ping中国有色工程有限公司,北京,100038中国有色冶金CHINA NONFERROUS METALLURGY2009(4)1次

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2. 硫化物沉淀法从氧化镍矿酸浸液中富集有价金属[期刊论文]-有色金属(冶炼部分)2006(3)

引证文献(1条)

1.王绍楠.袁东.付大友.陈祥辉.张小芳 两种含铜电镀废水化学处理方法的比较研究[期刊论文]-当代化工 2011(9)

本文链接:

http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ysyl200904002.aspx

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范文四：【doc】上流式斜流沉淀去除率公式的理论推导

上流式斜流沉淀去除率公式的理论推导

7一

磐粒上流式斜流沉淀去除率

公式的理论推导

.

?

数

/.z3

(内容提要]誊文结合斜流沉淀池的结构特点?从流道内水流流态出发,既考虑到流

道

内液流速度分布对颗枉沉淀过程的影响,又考虑到污水中颗牡牡拄分布对击除效

率的彩响+推

导出上流式斜流沉淀去除半的理论计算套式.有一定的庄甩价值.

一

,前言

沉淀过程是水处理工艺中的重要环节, 而斜流沉淀在工程中应用甚广.由于水的沉 淀不仅与原水中的可沉悬浮物数量,浊度大 小有关,与粒径的分布也有关,粒径越小,越 不易沉淀分离.因此.实际工作中应当通过 沉淀试验并考虑速度分布和粒径分布来确定 斜流沉淀池设计参数.现行斜流沉淀池的设 计+基本上足以特性参数为基础而进行的.并 没有很好地与欲处理水的水质和欲达处理效 果联系起来",也没有考虑水中可沉悬浮 物的粒径分布情况.有文献.指出了特性参

敬只是针对某一纵断面而言的.困此,如何 以沉淀试验为基础资料+结合流速分布和沉 淀颗粒的粒径分布情况来确定斜流沉淀的去 除率及设计则是本文所探讨的问题. 二,建立数学模型的条件与基本假设 I.颗粒在进口断面上均匀分布. 2.颗粒沉到下层扳表面即认为被去除. 3.流道内颗粒处于自由沉淀状态,互不 干扰.

1.颗粒下沉速度符合stokes公式: uL一去?g?d(I)_oU 式中:u——颗粒沉淀极限降落速度; +——

颗粒和污水的密度

g——重力加速度l

——

污水的动力粘度系数}

d——颗粒粒径.

5.流道内水流处于层流状态,按平行板 问一维层流流动+由Navier—stokes方程, 其速度分布为

u—eu.喑一(昔)cz

式中;u——在纵向位置Y处的流速' uo——平均流速I

h——板间距'

y——以下层板为原点的纵向位置座 标.

6.水中所含颗粒均为球形,其粒径分布 为对数正态分布(证明见下).

,一e一

?()d1)一焉="pL一虿l—=_一Jj (3)

式中:fr一颗粒粒径的体积分布密度函 数I

d.——颗粒粒径'

,q——变量lnd的平均值和标准

差.

P(100)

?uu

图l沉淀颗枉速度分布曲线

?l7?

H^?

由图1所示的沉淀颗粒速度频率分布曲 线可以做出沉淀颗粒的粒度分布曲线(图 2).其方法是在图l中取u.至u?+?的区 间,得到对应的?p,它表示沉淀速度为u.十 ?u.的颗粒占全部颗粒的百分数.再分别以 为横座标作图即得到图2.由stokes公式知u 与颗粒粒径d成正比例关系.从图2可以看 出粒径分布呈对数正态分布.

图2沉淀颗毫王钍度分布曲线

三,临界颗粒粒径

显然,颗粒的去除与颗粒大小及其在流 道进口处所处的位置有关.对同一粒径的颗 粒而言,在进口所处位置越低的颗粒,下沉 至下板表面所需的时间越短}而在逃口处处

于同一纵向座标的不同粒径的颗粒,粒径越 大,下沉至下板表面所需的时间越短.如果 在进口处处于最上方的某一粒径的颗粒.在 污水流至出口前即已下沉至下板表面,则该 粒径的颗粒即得到完全去除而对小粒径的 颗粒.由于极限沉速小,在出口处.仍有一 部分颗粒未能下沉至下板表面而被污水带 走.不能得到完全去除.

这里将完全被去除的最小颗粒直径定义 为临界颗粒粒径,记为止,相应的该颗粒极限 沉速为u

如图3所示.对于临界颗粒而言,在进 ?l8?

圈3颗粒运动轨迹

口处处于最上点的该粒径颗粒,在出口处恰 好下沉至下板顶点,图中给出了它的运动轨 道,并有

一生

k?c0蚰u{y)一u?sin0

即u~osOdz(u{y)一u'n0)dy(4) 将式(2)代人并依边界条件y一0时z=0及 Y—h时z—L,积分得

uk=——一(5)

-fieosO+sino

将式(5)代人式(1),得到临界颗粒粒径计 算公式

血=

fl8u

,/(告coso+sin0)(p|一)g(6)

上式襄明,临界颗粒粒径与斜流池结构 设计条件(板长,板间距及倾角)和操作条 件(平均流速,温度及颗粒与液体密度差)有 关.板愈长,板间距愈小,流速愈小,温度 愈高.则相应的临界颗粒粒径就愈小. 四,颗粒总去除率m

根据临界颗粒的定义,对于粒径d->d 的颗粒.均能全部被去除,在整个悬浮颗粒 物质的总量中,其去除的百分率E为 一

?()??

,一1?()M

=-一

庄去x(一Iat

一

中【lnl

式中;中fIn}为正态分布函数.【.J 对于d.<血的颗粒,只能有部分被去除, 其相对去除率小于1.如图4所示,对于d?<

血的颗粒,只有在人口处处于y?y的颗粒 才能刚好被去除.由于在人口处,颗粒分布 县均匀的,田而茸相对去除章为

圈ddi<d颗牡运动轨迹

dy

n:=

将式(2)代入.得到:

::鲎二

整理得:=.(鲁)一z()cs 由式()知

fLuos0dz;r'(u.,一ucsin0]dy 即:

…co~0=j"I.(6uo一(昔n,一 uusinO)dy

—

eu.f一嘉)--y1].1. 得一=Luos.+.

则式(8)化为

s一z=uoso+u;n.c. 由于一般斜流沉淀池,板长D.8, 2.0m,而板问距30~50mm,倾角O为5O,

60.因此,式(9)中右端第二项与第一项相 比.可以略去,则得

n:.L_0s0

将式(L)代入,得

n=c?

则对所有dl<血的颗粒,其击除率E为 E:f()dd.JO

ln

将式(10)及式(3)代入,并令t.:一 E2=告p(2)

.

j一?)…

式中.

f譬,态分布

卜

卜

唧cz

l疃J

由式(12).如已知颗粒的平均值和标准

差及斜流池几何尺寸,即可预估污水中悬浮 物的总去除率,反之,也可由击除率确定斜 流池的几何尺寸.

应用该去除率公式可评价斜流式沉淀池 处理效果的优劣以及改进斜流池的设计方 法.过去的斜流池设计基本上是在先选定材 料,几何尺寸及临界颗粒沉速的前提下进行 的,没有把斜流池设计与欲达的处理效果联 系起来,有了斜流池去除率计算公式后,只 要知道欲处理水的颗粒组成,就可以按照要 求的去除率进行设计了.

参考文献

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?怍者通讯处-71006】西安市西北j】}筑工程学院2*6信 箱

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范文五：污泥回流对平流式沉淀池去除率的影响分析[精品资料]

污泥回流对平流式沉淀池去除率的影响分析-精品资料

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摘要:本文以平流式沉淀池为研究对象，在考虑污泥回流影响因素的情况下，就污泥回流相对于平流式沉淀池去除率的影响问题展开了详细研究与分析，并结合实际工况，对污泥回流因素影响下的实际工况进行了简要说明，相关问题希望能够为后续研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

关键词:污泥回流平流式沉淀池去除率模型分析

[TU992.3] A

在现阶段的技术条件支持下，有关沉淀池的设计多是建立在理想状态下，沉淀池沉淀理论以及污水悬浮物沉淀试验资料为依据而开展的。对于不具备污水悬浮物沉淀试验资料的情况下，沉淀池的设计需要建立在相似性沉淀池运行工况的基础之上，结合所获取的相关经验参数来开展。但，需要注意的一点是:由于在沉淀池的设计以及反映过程当中，不可避免的存在大量的有害流态成分。因此，沉淀池当中所含有悬浮物成分表现出的沉降现象并非理想状态下的沉淀行为。而建立在传统意义上的沉淀理论基础之上，沉淀池的设计忽略了污泥回流对沉淀池去除率的影响情况，使得沉淀池的设计误差相对严重。特别是在有关平流式沉淀池的设计过程当中，污泥回流对于其去除率的影响是极为突出的。需要在设计过程中加以重点关注。本文即针对以上相关问题做详细分析与说明。

1 污泥回流下平流式沉淀池去除率模型的构建分析

假定:对于平流式沉淀池而言，在其沉淀反应的实施过程当中，沉淀池内部的水流在深向浓度表现出据运行状态，而

在纵向浓度状态下，表现出了自进口至出口位置由浓至稀的递减性趋势。因此，就需要在有关平流式沉淀池的设计过程当中，构建基于污泥回流的平流式沉淀池去除率模型。此过程当中，需要做出如下几个方面的定义:(1)Q作为出水量;(2)R作为回流比;(3)QR作为平流式沉淀池纵向吸刮泥机排泥量;(4)(Q，RQ)作为平流式沉淀池进水总量;(5)L作为平流式沉淀池总长度;(6)H作为平流式沉淀池总深度;(7)B作为平流式沉淀池总宽度;(8)L1~L2作为平流式沉淀池吸泥机相对于沉淀区起始端的位置、以及终端位置。因此，在针对该平流式污泥池进行设计的过程当中，首先就需要考虑某固定颗粒所对应的去除率情况，在结合沉速分配公式的基础之上，获取相对于悬浮物的去除率模型(定义固定颗粒在沉淀池反应中的沉淀速度为u)。整个平流式沉淀池所对应的结构示意图如下图所示(见图1)。

图1:平流式沉淀池结构示意图

1.1 在平流式沉淀池吸刮泥机固定状态下的去除率设计

对于平流式沉淀池而言，根据吸刮泥机相对于沉淀池位置的不同，所呈现出的去除率情况也具有一定的差异性。具体而言，可以从以下几个方面入手进行考量:(1)在进水端至平流式沉淀池吸刮泥机位置的情况下，单位时间内，进入a b断面内的u颗粒总量为(Q，RQ)c、同时，相对于c d断面所流出的u颗粒总量应当表现为(Q，RQ)(c，dc)。在保持相对平衡的状态下，断面a b c d内部所表现出的u颗粒总量应当如下式所示(见式1):

?.单位时间范围内，沉降于池底内部b c位置的u颗粒总量=(1，R)Qc,(1，R)Q(c，dc);

(2)在出水端至平流式沉淀池吸刮泥机位置的情况下，单位时间内，受到吸刮泥机的运行影响，在基于对物料平衡方程因素考量的情况下，此状态下所表现出的流量水平相对于u颗粒总量的关系可如下式所示(见式2):

?.单位时间范围内，沉降于池底内部b c位置的u颗粒总量=Qc,Q(c，dc);

(3)对于平流式沉淀池反应内颗粒去除率而言，由于相对于整个平流式沉淀池而言，沉淀反映区域内，进水端与沉淀池吸刮泥机所对应的终端浓度，以及出水端与沉淀池吸刮泥机所对应的初始浓度均表现为一致性状态，因此可在结合式?、式?的基础之上，求得在吸刮泥机处于固定状态下，平流式沉淀池内，沉速为u的颗粒去除率数值，具体的计算方式如下式所示(见式3):

?.1,e,usB/Q[(L，RL2)/(1，R)]

1.2 在平流式沉淀池吸刮泥机运行状态下的去除率设计

结合平流式沉淀池在吸刮泥机保持固定状态下，沉速为u前提下，颗粒去除率计算关系的综合分析，不难发现:在平流式沉淀池吸刮泥机处于运行状态的情况下，单体颗粒所对应的沉淀效率会受到平流式沉淀池吸刮泥机相对于出水端位置关系的影响。因此，在考虑污泥回流对沉淀池去除率影响的基础之上，沉速取值为us的条件下，颗粒所对应的去除率应当按照如下式所示计算(见式4):

?.1，(1，R)Q/RusA(e,usA/Q,e,usA/Q(1，R));

1.3 平流式沉淀池悬浮物总体去除率

在有关平流式沉淀池吸刮泥机运行状态下，去除率的设计过程当中，可通过对悬浮物沉速分配公式，以及沉淀池颗粒去除率公式的综合求解，得到沉淀池吸刮泥机在考虑污泥回流量影响的情况下，平流式沉淀池当中，悬浮物所对应的去除率模型。在此过程当中，结合悬浮物的沉速分配公式(ps=kuns)，可以对颗粒沉速的基本特性做出如下概括:

在ps取值为1的情况下，us取值为极限大状态，即k,1/n;而在ps取值为0的情况下，us取值为极限小状态，即0。因此，在结合吸刮泥机固定、以及运行状态下去除率的

计算方式基础之上，可归纳得出平流式沉淀池总体性的颗粒去除模型，具体的模型计算方式如下式所示(见式5):

?. ;

2 实例分析

在基于污泥回流对平流式沉淀池去除率影响因素的考量下，可通过对悬浮物的沉速分配公式(ps=kuns)的应用，拟合自由沉淀试验所得的相关数据，求解得出此状态下的k、n取值。进而计算得出相对应的沉速，并将其带入计算式?当中，获取相对于平流式沉淀池而言，在沉速取值为u的状态下，沉淀池内悬浮物所对应的去除率情况。首先需要构建相对于平流式沉淀池而言，悬浮物剩余量与沉速之间的对应关系，并且需要假定此状态下的设计表面负荷与沉速一致，均为1.0m/h。按照上述思路可计算得出此状态下，平流式沉淀池内无污泥回流因素影响下的去除率为72.8,。但在假定污泥回流比取值为1.0的情况下，沉淀池总体性去除率将明显降低。由此，可以得知，该平流式沉淀池污泥回流比相对于颗粒去除率的曲线关系应当如下图所示(见图2)。这也就反应了:在平流式沉淀池的运行过程当中，污泥回流对于其去除率的影响是极为突出的。

图2:平流式沉淀池污泥回流比相对于颗粒去除率的曲线关系示意图

3 结束语

在本文上述分析过程当中，首先从在平流式沉淀池吸刮泥机固定状态下的去除率设计、在平流式沉淀池吸刮泥机运行状态下的去除率设计、以及平流式沉淀池悬浮物总体去除率三个方面入手，就基于污泥回流因素影响下，去除率计算模型的构建问题进行了简要分析，进而结合实际案例，证实了污泥回流相对于沉淀池去除率的显著影响，望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

参考文献:

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