沉积

沉积作用是最常见的物理作用单元操作在废水处理中，尤其是在初级处理中，沉淀物是处理的主力。这个词沉积是铝在一些文献中被称为安定。简而言之，沉淀是一个比水的密度高的悬浮固体重新沉淀的过程

图3.5。溶解气浮系统的照片。

由底部的重力作用从废水中移出沉降槽或盆(也称为澄清器)在合理的时间内。沉淀池通常是矩形或圆形，水流呈放射状或向上。沉淀不限于初级处理;还有次生沉积作用会沉淀的去除生物二级处理过程中的固体。例如，活性污泥的回收回收是通过二次沉降实现的。

在一个典型的废水处理厂，废水流从筛选装置(和浮选盆地后)然后进入的第二段污水的初级处理治疗或沉积坦克/盆。在这里，污泥(污水中的有机部分)从废水中沉淀出来，并被泵出水箱。一些水在一个叫做稠化的步骤中被去除，然后污泥在一个叫做消化器的大罐中被处理。

沉淀利用重力从废水中分离不稳定和不稳定的悬浮固体。它是基于液体和固体体积之间的密度差异。絮凝剂可使胶体等稳定固体失稳(见“混凝与絮凝”下面)。沉淀是一种非常重要的初级处理工艺;然而，它也被用于生物处理，如活性污泥和滴滤池去除固体。固体的沉降特性由沉降固体的类型及其浓度决定。沉积有四种不同的方式沉降类型：

•离散沉降(I型)，即不聚集的稀固体悬浮液的沉降。

•絮凝沉降(类型II)，这是颗粒之间的沉降和/或与添加絮凝剂形成更大的颗粒，从而导致更快的沉降。典型的废水一级处理中的沉淀操作就是在这种模式下进行的。

•区域沉降(III型，也称为受阻沉降)，当颗粒附着在一起，形成一个块状物，与上面的液体有可区分的界面。

•压缩区(IV型)，当沉降颗粒积聚在沉淀池/盆底部时发生，形成一个压缩结构，支撑沉降在沉淀池/盆底部的颗粒的重量。

虽然初级处理中的沉淀池以II型絮凝剂沉降为特征，但每个区域都有不同的特征，值得进一步分析。

离散沉降(第一类)

非聚集固体在稀悬浮液中的沉降可以用其单个颗粒的沉降速度来描述。在沉淀池/沉淀池中，一个离散颗粒的沉降不受其他颗粒的影响，仅是流体性质和颗粒特性的函数;如图3.6所示，当目标粒子的运动受到向下的重力和流向出口的体流的共同作用时(式3.1):

图3.6。离散沉降的示意图。

或数学上(式3.2):vt = H/t

H为沉淀池深度，t为颗粒在沉淀池液体中的停留时间。假设液体的停留时间为液体在罐内的停留时间，则有(式3.3):

A为罐体的截面积，Q为通过罐体的总容积流量。这里，Q/A是溢出率液体通过水箱的过程。因此，有(式3.4):

颗粒的终端速度等于容器的溢流速率。

对于接触过流体力学的读者来说，上面的推导可能会让他们感到怀疑，因为液体中离散粒子的终端速度遵循斯托克定律(方程3.5):

其中d是颗粒的大小(颗粒的等效直径)，g是重力加速度，^是液体的粘度，(ps - pl)是颗粒与液体之间的密度差。

这表明，终端速度是粒子大小和密度的函数，这是无法从公式3.2-3.4中推断出来的。请注意，我们已经假设颗粒在罐内的停留时间与散装液体的停留时间相同，或者颗粒在罐内沉降的等效深度与罐内深度相同。以颗粒在罐内的末端速度为罐内的溢流速率表示理想颗粒在理想沉降罐内的临界速度

•理想离散粒子数和液体速度矢量均匀分布。

•液体在罐内以理想段塞的形式流动。

•到达罐底的任何颗粒都被有效去除(没有再悬浮)(Canale和Borchardt, 1972)

任何终端速度v(所有颗粒的平均速度)大于vt的理想颗粒都100%从沉淀池/盆中去除。对于终端平均速度小于vt的颗粒，在罐内被去除的颗粒量等于v/vt。

在现实中，离散沉降更可能与具有高密度和尺寸的硬颗粒的沉降有关，如砂砾和沙子。这在典型的食品废水流中是一种罕见的颗粒类型，但它可能出现在某些来源农业废水容易受到泥土和污物的侵入。

絮凝沉降(第二类)

采用絮凝沉降法主要澄清器和二级澄清器的上部区域。在絮凝沉降的情况下，颗粒在相对稀释的悬浮液中合并或絮凝物在沉降过程中形成较大的颗粒或团聚体，从而增加沉降固体的质量以及沉降速度(和去除率)。在许多食品废水处理情况下，除非常稀的情况外，悬浮物不能被描述为已知比重的离散颗粒(是颗粒密度与浓度之比)水的密度)．一般来说，较大的颗粒沉降更快，并且更容易与其他沉降较慢的颗粒碰撞，从而在静止的水体中形成较大的颗粒。然而，风，水动力剪切和水力扰动都有助于进一步接触颗粒在罐内。

样品端口间隔60cm

时间

图3.7。沉降柱及分区沉降过程示意图。

时间

图3.7。沉降柱及分区沉降过程示意图。

此外，槽的深度越大，沉降过程中颗粒之间的碰撞频率越高。因此，絮凝剂的沉降取决于颗粒和液体的性质以及沉降罐/盆的深度。水槽底部的沉降固体通常会被迅速去除，因此由于单个颗粒的聚集而导致的更大的沉降速率转化为废水中更大的固体去除速率。一个污水流的评价sedimention如图3.7所示，使用沉降柱进行槽或盆。沉降柱的实验室直径约15厘米(6英寸)，高305厘米(10英尺)，它有几个相距61厘米(2英尺)的采样端口。沉降评价是先在色谱柱中放置已知数量的废水样品。在评价开始时，应做到从塔顶到塔底的粒度均匀性，以及整个评价过程中液体的温度。含悬浮物的废水允许在静止条件下沉降;在预设深度的不同端口上绘制小的悬浮液样品，并在预设的时间间隔内确定样品中的颗粒浓度。的裂缝分析

时间

图3.8。在每个深度去除的絮凝颗粒的分数。

时间

图3.8。在每个深度去除的絮凝颗粒的分数。

粒子的离子去除计算每个样本分析，并绘制出时间和深度。在每个深度去除的颗粒比例被构造为曲线，称为等浓度线，如图3.8所示。这些线表示在给定的去除率下最有效的颗粒去除位点。深度与时间的比值是在给定百分比去除下颗粒的平均沉降(终端)速度。

区域沉降(第三类)

区域沉降，又称受阻沉降，因沉降池中浓缩悬浮液(活性污泥或絮凝胶体)的颗粒聚集在一起，形成具有明显界面的块状毯状悬浮液而得名。区域沉降主要用于二次澄清。许多废水处理工艺设计人员采用分批处理解决测试确定接口。

第3章:物理化学废水处理工艺65压缩区(IV型)

压缩沉降涉及最高浓度的悬浮固体，发生在澄清池的下游。粒子通过压缩下面粒子的质量而沉降。压缩不仅发生在二次澄清器的下部，而且也发生在污泥浓缩坦克。

继续阅读:混凝与絮凝

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