第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 从而附着于气泡上浮升。 气泡能否与悬浮颗粒发生有效附着主要取决于颗粒的表面性质。如果颗粒易被水润湿, 则称该颗粒为亲水性的,如颗粒不易被水润湿,则是疏水性的。颗粒的润湿性程度常用气液 固相间的接触角的大小来解释。在静止状态下,当气、液、固三相接触时,在气-液界面张 力线和固液界面张力线之间的夹角(对着液相的)称为平衡接触角,用0表示。θ<90°者 为亲水性物质,0>90者为疏水性物质(如图23所示) 1)当颗粒完全被水润湿时,θ→0°,cos→1,△W-0,颗粒不能与气泡相粘 附,因此也就不能用气浮法处理。 2)当颗粒完全不被水润湿时,0→180°,cos0→1,△W→2oG,颗粒与气泡粘 附紧密,最易于用气浮法去除 3)对oLG值很小的体系,虽然有利于形成气泡,但△W很小,不利于气泡与颗粒的粘 (4)斜管斜板沉淀理论 斜板、斜管沉淀池是根据浅层沉降原理设计的新型沉淀池。与普通沉淀池比 较,它有容积利用率高和沉降效率高的明显优点 设有一理想沉淀池,其沉降区的长、宽、深分别为 L、B和H,表面积为A,处理水量为Q,表面负荷为q 颗粒沉速为u,则由公式2-1,可得Q=uA。由此可见,+ 在A一定的条件下,若增大Q,则山成正比增大,从而 使u≥u的颗粒所占分率(1-p)和u<u的颗粒中能被 去除的分率uu都减小,总沉降效率Er相应降低;反之, 要提高沉降效率,则必须减小υ,结果Q成正比减小 图24浅层沉降原理示意 以上分析说明,在普通沉淀池中提高沉降效率和增大处理能力相互矛盾,二者之 间呈此长彼落的负相关系。 但是,如果象图24那样,将沉降区高度分隔为n层,即n个高度为h=H/ 的浅层沉降单元,那么在Q不变的条件下,颗粒的沉降深度由H减小到H/n, 可被完全除去的颗粒沉速范围由原来的u≥uo扩大到u≥uo/,沉速u<u的颗粒中 能被除去的分率也由uuo增大到nuu,从而使Er值大幅度提高:反之,在ET 值不变,即沉速为u的颗粒在下沉了距离h后恰好运动到浅层的右下端点,那 么由un/y=h1L和h=H/n可得v=n,即n个浅层的处理水量Q=HBnv=nQ,比 原来增大了n倍。显然,分隔的浅层数愈多,Er值提高愈多或Q值增加愈多 222沉淀与气浮设备概述 (1)沉淀设备 平流式沉淀池的工艺见图2.5,由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、 污泥区及排泥装置等组成。 1)流入装置由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成,起均匀布水与 消能作用。挡流板入水深不小于0.25米,水面以上0.15~0.20米,距流入槽0.50 米。 2)流岀裝置由流岀槽与挡板组成。流岀槽设有自由溢流堰,溢流堰严格水 平,既可保持水流均匀,又可控制沉淀池水位。为此,溢流堰常采用锯齿形堰。 第6页第 6 页 从而附着于气泡上浮升。 气泡能否与悬浮颗粒发生有效附着主要取决于颗粒的表面性质。如果颗粒易被水润湿， 则称该颗粒为亲水性的，如颗粒不易被水润湿，则是疏水性的。颗粒的润湿性程度常用气液 固相间的接触角的大小来解释。在静止状态下，当气、液、固三相接触时，在气-液界面张 力线和固液界面张力线之间的夹角（对着液相的）称为平衡接触角，用θ表示。θ＜900 者 为亲水性物质，θ＞900 者为疏水性物质（如图 2.3 所示）。 1) 当颗粒完全被水润湿时，θ→0 0，cosθ→1，∆W→0，颗粒不能与气泡相粘 附，因此也就不能用气浮法处理。 2) 当颗粒完全不被水润湿时，θ→1800，cosθ→1，∆W→2σLG，颗粒与气泡粘 附紧密，最易于用气浮法去除。 3) 对σLG 值很小的体系，虽然有利于形成气泡，但∆W 很小，不利于气泡与颗粒的粘 附。 （4）斜管斜板沉淀理论 斜板、斜管沉淀池是根据浅层沉降原理设计的新型沉淀池。与普通沉淀池比 较，它有容积利用率高和沉降效率高的明显优点。 设有一理想沉淀池，其沉降区的长、宽、深分别为 L、B 和 H，表面积为 A，处理水量为 Q，表面负荷为 q， 颗粒沉速为 uo，则由公式 2-11，可得 Q=uoA。由此可见， 在 A 一定的条件下，若增大 Q，则 uo 成正比增大，从而 使 u  uo 的颗粒所占分率（1－po）和 u<uo 的颗粒中能被 去除的分率 u/uo 都减小，总沉降效率 ET 相应降低；反之， 要提高沉降效率，则必须减小 uo，结果 Q 成正比减小。 以上分析说明，在普通沉淀池中提高沉降效率和增大处理能力相互矛盾，二者之 间呈此长彼落的负相关系。 但是，如果象图 2.4 那样，将沉降区高度分隔为 n 层，即 n 个高度为 h=H/n 的浅层沉降单元，那么在 Q 不变的条件下，颗粒的沉降深度由 H 减小到 H/n， 可被完全除去的颗粒沉速范围由原来的 u  uo 扩大到 u  uo/n，沉速 u<uo 的颗粒中 能被除去的分率也由 u/uo 增大到 nu/uo，从而使 ET 值大幅度提高；反之，在 ET 值不变，即沉速为 uo 的颗粒在下沉了距离 h 后恰好运动到浅层的右下端点，那 么由 uo v = h L , 和 h = H n 可得 v´=nv，即 n 个浅层的处理水量 Q´=HBnv=nQ，比 原来增大了 n 倍。显然，分隔的浅层数愈多，ET 值提高愈多或 Q´值增加愈多。 2.2.2 沉淀与气浮设备概述 （1） 沉淀设备 平流式沉淀池的工艺见图 2.5，由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、 污泥区及排泥装置等组成。 1) 流入装置由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成，起均匀布水与 消能作用。挡流板入水深不小于 0.25 米，水面以上 0.15~0.20 米，距流入槽 0.50 米。 2) 流出装置由流出槽与挡板组成。流出槽设有自由溢流堰，溢流堰严格水 平，既可保持水流均匀，又可控制沉淀池水位。为此，溢流堰常采用锯齿形堰。 图 2.4 浅层沉降原理示意