第四章混凝动力学.ppt
《第四章混凝动力学.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四章混凝动力学.ppt(47页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、中国环评网:http:/ 收集整理,第四章 混凝动力学,中国环评网:http:/ 收集整理,4.1 混凝动力学 推动水中颗粒相互碰撞的动力来自两个方面: 一方面颗粒在水中的布朗运动,由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称“异向絮凝”。 另一方面在水力或机械搅拌下所造成的流体运动,由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称“同向絮凝”。 一、异向絮凝 假定颗粒为均匀球体,根据费克定律,可导出颗粒的碰撞速率: Np=8dDBn2 Np_单位体积中的颗粒在异向絮凝中碰撞速率;(l/cm3.s) n颗粒数量浓度;(个/ cm3 ) d颗粒直径;(cm) DB_布朗运动扩散系数;(cm2/s),中国环评网:http:/
2、 收集整理,扩散系数DB可用斯笃克斯曼因斯坦公式表示: . K波兹曼常数,(1.3810-16g.cm2/s2.k) T水的绝对温度,(K) 水的运动黏度, (cm2/s) 水的密度,(g/cm3) 将式代入式 . 故Np只与颗粒数量和水温有关,而与颗粒粒径无关。但当颗粒的粒径大于1m,布朗运动消失。 二、同向絮凝 同向絮凝简称须凝,它在整个混凝过程中占有十分重要的地位.,中国环评网:http:/ 收集整理,如图所示,当水流处于层流状态下的 流速分布, i和j颗粒均跟随水流前进.由 于I颗粒当前进速度大于j颗粒,则在某 一时刻,i与j必将碰撞。设水中颗粒为 均匀球体,di=dj=d ,则再以j
3、颗粒中心 为圆心,Rij为半径的范围内的所有i和 j颗粒均会发生碰撞。 碰撞速率N0为: . . G速度梯度(S-1) u和u分别为流速和相邻两流层的流速增量(cm/s) z垂直与水流方向的两流层之间距离(cm) n和d为原水杂质特性,而G是控制混凝效果的水力条件。故在混凝设备中, 往往以速度梯度G值作为重要的控制参数之一。,中国环评网:http:/ 收集整理,: 所谓的速度梯度,就是指两相邻水层的水流速度差和它们之间的距离之比,以G表示。,单位体积水流所耗功率P为,中国环评网:http:/ 收集整理,根据牛顿内摩擦定律:=G代入式 水的动力黏度 (pas) p单位体积流体所耗功率 (w/m3
4、) G速度梯度 (S-1) 当用机械搅拌时,式中的P由机械搅拌器提供,当采用水力絮凝池时,P应为水流本身能量消耗; PV=gQh V=QT (11) 将和(11)代入得: (12) g重力加速度(9.8m/s2) h混凝设备中的水头损失(m) 水的运动黏度(m2/s) T水流在混凝设备中的停留时间(s),中国环评网:http:/ 收集整理,三、混凝控制指标 在混合阶段,水中杂质颗粒微小,异向凝聚占主导地位,混合速度快速剧烈,通常在1030 S,最多不超过2分钟既告完成。搅拌强度按速度梯度计,一般G=7001000 S-1之内。在此阶段形成的颗粒较小。 在絮拧阶段,属同向絮凝,不仅与G值有关,还
5、与絮凝时间T有关。通常以G值和GT作为控制指标。G=2070 S-1 范围内,GT=1104 1105 范围内。 有人将颗粒浓度及脱稳程度等因素考虑进去,提出以 CVGT 或 aCVGT值作为控制指标。 CV水中颗粒体积浓度。 a颗粒有效碰撞系数。 如果脱稳颗粒每次碰撞都可导致凝聚,则:a=1 ,而实际 a1 。从理论上而言,采用 CVGT 或 aCVGT 值控制絮凝体效果自然更合理,但具体数值至尽还无法确定,因而目前也只能从概念上加以理解或作为继续研究的目标。,中国环评网:http:/ 收集整理,影响混凝效果的因素较多也很复杂,但总体上可以分为两类,一类是客观因素,主要是指所处理对象即原水所
6、具有的一些特性因素如水温、水的pH值、水中各种化学成分的含量及性质等,另一类是主观因素,即可以通过人为改变的一些混凝条件如混凝剂的种类及投加方式、水利条件等。,4.2影响混凝的因素,中国环评网:http:/ 收集整理,一、水温 水温低时 1. 混凝剂的水解速度慢,生成的絮凝体细而松,强度小,不易沉淀。 2.水的粘度大,颗粒沉淀速度降低,而且颗粒之间碰撞机会减少,影响了混凝效果。 克服水温低效果差的措施: 1.增加混凝剂的投量,以改善颗粒之间的碰撞条件。 2.投加助凝剂(如活化硅酸)或粘土以增加绒体重量和强度,提高沉速。,中国环评网:http:/ 收集整理,二、水的pH值和碱度 水的PH对混凝效
7、果影响很大,对一般的浑浊水,投硫酸铝的最佳PH范围为6.57.5。 我们知道,AL2(SO4)3在水解过程中要产生H+,它与水中HCO3-(碱度)作用生成CO2 。 H+ + HCO3- = CO2 + H2O 这使水中碳酸平衡发生变化,PH相应地降低.三价铁盐水解反应同样受PH值的控制,(FeCL36H2O) Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ Fe(OH)2+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ Fe(OH)2+ + H2O Fe(OH)3 + H+ 三价铁盐混凝剂适应的PH值范围较宽,最优PH值大约在6.08.4之间。,中国环评网:http:/ 收集整理,从铝盐和铁盐水
8、解反应式可以看出,水解过程中不断产生的H+必然导致水的 PH 值的下降,天然水中含有一定的碱度。 HCO3- + H+ CO2 + H2O 当投药量较少,原水的碱度又较大时,由于水中的碳酸化合物的缓冲作用,水的 PH 值略有降低,对混凝效果不会有大的影响。 当投药量较大,原水的碱度小时,水中的碱度以不足已中和水解产生的酸时,水的PH将大幅度下降,以至将至最优混凝条件以下。这时便不能获得良好的混凝效果,为了保持水的 PH 值在混凝过程中始终处于最优范围内须向水中投加碱剂,既对水进行碱化。一般投加 CaO. AL2(SO4)3 + 3H2O + 3CaO = 2AL(OH)3 + 3CaSO4 2
9、FeCL3 + 3H2O + 3CaO = 2Fe(OH)3 + 3CaCL2,中国环评网:http:/ 收集整理,三、水中悬浮物浓度的影响,因电解质能使胶体凝聚,所以水中溶解盐类能对混凝发生影响,由于 AL2(SO4)3 的水解产物都带正电核,所以天然水中 Ca+ 、Mg+ 对混凝有利,而水中某些阴离子如 CL-,对混凝产生不利影响,不过,这些方面还有许多问题有待研究。 粘土杂质,不同的水源粒经大小和级配、化学组成、带电性能和吸附性能等,各不相同,因而即使浊度相同,混凝性能也未必一样。一般而言,粒经细小而均一者,混凝效果较差,粒经不同者于混凝有利。颗粒浓度过低往往不利于混凝,人工投加粘土或其
10、它混凝剂可提高混凝效果。,中国环评网:http:/ 收集整理,水中有机物对胶体有保护稳定作用,即水中溶解性的有机物分子吸附在胶体颗粒表面好像形成一有机涂层一样,将胶体颗粒保护起来,阻碍胶体颗粒之间的碰撞,阻碍混凝剂与胶体颗粒之间的脱稳凝集作用,因此,在有机物存在条件下胶体颗粒比没有有机物时难以脱稳,需要增加混凝剂投加量才能获得较好的混凝效果。,四、水中有机污染物的影响,中国环评网:http:/ 收集整理,由于不同种类的混凝剂其水解特性和适用的水质情况不完全相同,因此应根据原水水质情况优化选用适当的混凝剂种类。对于无机盐类混凝剂,要求形成能有效压缩双电层或产生强烈点中和作用的形态,对于有机高分子
11、絮凝剂,则要求有适量的官能团和聚合结构,较大的分子量。,五、混凝剂种类与投加量的影响,中国环评网:http:/ 收集整理,混凝剂的投加方式有干投和湿透两种。硫酸铝以稀溶液形式投加更好,而三氯化铁则以干投或浓溶液形式投加更好。如果除投加混凝剂之外还投加助凝剂,则各种药剂之间的投加先后顺序对混凝效果也有很大影响。,六、混凝剂投加方式的影响,中国环评网:http:/ 收集整理,水力条件对混凝效果的影响是显著的,此处所指的水利条件包括水里强度和作用时间两方面的因素。混合阶段要使投入的混凝剂迅速均匀地分散到原水中,这样混凝剂能均匀地在水中水解聚合并使胶体颗粒托文凝聚,快速混合要求有快速而剧烈的水力或机械
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 章混凝 动力学
链接地址:https://www.31doc.com/p-2262803.html