混凝原理D概述.pptVIP

water quality control engineering:fundamentals of coagulation flocculations water quality control——fundamentals of coagulation flocculation * * 混凝过程的第二个阶段称为絮凝。 小的脱稳颗粒（微絮体）→大的絮凝体; 凝聚（结）速度由碰撞速率所决定; 颗粒碰撞→凝结?破碎←水动力剪切增强←di增大 达平衡时，粒度分布不再变化（剪切—结合力） 布朗扩散（异向絮凝 流体剪切（同向絮凝） 差异沉降 三种输送方式 ?颗粒碰撞 碰撞频率给出如下(前已导出)： （6.19） （6.34） （6.40） k(i, j)类似于“双分子”碰撞速率常数，是碰撞频率函数，对应以三种输送机理ki j有三种不同形式的表达式，如下表。 差异沉降 层流剪切 布朗运动 di =d j=d时速率常数 非均相分数悬浊液速率常数 输送机理 表6.3 胶体悬浊液的凝聚动力学 以上三种表达形式组合给出单一方程，Friedlander方程 （6.46） O’melia将上述三种不同输送机理碰撞速率函数进行比较，如图6.30 图6.30(a) =10s－1， di=10μm，变化dj=0.01~1000μm （1mm） 当 dj=0.1~10μm之间，k存在最小值 对所有dj剪切速率占优 图6.30(b) =0.1s－1， di=1μm，dj=0.01~100μm 变化 dj＜1μm时，布朗扩散占优达几个数量级 dj ＞ 10μm时，剪切和差异沉降占优 di=dj=1μm时达最小值 同向絮凝中，大多数情况下，考虑对水动力、外力、颗粒绕流等作用进行校正时，同径颗粒的碰撞絮凝要优于异径颗粒絮凝(Adler )。 前述讨论基于两两颗粒碰撞，但由于实际体系中，絮体呈一定粒度分布，基于Smoluchowski方程，总的碰撞速率模型为 粒径为dm颗粒个数浓度变化速率 碰撞效率系数 碰撞速率函数 图30.ppt （6.47） dj ＞ 0.8μm大颗粒与测试结合吻合较好，同时考虑小颗粒则不适合； 模型可单独适用于 模型改进：流体剪切与差异沉降的碰撞速率函数 右端第1项：小于dm 的di、dj颗粒碰撞形成dm 的形成 速率（i与j和j与i碰撞计入两次，故系数为1/2 右端第2项：消失速率， di与 dm 碰撞形成＞ dm 的絮体的形成速率 注：上模型中未包括絮体破碎的情况。 利用上述模型，借助于计算机和颗粒分析仪，就可确定絮凝、沉淀过程的粒度分布。 软化水厂的应用结果证实上述模型的适用性（softening plant）。 大颗粒情况 小颗粒情况 两者同时考虑则不适用 机理不同 原因 图31.ppt （一）颗粒粒度分布函数—particle size distribution functions （6.48） 自然系统和人工系统中的絮凝和沉淀过程导致在原水和处理后的水中的颗粒粒度分布具有相同形式；粒度分布可由粒度分析仪测定。 Friedlander定义，颗粒粒度分布函数对直径、表面积、体积都有同样的形式。 对于个数浓度（O’Melia） 式中：dN——颗粒粒径从dp到dp+d(dp)范围内，单位流体体积中的颗粒数，个/cm3； dp ——颗粒直径， μm； ——粒度分布函数；个/ cm3 ? μm。 定义： :累积粒度分布曲线的斜率，累积分布由粒子计数器测得。 图6.32(a)给出了N~ 关系，类似地对表面积和体积给出的分布函数 ，粒度分布函数可定义为 图32.ppt （6.49） （6.50） 式中： Sp——单个粒子的表面积， μm2； Vp ——单个粒子的体积， μm3。 (dp)1~(dp)2之间粒子的个数浓度N1－2可表示为 （6.51） 即曲线(图6.32(c))下 (dp)1~(dp)2范围内的面积表示该区间粒子的个数浓度。 由 2.3log (dp)=ln(dp) 连锁法微分： 而 故有 （6.52） （6.53） （6.54） 大量经验数据表明：自然界与工程实践中（大气、水中悬浮粒子）粒度分布都遵循幂函数关系；方程（6.48） 也可表示为： （6.55） 式中： A0——与颗粒物总浓度有关的系数；