第15章 水的其他物理化学处理方法资料

d c 0.75 d1
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Qh ( p 0 )
(15-5)
式中d c ——极限直径（cm）； dl——进水管直径（cm）； ——水的动力粘度（Pa· s）； ——水流切向速度的变化系数，与分离器的构造有关，约为； h ——中心流速高度（cm），其值约为水旋器锥体高度的，即； h ( D d 3 ) / 3tg Q——水旋器进水流量（cm3/s）； 2018/12/28 11 0 ——分别为颗粒和水的密度（g/ cm3）。 ， p
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另外，根据颗粒随水旋转时所受的向心力与水的反向 阻力平衡原理，可导出粒径为d的颗粒的分离速度为
2 r ( p 0 )d 2 uc 18
(15－3)
式中 —— 颗粒的分离速度（m/s）； d ——颗粒的粒径(m)； p , —— 0 分别为颗粒和水的密度（kg/m3）； ——水的动力粘度 (0.1Pa· s)。 当＞时，为正值，颗粒被抛向周边；当＜时，颗粒被推向中心。离 心分离设备，可能进行离心沉降或离心浮上两种操作。从上式可知， 悬浮颗粒的粒径越小，密度同水的密度越接近，水的动力粘度越大， 则颗粒的分离速度越小，越难分离；反之，则较易于分离。
（2）重力式水力旋流器 它又称水力旋流沉淀池， 处理废水时，废水也是以切向进入器内，并借助进、 出水的压力差在器内作旋转运动。
1）经验公式计算法
u B(30.5 5 lg 0.134Q) (1 12Es)
(15-6)
式中 u——水流上升速度（m/s）： Q——废水流量（m3/h）； B——水量分配不均匀系数，取0.9； Es——SS去除效率，ΔEs＝0.95－Es。 求得u值后，按A＝Q／u计算沉淀池面积A，再按图形比例 确定其余各部结构尺寸。
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2)表面负荷计算法 取表面负荷q值为25～30m3／ m2· h，再按A＝Q／q计算表面积A。 旋流沉淀池的有效水深，即进水管轴线到溢流堰顶 的高度。通常按停留时间15～20min计算，也可按H0 ＝(0.8～1.2)D计算，D为沉淀池直径。沉淀池的缓冲 高度，即进水管与沉渣面之间的距离采用0.8～l.0m。 进水管口向下倾斜1～5°，管嘴流速v＝0.9～1.lm/s。
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15.1.2 离心分离设备
按照产生离心力的方式不同，离心分离设备可分为 水旋和器旋两类。 1. 水力旋流器 水力旋流器简称水旋器，有压力式和重力式两种。 (1)压力式水力旋流器 由钢板或其它耐磨材料制成， 其构造如图15-1所示。
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分离效率（%）
颗粒直径（
( )
( )
图15－3颗粒直径与分离效率的关系图15－4重力式旋流分离器示意 a)淹没式进出水 b) 表面出水 1－进水 2－出水 3－排渣 2018/12/28 10
从图得知，曲线呈S形。在其它条件基本不变的情况下， 分离效率随颗粒直径的增大而急剧增大。分离效率为 50％时能被分离的最小颗粒的直径为极限直径，它是 衡量水旋器分离效果的重要指标之一。极限直径愈小， 说明分离效果愈好，达到一定分离效率时的处理水量 也愈大。极限直径可由下式计算
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FC 2 r rn 2 f FG g 900
(15－2)
f称为离心设备的分离因素，是衡量离心设备性 能的基本参数。在旋转半径r一定时，f值随转 速n的平方急剧增大。例如，当r＝0.3m，n＝ 500r/min时，f ≈83；当n＝2000r/min时，则f ≈1333。可见，在离心分离中，离心力对悬浮 颗粒的作用远远超过了重力，从而极大地强化 了分离过程。
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2) 处理水量计算 水旋器的处理水量按下式计算 (15-4) 式中 Q ——处理水量（L/min）； K ——流量系数，＝； p ——进出口压差（MPa）；，一般取0.1~0.2 MPa； g ——重力加速度（m/s2）。
Q KDd0 gp
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3）被分离颗粒的极限直径 水力旋流器的分离效率 与设备结构、颗粒性质、进水水压及粘度等因素有 关。某种废水的颗粒直径与分离效率的试验曲线如 图15-3所示。
第１5章 水的其他物理化学处理方法 15.1离心分离
15.2电解
15.3中和 15.4化学沉淀
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15.1 离心分离
15.1.1 离心分离原理 利用离心力分离废水中密度与水不同的悬浮物的 处理方法，称为离心力分离法。当废水作高速 旋转时，密度大于水的悬浮固体被抛向外围， 密度小于水的悬浮物(如乳化油)则被推向内层， 如果将水和悬浮物从不同的出口分别引出，便 可使二者得以分离。 废水在高速旋转过程中，悬浮颗粒同时受到两种 径向力的作用，即离心力和水对颗粒的向心力。 设颗粒和同体积水的质量分别为mp和m0，旋转半 径为r，角速度为ω，则颗粒受到的离心力和径向 推力分别为mpω2r和m0ω2r。此时，颗粒所受的净 2018/12/28 2 离心力Fc为二者之差
FC (mp m0 ) r
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(15－1)
式中
（kg）； r——旋转半径(m)； ω——角速度 (rad/s)。
FC——净离心力（N）； m0——分别为颗粒和水的质量
该颗粒在水中的净重力为FG=(mp-m0)g。若以n表示转 速(r/min)，并将ω代入上式，以表示颗粒所受离心力 与重力之比，则有
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1）旋流器各部分尺寸设计 设圆筒直径为D，则圆筒高度H0＝1.70D； 锥体锥角θ取10～15°；中心溢流管直径d0 ＝(0.25～0.3)D；锥底直径d3＝(0.5～ 0.8)d0；锥体高度Hk＝(D-d3)/2tgθ；进水 管直径dl＝(0.25～0.4)D；出水管直径d2＝ (0.25～0.5)D。水旋器的圆筒直径不宜超过 500mm。当处理水量较大时，设多台并联使 用。 进水口应紧贴器壁，并制作为高宽比为 1.5～2.5的矩形；进水管轴线应下倾3～5°， 以加强水流的下旋运动；溢流管下缘到进水管 轴线的距离以H0/2为佳