Aquacultural Engineering W

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1 Aquacultural Engineering W 13 - 15
13-2 重力分離 Aquacultural Engineering W

2 重力分離 定義 利用重力由流體中分離出顆粒 顆粒與流體之密度差異，使顆粒在靜止的流體中向下移動 2019/4/27 AE 13-2

3 13-2A 沉澱 (Sedimentation) 沉澱程序 單純沉澱 (Plain sedimentation)
使密度大於懸浮液之顆粒物質在靜止或慢速移動之液體中藉由重力作用沉降出來 單純沉澱 (Plain sedimentation) 自然力作用 2019/4/27 AE 13-2

4 膠凝 (Coagulation) 加入化學藥劑或其他物質，將微細顆粒凝集在一起，以增加沉降速率 2019/4/27 AE 13-2

5 化學沉降 (Chemical precipitation)
定義 廢水加入化學物質 使產生化學反應 生成不溶性化合物 不溶性物質因沉澱作用而分離 2019/4/27 AE 13-2

6 顆粒所受加速作用力 (Accelerating force on particle)
Fl = (p - f)gV (13.15) F1 = 加速力(N)； p = 顆粒密度(kg/m3)； f = 液体密度(kg/m3)； g = 重力加速度(m/s2)； V = 顆粒体積(m3) 2019/4/27 AE 13-2

7 流體之拖曳力 (Fluid drag forces)
F2 = vs2d2f(Re) (13.16) F2 = 拖曳力(N) vs = 顆粒沉降速率(m/s) d = 有效顆粒直徑(m) Re = Reynolds number (Re) = function of Reynolds number 2019/4/27 AE 13-2

8 Cd 值影響因素 13.16式轉換 Reynolds number 及顆粒形狀 利用拖曳係數 (drag coefficient) Cd 及
以顆粒投影面積 Ac 代替 d2 及 以動能壓力(dynamic pressure) vs2/2 代替 vs2 可化得更適用之 方程式 F2 = CdAcfvs2/2 (13.17) 2019/4/27 AE 13-2

9 顆粒之等速(終端)沉降速度 等速沉降之顆粒，所受拖曳力等於重力 Equations 13.15 = 13.17
(p - f) gV = CdAcf vs2/2 (13.18) Vs = {[(2g/Cd) [(p - f)/f](V/Ac)}1/2 (13.19) 若為球形顆粒於Re < 0.5 條件下(Cd = 24/Re ) ，行單顆粒沉降，則其沉降速率近於Stokes' law, Vs = gd2 (p - f) /18 (13.20) 球形顆粒於 Re < 1  104 , Cd 之近似值為 Cd =24/Re + 3/[Re]1/ 2019/4/27 AE 13-2

10 阻滯沉降 (Hindered Settling)
Fair et al. (1968)： 淤泥(silt)、砂礫(grit)或碳酸鈣(calcium carbonate)溶液濃度高達 ~ 6600 mg/liter 時，粒子間交互作用明顯， 而廢水中懸浮固體 2600 mg/liter 即有交互作用， 使沉降速率降低，此即為阻滯沉澱現象。 2019/4/27 AE 13-2

11 影響沉澱池效率之因素 理想沉澱池包含四主要區域： 內部的流動導致水流偏離柱塞流(plug flow) 進流區、沉澱區、出水區、污泥區。
由密度變化及表面風所誘發 進出水口設計不佳 2019/4/27 AE 13-2

12 Short‑Circuiting and Stability(短流)
短流之測定可使用追蹤劑試驗法。 沉澱池中水流之穩定性亦可由追蹤劑濃度曲線之穩定性判定。 2019/4/27 AE 13-2