沉淀与澄清
14.水质工程学 I —沉淀与澄清 §3-5澄清池(ppt文档)
（4）第一反应室出口流速50～80mm/s，第二反 应室进口流速40～50mm/s。
（5）清水区上升流速0.7～1.0m。
（6）清水区高度为2～3m，超高0.3m，喷嘴离 池底不大于0.6m，以免积泥。
（7）池底进水管流速为1.0m/s左右。
（8）与无阀滤池配套使用时，澄清池的出水槽 即可作为滤池的配水箱。
3、因池身较高，与无阀滤池配套较多。
4、原水浊度低或短时间内水量水温变化较 大时，工作不稳定，选用时应加注意。
设计参数：
（1）停留时间1～1.5小时，第一反应室、第二 反应室的停留时间分别为1～2min和5～7min。
（2）喷嘴流速6～9m/s，喉管流速2～3m/s。喷 嘴直径和喉管直径之比为1：3～1：4，截面积之比1： 12～1：13。
特点：
1、能适应水质水量的变化，工作稳定性较 好；
2、它需要设置变速电动机和减速装置等机 电设备，结构较复杂。
3、适用于原水悬浮物长期低于5000mg/L的 大、中、小型水厂。
设计参数：
（1）清水区上升流速一般采用0.8~1.1mm/s。
（2）水在澄清池内总停留时间可采用1.2~1.5h。
（3）叶轮直径可为第二絮凝室内径的70~80%，并应设 调整叶轮转速和开启度的装置。
最大的脉冲澄清池
上海南市水厂,规模3000m3/h，采用 钟罩（虹吸）式脉冲发生器。
2、泥渣循环型澄清池 （1）机械搅拌澄清池（机械加速澄清池）
第二反应室 导流室
分离室
第一反应室
搅拌提升装置
加速澄清池由于采用机械搅拌的方法来悬 浮泥渣，驱使泥渣回流，所以它具有较好的调 节性能（泥渣浓度、搅拌速度、泥渣循环量）。 通常提升流量为进水流量的3~5倍，因此所形 成的循环泥渣量为进水量的2~4倍。
化学反应的沉淀和澄清
化学反应的沉淀和澄清一、课程目标知识目标：1. 学生能理解化学反应中沉淀和澄清现象的基本原理，掌握影响沉淀和澄清的因素。
2. 学生能掌握至少三种常见的沉淀反应及其应用，并了解其在实际生活中的例子。
3. 学生能运用溶解度规律预测和解释沉淀的生成与溶解。
技能目标：1. 学生能够通过实验观察和记录沉淀和澄清过程，学会使用相关的实验仪器。
2. 学生能够运用图表、方程式等方式表达化学反应的沉淀和澄清过程。
3. 学生能够通过案例分析和问题解决，提高实验操作能力和科学思维能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对化学反应现象的好奇心，激发学习化学的兴趣和热情。
2. 学生通过实验探究，增强合作意识和团队精神，培养科学探究精神。
3. 学生认识到化学反应在实际生活中的应用，增强对化学知识实用性的认识，提高社会责任感。
本课程针对八年级学生，结合学生的认知水平和兴趣特点，以实用性为导向，注重知识与实践的结合。
课程设计将引导学生通过观察、实验、分析等教学活动，使学生在掌握化学反应沉淀和澄清知识的同时，提高实验操作和问题解决能力，培养科学素养和积极的学习态度。
二、教学内容1. 化学反应沉淀现象原理- 溶解度与溶解平衡- 沉淀反应的判断与类型- 沉淀的形成与溶解过程2. 常见沉淀反应及其应用- 硫酸钡沉淀反应- 氯化银沉淀反应- 碘化银沉淀反应3. 澄清现象与澄清剂的应用- 澄清剂的作用原理- 常见澄清剂及其使用方法- 澄清实验操作步骤及注意事项4. 影响沉淀和澄清的因素- 温度对溶解度的影响- 溶剂对沉淀生成的影响- 沉淀剂与澄清剂的用量控制5. 实践与案例分析- 沉淀反应实验操作- 澄清剂的使用与观察- 实际生活中沉淀与澄清现象的案例分析本教学内容按照课程目标，参照教材相关章节，科学系统地组织。
课程内容包括沉淀现象原理、常见沉淀反应、澄清现象及影响因素等，旨在帮助学生全面掌握化学反应的沉淀与澄清知识。
教学大纲明确各部分内容安排和进度，确保教学内容与课本紧密结合，注重理论与实践相结合，提高学生的化学素养。
第三章 沉淀和澄清
§3 - 1 概 论
水中固体颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称 为沉淀，按着水中固体颗粒的性质，沉淀分为三类： 1.自然沉淀 自然沉淀 颗粒在沉淀过程中不改变其大小、形状和密度。 2.混凝沉淀 混凝沉淀 在沉淀过程中，颗粒由于相互接触凝聚而改变其大小、形状 和密度，这种过程称为混凝沉淀。 3.化学沉淀 化学沉淀 在某些特种水处理中，投加药剂使水中溶解杂质结晶为 沉淀物，称为化学沉淀。
ν
t
− H = t 中国环评网： H
t
收集整理
在a-c段，因切线就是a-c直线本身，Ht=H0,故Ct=C0 。 由于a-c线斜率不变，说明浑液面等速下沉。当压缩到H∞高 度后，斜率为0。即vt=0，说明悬浮物不在压缩，此时 Ct=C∞（压缩浓度）。 如同样的水样，用不同高度的水深作实验，发现在不同 沉淀高度H1 及 H2时，两条沉淀过程线之间存在着相似关系： op 1 oQ 1 = op 2 oQ 2 A、B交界面的高度 、 交界面的高度 说明当原水浓度相同时，A、 B区交界的浑液面的下沉速度 是不变的，但由于沉淀水深大 H1 时，压实区也较厚，最后沉淀 p1 p2 物的压实要比沉淀水深低时压 Q1 H2 实的密实些。由于这种沉淀过 Q2 程与沉淀高度无关的现象，使 有可能用较短的沉淀管作实验， 来推测沉淀的效果。
Bh0v=Q 水的流量； BL=A 沉淀区平面面积； Q/A— 单位面积沉淀区所沉淀的水流量，称沉淀池的表面负 荷（过流率） 理想沉淀池的表面负荷就是它的截流沉速，反应了能全 部去除的颗粒中的最小颗粒沉速。 由上述可知，浑水在理想沉淀池中的沉淀效率只与沉淀 池的表面负荷率有关，而与其他因素（水深、池长、水平流 速、沉淀时间）无关，这一结论抓住了沉淀池的主要矛盾， 阐明了决定沉淀效率的主要因素反应了下列两个问题： （1）当E一定时 i越大，q也越高，亦即产水量越大，或 一定时u 也越高， 当 一定时 越大， 也越高 亦即产水量越大， 不变时u 越高。 当Q、A不变时 i越大、E越高。 ui的大小与混凝效果有关， 、 不变时 越大、 越高 因此，生产上一定要重视絮凝工艺。 （2） ui一定，A增加、E提高。当W（容积）一定时， 一定， 增加 增加、 提高 提高。 池深浅些，则表面积大些，沉淀效率可以高些，此即“浅池 “ 理论” 理论”，斜板、斜管沉淀池的发展即基于此理论。
水质工程学第4章沉淀与澄清3
——沉淀过程中，清水区高度不断增加
A澄清液层、B受阻沉降层、C过渡层、D压缩层
拥挤沉淀试验
——利用沉淀过程线分析： Kynch 法、 Fitch 法
——建立沉速—浓度函数关系v=f（C） （多筒试验）：固体通量法、吉冈法
——作用：用于分析静置沉淀；确定水中悬 浮颗粒的沉降特性
1、自由沉淀试验 2、絮凝沉淀 3、拥挤沉淀（高浓度悬浮液的沉淀试验）
自由沉淀试验
自由沉淀一般采用单筒沉淀柱试验确定悬 浮颗粒的沉降特性。
1）试验装置 2）试验方法 3）沉淀效率η的求取
自由沉淀试验
沉淀柱有效水深H，
悬浮物原始浓度为C0。 在时间t1时从水深H处取样测得C1，则认为沉速大于 u1（H/t1）的颗粒均已通过H，残余颗粒必然具有小 于u1的沉速，则沉速小于u1的颗粒与全部颗粒的比 例x1=C1/C0。
——沉淀时间: 絮凝沉淀
因此，设计沉淀池时，除了对表面负荷率有要 求外，还对停留时间、池深、进出水构造、排泥 方式等均有要求。通常，对于静置沉淀得出的试 验结果，在用于设计时还需考虑一定的安全系数。 一般在设计时：
q=q0/1.25~1.75，T=（1.5~2.0）T0
沉淀池
概述
一、平流式沉淀池 (horizontal flow Sedimentation Tank) 二、竖流式沉淀池 (vertical flow ST) 三、斜板（管）沉淀池（tilted-plate ST） 四、澄清池（clarifier，clarification tank）
概述
沉淀池构造根据功能分为五个区:
进水区: 保证进水均匀分布在整个进水断 面上，避免短流，减少死角和紊流影响，提 高容积利用系数。 出水区: 均匀出水(目的同上)，阻拦浮渣 沉淀区: 污水与颗粒分离，工作区 污泥区: 污泥贮放、浓缩、排除 缓冲区: 分隔沉淀区，保证沉下的颗粒不 因水流搅动而再次浮起进入沉淀区。
水质一(给水工程)名词解释
名词解释1.混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。
絮凝：脱稳胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。
凝聚：胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。
混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。
2.沉淀和澄清：通过重力作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等物质被分离去除。
3.浮选：利用固体或液滴与它们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固-液或液-液分离的方法。
4.过滤：以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。
5膜分离：利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离。
6吸附：通常在水处理中指固相材料浸在液相或气相中，液相或气相物质固着到固相表面的传质现象。
7离子交换：在分子结构上具有可交换的酸性或碱性基团的不容性颗粒物质，固着在这些基团上的正、负离子能和基团所接触的液体中的同符号离子交换为对物质的物理外观毫无明显的改变，也不引起变质或增溶作用的过程。
8中和：把水的pH 调整到接近中性或是调整到平衡pH 值的任何处理。
氧化与还原：改变某些金属或化合物的状态，使他们变成不溶解的或无毒的。
9胶体稳定性：胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。
10助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。
11异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。
12同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。
13自由沉淀：单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。
14拥挤沉淀：当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。
15絮凝沉淀：在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。
沉淀和澄清(给排水工程)
废水从进水管进入环形配水三角槽,混凝剂通过投药管加在 配水三角槽中，再一起流入混合室，进行水与药剂和回流 污泥的混合。由于涡轮的提升作用，混合后的泥不被提升 到反应室，继续进行混凝反应,并溢流到导流室。导流室中 有导流板，使废水平稳地沿伞形罩进入分离室，分离
室中设有排气管，将废水 中带入的空气排出，减少 对泥水分离的干扰，泥渣 便靠重力自然下沉，清液 由集水槽和出水管流出池 外。
此外，一般d难以测定，在层流区，颗粒太 小。可以通过测定u，算出d（注意是名义 上的）。
拥挤沉淀
特点：1.发生在SS浓度较高的情况 2.分层沉淀，出现清水－浑水交接面
3.出现4个区，参见图16－2。 A：清水区 B：等浓度区（与原水颗粒浓度相同）或称受阻降
层 颗粒沉速等于界面沉降速度，等速下降（Vs） C：变浓度区
一、自由沉降试验及沉降曲线 二、絮凝沉降试验及沉降曲线
一、自由沉降试验及沉降曲线
一、试验装置 二、常规计算法及沉降曲线 三、Camp图解积分法及沉降曲线
φ100mm Δh
试验装置示意图
H0=1.5~2.0m H=H0-Δhi
二．常规计算法(数据记录与处理)
t t0
t1
t2
t3
…
ti
…
tn
H H0
沉降的基本原理
Fd
Cd
As
l u2
2
Ff l V g
Fg mg s V g
式中：As——运动方向的面积
Cd——牛顿无因次阻力系数： Cd=f(Re) u——颗粒沉降速度 当受力平衡时，沉速变为u（最终沉降速度）
沉降动力学 :颗粒受力情况分析
污水处理中的沉淀和澄清工艺
污水处理中的沉淀和澄清工艺污水处理是保护环境和维护人类健康的重要环节。
其中，沉淀和澄清工艺是常见的污水处理过程。
本文将详细介绍这两种工艺及其在污水处理中的应用。
一、沉淀工艺沉淀是指通过重力作用使悬浮物颗粒沉降到底部的过程。
在沉淀工艺中，污水首先经过预处理，如格栅、砂池等，去除较大的固体颗粒和杂质。
然后进入沉淀池，通过调节水流速度和斜板倾角等参数，使颗粒悬浮物在池中停留一段时间。
在停留的过程中，重力作用使得颗粒逐渐沉降到底部形成污泥层，而相对清水则从出水口流出。
沉淀工艺主要适用于处理大颗粒污染物，如悬浮物、油脂等。
它在废水处理厂中广泛应用，通过去除污水中的悬浮物和颗粒物，减少了后续工艺的负担和污染物的排放。
同时，沉淀过程还可通过添加化学药剂来促进颗粒物的沉降速度，提高沉淀效果。
二、澄清工艺澄清是指通过物理化学的方法将悬浮物颗粒从溶液中除去的过程。
相比于沉淀工艺，澄清工艺更适用于处理较小颗粒的悬浮物，如胶体颗粒、抵抗沉降的悬浮物等。
常见的澄清工艺包括过滤、吸附和膜分离等方法。
过滤是通过将污水通过滤料，如砂滤池、活性炭等，使颗粒物被截留在滤料表面或孔隙中，达到澄清的效果。
吸附工艺则是利用材料表面的活性位点吸附污染物颗粒，例如利用活性炭吸附有机物。
膜分离工艺则是通过半透膜的选择性通透性，将污水中的悬浮物、溶解物等分离出来。
澄清工艺具有操作简单、高效、处理效果好的特点，被广泛应用于水处理厂、制药厂、电镀厂等行业。
同时，澄清工艺还可以与其他技术相结合，如氧化、还原等，实现对更复杂污水的处理。
三、沉淀和澄清工艺的比较沉淀和澄清工艺虽然有些相似之处，但在处理污水时有各自的适用场景。
沉淀工艺适用于处理较大颗粒、密度较大的污染物，处理过程相对简单，适合处理高浓度的污水。
而澄清工艺则更适合处理较小颗粒、溶解性物质较多的污水，处理效果更好且可以与其他工艺结合使用。
另外，沉淀工艺需要较大的处理空间，污泥产量也相对较多，对于后续污泥处理工艺提出了要求。
第三章、沉淀、澄清和气浮
第三章、沉淀、澄清和气浮第一节、沉淀理论一、概述原水经过混合与絮凝过程后，水中胶体杂质已形成粗大絮凝体，必须采取某些处理方式使絮凝体从水中分离出来，从而获得澄清水。
通常可采用沉淀池、澄清池或者气浮池工艺来去除水中悬浮颗粒。
当水中悬浮颗粒比重大于1时，可采用沉淀方法去除。
沉淀是指在重力作用下将悬浮颗粒从水中沉降分离的工艺，是去除悬浮物质的主要方法。
可用于简单的沉砂、预沉和混凝、软化后的悬浮物去除，以及污泥的浓缩等。
当水中悬浮颗粒比重小于1时，可采用气浮方法去除。
气浮是利用微气泡粘附于絮凝体上，由于其重力远小于水的浮力而迅速上浮，使杂质颗粒从水中分离出来，达到水的澄清。
气浮方法通常用于处理含藻类较多的湖泊水。
在整个净水系统中，沉淀约可去除悬浮固体的80％～90％，使出水悬浮物含量降至10mg/L，甚至5mg/L以下。
在水处理中，根据悬浮物的浓度和絮凝性能，悬浮物分离沉降分为下列四种形式。
1、分散颗粒的自由沉淀分散颗粒系指不具絮凝性能的颗粒，即下沉过程中，颗粒的大小、形状、重量不会发生变化。
当颗粒浓度较低，在沉降过程中不受颗粒彼此间影响时，称为自由沉淀。
分散颗粒的沉降也称为自然沉淀。
低浓度沉砂和预沉一般属此类沉降。
2、絮凝颗粒的自由沉淀经过混凝过程的颗粒大多具有絮凝性能，絮粒因碰撞聚集生成更大的絮体，在沉降过程中颗粒的沉速随絮粒增大而改变。
絮凝颗粒的沉降也称为絮凝沉降。
大多数混凝沉淀均属此种类型。
3、拥挤沉淀拥挤沉淀又称成层沉淀。
当沉降颗粒浓度达到一定程度后，沉降颗粒相互干扰，使悬浮颗粒以接近或相同的沉速拥挤下沉，呈界面式沉降，出现清、浑水层间的明显界面(浑液面)。
高浊度水的沉淀和澄清池中水与泥渣层的分离属此种类型。
4、压缩沉淀随着界面沉降继续，浑液面达到一定高度后其沉速减慢，沉到底部的沉泥受上部压力而压缩，颗粒间的孔隙水受压缩而排出，沉泥进一步浓缩，此沉降过程称压缩沉降。
浑液面沉速的转折点称临界点。
室外给水设计 (47) 混凝、沉淀和澄清
混凝、沉淀和澄清所述沉淀和澄清均指通过投加混凝剂后的混凝沉淀和澄清。
自然沉淀( 澄清 ) 与混凝沉淀( 澄清 ) 有较大区别，本节规定的各项指标不适用于自然沉淀( 澄清 ) 。
9.4.1 关于沉淀和澄清池类型选择的原则规定。
随着净水技术的发展，沉淀和澄清构筑物的类型越来越多，各地均有不少经验。
在不同情况下，各类池型有其各自的适用范围。
正确选择沉淀池、澄清池型式，不仅对保证出水水质、降低工程造价，而且对投产后长期运行管理等方面均有重大影响。
设计时应根据原水水质、处理水量和水质要求等主要因素，并考虑水质、水温和水量的变化以及是否间歇运行等情况，结合当地成熟经验和管理水平等条件，通过技术经济比较确定。
9.4.2 规定了沉淀池和澄清池的最少个数。
在运行过程中，有时需要停池清洗或检修，为不致造成水厂停产，故规定沉淀池和澄清池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于 2 个。
9.4.3 规定了沉淀池和澄清池应考虑均匀配水和集水的原则。
沉淀池和澄清池的均匀配水和均匀集水，对于减少短流，提高处理效果有很大影响。
因此，设计中必须注意配水和集水的均匀。
对于大直径的圆形澄清池，为达到集水均匀，还应考虑设置辐射槽集水的措施。
9.4.4 关于沉淀池积泥区和澄清池沉泥浓缩( 斗 ) 容积的规定。
9.4.5 规定了沉淀池或澄清池设置机械化和自动化排泥的原则。
沉淀池或澄清池沉泥的及时排除对提高出水水质有较大影响。
当沉淀池或澄清池排泥较频繁时，若采用人工开启阀门，劳动强度较大，故宜考虑采用机械化和自动化排泥装置。
平流沉淀池和斜管沉淀池一般常可采用机械吸泥机或刮泥机；澄清池则可采用底部转盘式机械刮泥装置。
考虑到各地加工条件及设备供应条件不一，故条文中并不要求所有水厂都应达到机械化、自动化排泥，仅规定了在规模较大或排泥次数较多时，宜采用机械化和自动化排泥装置。
9.4.6 关于澄清池絮凝区应设取样装置的规定。
为保持澄清池的正常运行，澄清池需经常检测沉渣的沉降比，为此规定了澄清池絮凝区应设取样装置。
第5章、沉淀和澄清处理解读
二、平流沉淀池的设计计算
设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷q 或停留时间T。 1、按表面负荷q计算 ➢ ①沉淀池表面积A＝Q/q ➢ ②沉淀池长度L＝3.6vT
➢ 对于絮凝沉淀水平流速v＝10～25mm/s，通常取v＝ 15～20mm/s；自然沉淀水平流速v≤3mm/s。
➢ 孔口流速v＝0.6～0.7m/s； ➢ 孔口孔径φ＝20～30mm；
➢ 孔口流量 q0 2gh，淹没水头0.12～0.15m；
➢ 孔口水流应自由跌落到出水渠中。
4、积泥区
（1）作用：贮泥、浓缩和排泥
（2）排泥方式：水力排泥和机械排泥
➢ 水力排泥：
➢ 集泥斗：有单斗式和多斗式 ➢ 穿孔排泥管 设置要求： ①管径≥200mm； ②管道长度不超过15m，一般在10m之内； ③在管道斜下方45°处两侧开孔，孔眼孔径为30～35mm，
➢ 对穿孔花墙的设计要求有：
孔口断面沿水流方向由小变大，呈八字形。
孔口流速v≤0.15～0.2m/s，一般以v＝0.1m/s 来设计。
从墙体强度方面考虑，孔口所占总面积应小于 墙面面积的三分之一。
第一排孔口距水面0.12～0.15m；最下面一排 孔口距泥面 0.3～0.5m 。
2、沉淀区 （1）作用：泥水分离
➢ 进水方式多采用逆流式
2、斜管区
➢ ①斜管长度l＝800～1000mm，一般为1m。 ➢ ②斜管倾角θ在絮凝沉淀时θ＝50～60°，一般取
60°；自然沉淀时θ＝40～45°。 ➢ ③斜管区高度约为0.87m。 ➢ ④斜管管径为25～30mm。
要求：
➢ 堰顶水平，高差≤1mm； ➢ 堰长度足够，一般要求堰上溢流率不超过500m3/d·m。 ➢ 三角堰q0＝1.4h2.5，h＝0.05m。
第三篇沉淀与澄清
第三章 沉淀与澄清(Sedimentation, or settling and Clarification)第1节 沉淀原理与分类一、原理利用颗粒与水的密度之差，比重>1，下沉 比重<1，上浮沉淀工艺简单，应用极为普遍，要紧用于去除100um 以上的颗粒 给水处置――混凝沉淀，高浊预沉 废水处置――沉砂池（去除无机物） 初沉池（去除悬浮有机物） 二沉池（活性污泥与水分离）二、分类自由沉淀：离散颗粒、在沉淀进程中沉速不变 （沉砂池、初沉池前期）絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀进程中沉速增加（初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀） 拥堵沉淀：颗粒浓度大，彼其间发生干扰，分层（高浊水、二沉池、污泥浓缩池）紧缩沉淀：颗粒间彼此挤压，基层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥取得浓缩。
第2节 自由沉淀(discrete particle settling)一、颗粒沉速公式（Stokes ’ law ）假设沉淀的颗粒是球形所受到的重力为F1= 1/6 π d 3 (ρp - ρl ) g 所受到的水的阻力F2=C D ρl u 2/2 π d 2/4C D 与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。
平稳时：F1＝F2可取得沉速(terminal velocity)计算公式（对球形颗粒）：关于非球形颗粒：φ：形状系数C D 与Re 有关。
Re<1, C D = 24/Re μ：水的动力粘度，Pa sdC g u llp D ρρρ-=342181gd u lp μρρ-=d C g u llp D ρρρφ-=34该公式难以反映实际，因为实际中颗粒大小不一，不是球形。
但能够了解u 的阻碍因素。
另外，一样d 难以测定，在层流区，颗粒过小。
能够通过测定u ，算出d （注意是名义上的）。
二、颗粒沉淀实验1. 在t i 时，从底部取样，测定Ci2. 计算ti ⇒ ui = h/ti Ci ⇒ pi = Ci/C 0p i ：沉速小于u i 的颗粒占全数颗粒的比重 3. p －u在t 0 时， u ≥u 0 的颗粒全数去除 u<u 0 的颗粒部份去除 hi/h = u i t 0/(u 0t 0) = u/u 0t=0 t=ti h p u=h/t通过实验可绘制以下曲线：E-t 曲线E－u曲线（与水深无关）中部取样法：P= (C0-C)/C0 *100%三、理想沉淀池假设：1．颗粒为自由沉淀2．水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等。
污水处理工艺流程解析沉淀与澄清的工艺原理与操作步骤
污水处理工艺流程解析沉淀与澄清的工艺原理与操作步骤污水处理工艺流程解析：沉淀与澄清的工艺原理与操作步骤污水处理是保护环境和人类健康的重要措施之一。
其中，沉淀与澄清是常用的污水处理工艺之一。
本文将详细解析沉淀与澄清的工艺原理与操作步骤，带您深入了解这一环保领域的重要技术。
一、工艺原理沉淀与澄清工艺是通过重力沉降原理将污水中的悬浮物质和难溶性物质沉淀下来，从而达到去除杂质和提高水质的目的。
其工艺分为两个主要步骤：一是加入混凝剂将污水中的悬浮物和胶体物质凝聚成较大的颗粒物；二是通过沉淀池或澄清池使颗粒物在水中沉降，最终达到分离清水和沉淀物的目的。
在沉淀与澄清工艺中，混凝剂的使用非常重要。
混凝剂一般由无机盐和有机高分子两种类型组成。
无机盐类包括铁盐、铝盐等，有机高分子则是通过合成或提取天然聚合物得到的。
混凝剂的选择需要根据不同的污水水质和处理要求进行，以获得较好的凝聚效果。
二、操作步骤1. 污水调节首先，将进入处理系统的污水进行调节。
这一步骤主要包括流量的调整、酸碱度的调节和温度的控制等。
通过这些调节措施，可以使污水的性质更适宜于后续的沉淀与澄清过程。
2. 混凝剂投加接下来，将预先配置好的混凝剂适量加入到污水中。
混凝剂的投加量需要根据污水的浑浊度、胶体物质的含量和混凝剂的种类来确定。
通常情况下，混凝剂的投加量为污水总体积的百分之几至千分之几。
3. 快速搅拌为了促进混凝剂与污水中的悬浮物质发生反应，需要进行快速搅拌的环节。
快速搅拌可以提高混凝剂的分散效果，使其与污水中的杂质充分接触，形成较大的凝聚物。
4. 缓慢搅拌在快速搅拌后，进行缓慢搅拌。
这一环节的目的是保持水中悬浮物颗粒的稳定和均匀分布，为后续的沉淀提供更好的条件。
缓慢搅拌时间一般为15分钟至30分钟。
5. 沉淀与澄清经过搅拌后，混凝剂与污水中的杂质形成了较大的颗粒物，进一步进行沉淀与澄清。
在沉淀池或澄清池中，利用重力作用使颗粒物逐渐沉降至底部。
清水则从上方流出，以达到分离的目的。
【清华】第3章沉淀与澄清-2016
3
第1节 沉淀原理与分类
一、沉淀原理 二、沉淀分类
4
一、沉淀原理
•依靠重力利用颗粒与水的密度之差，将颗粒 物从水中分离出来的过程
•比重>1，下沉；比重<1，上浮 •沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去 除100m以上的颗粒 •胶体颗粒需混凝后才能沉淀。
5
一、沉淀原理
•给水处理――混凝沉淀，高浊预沉 •废水处理――
H
H/2
24
本节思考题
(1)在沉淀实验中，变化取样点的高度对计算颗粒去 除率有何影响？ (2) 如何判断沉淀柱中发生的沉淀类型？
25
第3节 絮凝沉淀
(Flocculent settling)
一、絮凝沉淀特点 二、絮凝沉淀实验
26
一、絮凝沉淀特点
• 在沉淀过程中，颗粒变大，沉速变大； • 颗粒去除率不仅与沉速有关，而且与深度、时间有关。
控制单位堰长的流量负荷：
给水：≤5.8 L/(m s) 初沉： ≤ 2.9 L/(m s) 二沉： ≤ 1.7L/(m s)
沉淀池出水堰几种布置形式
56
4.存泥区及排泥措施
(1)泥斗静水压力排泥 静水压力 1.5~2.0m
排泥斗示意图
每个泥斗设置排泥管和排泥阀
57
4.存泥区及排泥措施
机械刮泥设备——链带式刮泥机
p5
h2
p4
平均沉速=平均高度h1/沉淀时间t0
h1
去除百分数=h1/(t0×u0)×(p3-p2)
p1
p2
p3
计算颗粒去除率（在t0时刻, u0=H/t0）
P
p2
h1 / t0 u0
( p3
第16章沉淀和澄清
vt
Ht
t
H
3.相似理论
当原水颗粒浓度一样时，不同沉降高度的界面沉降过程曲线的相似 性（见图16-3），即A、B区交界的浑液面的下沉速度不变
OP1 OQ1 OP2 OQ2
A、 区交界面高度
沉淀管水深H1 沉淀管水深H2
P1
PP2
Q1
Q2
0
沉淀时间t
图 16-3 不同沉淀高度的沉降过程相似关系
16.2 平流沉淀池
（16-4）
u 4 g p 1 d 3 CD 1
（16-4）
Re ud （16-5）
上式为沉速公式，式中虽不出现Re，但阻力系数CD却与Re有关
10
阻力系数CD
10
10
10
1
0.4 0.1
10-3
10-2 10-1
层流区
C=24/Re
过渡区
C=10/Re
紊流区
1 10 102 103 104 105 106
( p3
p2 )
h2 / t0 u0
( p4
p3 )
h3 / t0 u0
( p5
p4 )
h4 / t0 u0
( p6
p5 )
16.2.3 影响平流式沉淀池沉淀效果的因素 （1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响（发生短流）
理想沉淀池理论停留时间t0为：
t0
V Q
但实际沉淀池，一部分水流通过沉淀区的时间小于t0，而另一部分 水流则大于t0，这种现象称为短流
CD 0.4
代入式（16-4）得牛顿公式：
u 1.83 s 1 dg 1
这个公式适用d＞2mm的砂粒。
3.阿兰公式（过渡期）
沉淀和澄清
沉淀和澄清【水处理】2006-12-11 15:55:08 阅读196 评论0 字号：大中小订阅水中悬浮颗粒的去除，可通过颗粒和水的密度差，在重力作用下进行分离。
密度大于水的颗粒将下沉，小于水的则上浮。
沉淀法一般只适于去除20～100微米以上的颗粒(与颗粒的性质与比重有关)。
胶体不能用沉淀法去除，需经混凝处理后，使颗粒尺寸变大，才具有下沉速度。
悬浮颗粒在水中的沉淀，可根据其浓度及特性，分为四种基本类型：(1)自由沉淀颗粒在沉淀过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。
(2)絮凝沉淀颗粒在沉淀过程中，其尺寸、质量均会随深度的增加而增大，沉速亦随深度而增加。
(3)拥挤沉淀(分层沉淀) 颗粒在水中的浓度较大时，在下沉过程中将彼此干扰，在清水与浑水之间形成明显的交界面，并逐渐向下移动。
(4)压缩沉淀颗粒在水中的浓度增高到颗粒相互接触并部分地受到压缩物支撑，这发生在沉淀池底部。
2.1 自由沉淀对于低浓度的离散性颗粒，如砂砾、铁屑等，沉淀可以说是不受阻碍的。
颗粒在水中将加速下沉，直到作用于颗粒的推力与水的阻力达到平衡，平衡状态是开始沉淀后瞬时达到的。
在平衡时，颗粒开始以均速下沉。
这时，推力等于摩擦阻力。
(2.1)式中r s，P——分别为颗粒和水的密度(克／厘米3)；g——重力加速度(厘米2／秒)；r——颗粒体积(厘米3)。
根据量纲分析，可得(2.2)式中h——阻抗系数；A——颗粒在运动方向上的投影面积(厘米2)；u——颗粒沉降速度(厘米/秒)。
h不是常数,它随雷诺数Re的改变而变化。
根据实验得知，对球形颗粒，Re<1 h=24/Re1<Re<104由于式中d——颗粒直径(厘米)；g——水的运动粘滞系数(运动粘度) (厘米2/秒)对于球形颗粒(2.3)对于紊流，500<Re<104，h趋于0.4，(2.4)对于层流，在Re<1时，(2.5a)这就是司托克斯(stokes)公式。
水质工程学——第4章 沉淀与澄清
一、悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
1.自由沉淀过程分析
2.自由沉淀的沉速
达到重力平衡时，加速度为零，令式左边为零，加以 整理，得沉速公式：
10
阻力系数CD
u
4 g p 1 d 3 CD 1
10 10 10 1 0.4 0.1 -3 10 C=24/Re C=10/Re
CD与Re有关， Re与u有关
Re
ud
10
-2
10
-1
1
10
10
深度
沉降时间
图
凝聚性颗粒的去除百分数计算
P p2
h1 / t0 h /t h /t h /t ( p3 p2 ) 2 0 ( p4 p3 ) 3 0 ( p5 p4 ) 4 0 ( p6 p5 ) u0 u0 u0 u0
是沉速等于或大于u0的已全部沉降掉的颗粒的去除
减小水力半径R，
平流沉淀池的纵向分隔及斜板、斜管沉淀池
在沉淀池中，增大，一方面提高Re，不利于沉淀， 但另一方面也提高了Fr，而加强了水的稳定性，从而 有利于沉淀效果的提高。 所以，可在很宽的范围内选取，而不至于对沉淀 效果有明显的影响。我国各地一般=10～25mm/s，最 高可达30～50mm/s。
沉淀时间
t L v
对直线Ⅲ代表的一类颗粒而言，流速v、u0与沉淀时间 有关 h0 t u0
表面负荷
单位沉淀池表面积的处理水量，也叫溢流率 Q u0 LB