沉淀与澄清--水处理教案(清华大学精品课程)
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。
溷凝水处理教案清华大学课程
混合--水处理教案清华大学精品课程第一章：水处理概述1.1 教学目标了解水处理的基本概念及其重要性掌握水处理技术的分类和应用范围理解水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.2 教学内容水处理的基本概念水处理技术的分类（物理、化学、生物处理技术）水处理的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.3 教学方法讲授法：介绍水处理的基本概念、技术分类和应用范围案例分析法：分析实际水处理案例，阐述水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议课后作业：布置相关案例分析题，加深学生对水处理技术的理解和应用能力第二章：混合水处理技术2.1 教学目标了解混合水处理技术的原理和特点掌握混合水处理技术的应用范围和效果理解混合水处理技术在水处理工程中的重要性2.2 教学内容混合水处理技术的原理和特点（吸附、絮凝、膜分离等）混合水处理技术的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）混合水处理技术的效果评估（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的原理、特点和应用范围实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第三章：混合水处理技术的设计与优化3.1 教学目标掌握混合水处理技术的设计原理和方法学会优化混合水处理技术的操作条件理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略3.2 教学内容混合水处理技术的设计原理和方法（反应器设计、操作参数优化等）优化混合水处理技术的操作条件（pH值、反应时间、搅拌速度等）混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略（难降解有机物、重金属离子等）混合水处理技术的设计和优化案例分析3.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的设计原理、方法和操作条件优化实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的设计和优化案例3.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第四章：混合水处理技术的经济与环境评估4.1 教学目标了解混合水处理技术的经济成本和效益掌握混合水处理技术的环境影响评估方法学会综合评估混合水处理技术的可行性和可持续性4.2 教学内容混合水处理技术的经济成本（投资、运行、维护等）混合水处理技术的效益（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术的环境影响评估方法（水质、能耗、污泥产量等）混合水处理技术的经济与环境综合评估案例分析4.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的经济成本、效益和环境影响评估方法实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的经济与环境综合评估案例4.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第五章：混合水处理技术的应用案例分析5.1 教学目标掌握混合水处理技术在不同领域的应用案例学会分析混合水处理技术的实际效果和优化策略理解混合水处理技术在环境保护和可持续发展中的作用5.2 教学内容混合水处理技术在城市供水中的应用案例混合水处理技术在污水处理中的应用案例混合水处理技术在工业水处理中的应用案例混合第六章：混合水处理技术的案例分析与实践6.1 教学目标分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例理解和评价混合水处理技术在实际工程中的效果掌握混合水处理技术在实际应用中的操作要点和优化策略6.2 教学内容分析混合水处理技术在城市供水工程中的应用案例评价混合水处理技术在污水处理工程中的应用效果探讨混合水处理技术在工业水处理中的应用策略混合水处理技术实践操作要点的讲解和分析6.3 教学方法案例分析法：分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例实地考察法：组织学生参观水处理工程现场，了解混合水处理技术的实际应用情况操作演示法：演示混合水处理技术的实际操作过程，讲解操作要点6.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，分享实地考察心得和操作体验实践报告：学生完成实践考察报告，评价混合水处理技术的实际效果第七章：混合水处理技术的前沿与发展趋势7.1 教学目标了解混合水处理技术最新的研究动态和发展趋势掌握混合水处理技术在新技术领域的应用前景探讨混合水处理技术在可持续发展中的作用7.2 教学内容混合水处理技术最新的研究进展和成果混合水处理技术在新领域的应用探索（如纳米技术、生物技术等）混合水处理技术在可持续发展中的角色和责任混合水处理技术未来发展趋势的展望7.3 教学方法学术报告法：邀请相关领域的专家学者进行专题报告小组讨论法：组织学生进行小组讨论，分享对混合水处理技术未来发展的见解项目研究法：引导学生开展混合水处理技术的研究项目，探索新技术的应用7.4 教学评估课堂报告：学生进行学术报告，分享最新的研究成果和发展趋势第八章：混合水处理技术的政策与管理8.1 教学目标理解混合水处理技术相关政策法规的含义和应用掌握混合水处理技术管理的原理和方法探讨混合水处理技术政策与管理在实践中的挑战和策略8.2 教学内容混合水处理技术相关政策和法规的解读和应用混合水处理技术管理的原理和方法（如水质监测、运行维护等）混合水处理技术政策与管理实践中的问题和解决策略混合水处理技术政策与管理案例分析8.3 教学方法讲授法：讲解混合水处理技术相关政策和法规，介绍管理原理和方法案例分析法：分析混合水处理技术政策与管理实践中的案例模拟演练法：组织学生进行模拟演练，提高混合水处理技术管理的实际操作能力8.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议管理报告：学生完成管理案例分析报告，提出政策与管理建议第九章：混合水处理技术的创新与创业9.1 教学目标激发学生对混合水处理技术创新的兴趣和意识培养学生的创业精神和实践能力引导学生探索混合水处理技术在创业领域的应用9.2 教学内容混合水处理技术创新的重要性和方法（如技术改进、新材料应用等）混合水处理技术创业的机会和挑战混合水处理技术创新项目的实践和案例分析9.3 教学方法讲座法：邀请成功的创业家分享混合水处理技术创新和创业的经验头脑风暴法：组织学生进行头脑风暴，激发创新思路项目实践法：引导学生开展混合水处理技术创新项目，培养创业能力9.4 教学评估课堂报告：学生进行创新项目报告，分享创业经验和成果创业计划书：学生完成创业计划书，提出混合水处理技术的创新应用方案第十章：混合水处理技术的综合应用与未来发展10.1 教学目标综合运用混合水处理技术解决实际问题探索混合水处理技术在未来的发展潜力培养学生对混合水处理技术的全面理解和应用能力10.2 教学内容综合应用混合水处理技术解决实际工程案例探索混合水处理技术在新能源、环保等领域的未来发展混合重点和难点解析1. 混合水处理技术的基本概念及其重要性难点解析：理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略和效果评估。
实验一混凝水处理教案(清华大学精品课程)
实验一混凝一、实验目的1、了解混凝的现象及过程，净水作用及影响混凝的主要因素；2、学会求水样最佳混凝条件（包括投药量、pH值、水流速度梯度）的基本方法；3、了解助凝剂对混凝效果的影响。
二、实验原理胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。
胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。
Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。
一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。
相反，当Zeta电位降到零，往往不是最佳混凝状态。
投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。
水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。
在水中投加混凝剂如Al2(SO4)3、FeCl3后，生成的Al(III)、Fe(III)化合物对胶体的脱稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度、水温的影响，还受水的pH值影响。
如果pH值过低（小于4），则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。
如果pH值过高（大于9-10），它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好地发挥絮凝作用。
投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体，这时，水流速度梯度G值的大小起着主要的作用。
在混凝搅拌实验中，水流速度梯度G值可按下式计算：G=式中：P—搅拌功率（J/s）；μ—水的粘度（Pa·s）；V—被搅动的水流体积（m3）；本实验G值可直接由搅拌器显示板读出。
当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加助凝剂以提高混凝效果。
助凝剂通常是高分子物质，作用机理是高分子物质的吸附架桥，它能改善絮凝体结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而结实。
三、实验设备1、梅宇SC2000-6智能型六联搅拌机（附6个1000ml烧杯）；2、转速表（用于校正搅拌机的转速）；3、 ORION 828型pH计；4、温度计；5、 HANNA LP2000浊度仪。
清华大学水处理工程讲义第4节 水处理方法和工艺流程简介
第4节水处理方法和工艺流程简介一、给水处理（一）给水处理的基本方法1．去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒2．变革水中溶解物质：减少、调整如软化、除盐、水质稳定3．降低水温：冷却4．去除微量有机物（二）常规处理工艺以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时：原水－混凝－沉淀－过滤－消毒－饮用水以去除浊度、满足卫生学标准。
地面水源水质：杂质多、含盐量较低。
工业用除盐水：滤过水－阳离子交换－阴离子交换――除盐水（三）其它水处理工艺1．高浊度水处理工艺2．低温第浊水处理工艺3．微污染水处理工艺4．富营养化湖泊水处理工艺（四）热点问题与发展方向♦有机污染物特别是80年代以后，对有机物的污染特别关注。
已发现在给水水源中有机物种类在2000种以上；饮用水中有700多种。
美国确立了117种优先控制有机物。
我国也确定了12类，58种。
♦病原微生物：新的病原微生物：如贾第虫（Giardia Lamblia）、隐孢子虫等。
♦管网水二次污染：细菌繁殖――水质变差、管道堵塞水处理技术的发展方向：♦加强微量有机物去除：加强常规处理增加预处理（如生物预处理）增加后处理（如活性炭吸附、化学氧化）开发新技术（如膜技术）♦加强消毒：防止各种致病微生物的影响♦消毒副产物的问题：替代氯的其它消毒技术♦管网水二次污染控制：二、废水处理（一）基本处理方法1．物理法：沉淀、气浮、筛网2．化学法：处理溶解性物质或胶体中和、吹脱、混凝、消毒3．生物处理方法：好氧、厌氧（二）城市污水处理一般流程预处理：Preliminary treatment一级处理：Primary treatment二级处理：Secondary treatment三级或深度处理：Tertiary or advanced treatment深度处理一般以污水回收、再用为目的。
BOD去除率SS去除率一级处理20－40 50－70二级处理75－95 75－95存在问题：基建与运行费用高，占地大，剩余污泥产量大，管理麻烦，不能除去氮磷。
3.2实验二自由沉淀--水处理教案（清华大学精品课程）
实验二自由沉淀一、实验目的1、观察沉淀过程，加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解；2、掌握颗粒自由沉淀实验的方法，求出沉淀曲线。
二、实验原理浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合Stokes公式。
由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得，而是要通过静沉实验确定。
由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使D≥100mm以免颗粒沉图1 自由沉淀实验装置图1、沉淀柱2、水泵3、水箱4、支架5、气体流量计6、气体入口7、排水口8、取样口一般来说，自由沉淀实验可按以下两个方法进行：（一）底部取样法底部取样法的沉淀效率通过曲线积分求得。
设在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实验，如图1所示。
将取样口设在水深H处，实验开始时（t=0），整个实验筒内悬浮物颗粒浓度均为C0。
分别在t1、t2、……、t n时刻取样，分别测得浓度为C 1、C 2、……C n 。
那么，在时间恰好为t 1、t 2、……、t n 时，沉速为h/t 1=u 1、h/t 2=u 2、……、h/t n =u n 的颗粒恰好通过取样口向下沉，相应地这些颗粒在高度H 中已不复存在了。
记p i =C i /C 0，则1-p i 代表时间t i 内高度H 中完全去除的颗粒百分数，p j -p k （k>j≥i ）代表沉速位于u j 和u k 之间的颗粒百分数，在时间t i 内，这部分颗粒的去除百分数为()/2()j k j k i u u p p u +⨯-，当j 、k 无限接近时，()/2()j k j j k j i i u u u p p dp u u +⨯-=。
这样，在时间t i 内，沉淀柱的总沉淀效率0(1)i p j i j i u P p dp u =-+⎰。
3.4实验四-过滤--水处理教案(清华大学精品课程)
实验四过滤一、实验目的1、熟悉滤池实验设备和方法；2、观察滤池反冲洗的情况：滤料的水力筛分现象，滤料层膨胀与冲洗强度的关系；3、观察滤料层的水头损失与工作时间的关系；4、探求不同滤料层的水质，以了解大部分的过滤效果是在顶上完成的。
二、实验原理过滤是具有孔隙的物料层截留水中杂质从而使水得到澄清的工艺过程。
常用的过滤方式有砂滤、硅藻土涂膜过滤、烧结管微孔过滤、金属丝编织物过滤等。
过滤不仅可以去除水中细小悬浮颗粒杂质，而且细菌病毒及有机物也会随浊度降低而被去除。
为了取得良好的过滤效果，滤料应具有一定级配。
三、实验设备1、滤池模型2、浊度仪3、温度计、秒表、各种玻璃器皿四、实验步骤1、熟悉实验设备。
对照实验设备，熟悉滤池及相应的管路系统，包括配水设备、加药装置、过滤柱、滤池进水阀门及流量计、滤池出水阀门、反冲洗进水阀门及流量计、反冲洗出水阀门、测压管等。
2、进行滤料层反冲洗膨胀率与反冲洗强度关系的测定。
首先标出滤料层原始高度及各相应膨胀率的高度，然后打开反冲洗排水阀，再慢慢开启反冲洗进水阀，用自来水对滤料层进行反冲洗，量测一定的膨胀率（10，30，40，50，60，70%）时的流量，并测水温。
3、进行过滤周期运行情况测定。
关闭反冲洗进水阀及排水阀，全部打开滤池出水阀，待滤柱中水面下降到测压管10~15cm处时，打开滤池进水阀门，控制流量在L/h，相应滤速m/h，加药量控制在ml/min，Al2(SO4)3药液浓度为1%，相应加药量为mg/l。
约3~5min后，滤柱中水面达到相对稳定，以此时作过滤周期的起点时刻开始测定，测定间隔15min，测定项目为各测压管水位、进出水浊度、水温。
由于实验时间有限，过滤周期运行2小时左右即可结束。
此时关闭滤池进水阀，滤池出水阀及加药装置。
4、进行过滤后的滤柱反冲洗。
打开反冲洗排水阀，再开反冲洗进水阀，控制滤池膨胀率为50%，观察冲洗水混浊度的变化情况。
5min后，结束实验。
水质工程学教案09第三章沉淀和澄清3-2平流式沉淀池
课程名称：《水质工程学I》第周，第9 讲次摘要3-2平流式沉淀池授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】3-2平流式沉淀池是最基础的沉淀池：其它沉淀池都是在平流池基础上发展出来的。
1、沉淀池进出水要求：（1）出水浊度宜在10度以下混浊度：1mgSiO2/L所构成的混浊度为1度（悬浮物及胶体所造成水的不透明程度或光的散射现象）（2）进水应无砂：含砂量大时，应先预沉（除砂）。
2、构造简介：上下分为：沉淀区（上）污泥区（下）进水区（配水区）：在整个沉淀区截面均匀配水。
前后分为：沉淀区：水中颗粒下沉去除出水区：沉淀后的收集，排出沉淀池。
3、特点：水流受池身构造和外界影响使颗粒沉淀复杂。
（进口水流惯性，出口束流，风吹池面，水质浓度变化及温差等形成的异重流）。
一、非凝聚性颗粒的沉淀过程分析： 1、 理想沉淀池的假定：（1）颗粒互不干扰，沉速不变（无絮凝现象） （2）水流沿水平方向流动，在沉淀区流速相等， 流速大小、方向不变。
（3）颗粒沉到池底即为去除，不再返回水流中。
2、 分析：（1）水平流速：v （m/s ） Bh Qv 0= Q —流量,（m3/s ） H0—水流沉淀区高度,（m ） B —沉淀区宽度,（m ）（2）截流沉速：u0在池的最不利点，A 点（沉淀区开始回最高点）以u0下沉速度下沉，可在沉淀区末端最低点B ，进入污泥区，这个沉速称为截留沉速u0 沉区长为L ，高为h0。
则有： vLt =并 00u h t = B h Q v 0=∴ LB Q u =0 或 AQu =0A — 沉淀池水表面面积。
（㎡）—表面负荷或溢流率（单位水表面积所负担 水量）截留沉速=表面负荷（意义不同） （3）ui ≥u0的颗粒：在A —B 面上分布（均匀分布）：全部可沉淀去除（在图中，以I 轨迹下沉）。
（4） ui ＜u0的颗粒：不能全部下沉去除 （在图中，以II 轨迹下沉）其在A-B 面上分布点，设为m 点，其高度为hi ，设颗粒在A-B 面上均匀分布，颗粒浓度为Ci ，其总量为 可去除量为 其去除率E ： 00h h BvC h BvC h E ii i i ===总量去除量h ih 0总去除率P ：[][]去除百分率数的和颗粒的沉速百分数的总和的颗粒沉速001120201010021v n n n n v p E p E p E p E p p p P <--++++≥+++++++=式右边加上，再减去相同组数。
28废水天然生物处理工艺--水处理教案(清华大学精品课程)
第八章废水天然生物处理工艺第一节稳定塘、概述1稳定塘的发展及应用稳定塘（Stabilization Pon ds ）［旧称氧化塘（Oxidation Po nds ）或生物塘］是一种利用天然净化能力处理废 水的生物处理工艺，其对废水的净化过程与自然水体的自净过程类似。
稳定塘的研究与应用始于20世纪初期，在50~60年代之间稳定塘技术的发展较迅速，目前已有五十多个国家采用稳定塘技术处理城市废水或有机工业废水。
但占城市废水处理的比例很低；目前，在美国、 加拿大、澳大利亚等有一定发展。
我国的环境保护技术政策规定： “城市废水处理，应推行废水处理厂与氧化塘、土地处理系统相结合的政策”；1985年，38座稳定塘；1988年，80多座；1990年，113座，处理水量190万m 3/d ;多用于处理中、小城镇的生活废水。
2、稳定塘的分类1）稳定塘内的生物学过程主要利用菌藻共生系统来处理废水中的有机污染物;2）稳定塘的分类：主要是根据塘中微生物反应的类型来划分；分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘、综 合生物塘等。
3）优缺点及采用条件① 优点：在条件合适时，基建投资少；运行管理简单，耗能少，运行费用低（为传统人工处理厂的1/3〜 1/5）;可进行综合利用，形成复合生态系统，可产生明显的经济、环境和社会效益。
② 缺点：占地面积过多；处理效果受气候影响较大，如过多问题，春、秋季翻塘问题等；如设计或 运行不当，可能形成二次污染 （如污染地下水、产生臭气等 ）。
③ 适于采用稳定塘的必要条件：土地；气候：气温、日照条件、风力等3、常用工艺流程兼性塘与好氧塘串联的处理工艺2）有厌氧塘的工艺流程出水厌H 壇兼性塘好氧塘进水——」 兼性塘 一► 好氧塘1）处理城市废水的传统工艺流程以好氧塘为主的处理工艺-'' 仃爪V（堀的I:艺流粗3）有曝气塘工艺流程4）有综合生物塘工艺流程兼性塘一好氧塘工王滝程与厌祗期一軀性塘一好氧城工艺茨程二、好氧塘1定义:全塘皆为好氧区；为使阳光能达到塘底，好氧塘的深度较浅。
【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
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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？
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第3节 絮凝沉淀
(Flocculent settling)
一、絮凝沉淀特点 二、絮凝沉淀实验
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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
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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
沉淀与澄清
第 3 章 沉淀和澄清（1）课程名称：水质工程学（Ⅰ）本课内容： 悬浮颗粒在净水中的沉淀授课对象：给水排水专业本科生授课时间： 90 分钟一、教学目的通过本次课程学习，使学生了解和掌握悬浮颗粒在静水中的自由沉降及 拥挤沉降规律，为后续学习打下良好的基础。
二、教学意义通过悬浮颗粒在静水中沉淀规律的学习，使学生初步具备进行沉淀池及 澄清池设计的基础理论知识，为后续学习打下良好的基础。
三、教学重点颗粒沉淀动力学分析；悬浮颗粒在静水中的自由沉淀；悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀。
四、教学难点悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀五、教学方式电子课件课堂讲授。
六、讲授内容第 3章 沉淀和澄清3.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀3.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀3.1.2悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀七、讲授方法第 3章 沉淀和澄清3.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀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。
颗粒比重>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100um 以上的颗粒。
在给水处理中，常遇到两种沉淀：1、自由沉淀：颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作 用，称为自由沉淀。
（离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变）2、拥挤沉淀：颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁干扰，虽然其粒度和第一种相 同，但沉淀速度却较小。
（颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层）3.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀一般认为，悬浮颗粒与器壁的距离大于 50 倍颗粒的直径，同时体积浓度小于 0.002 时（5400mg/L ），可认为自由沉淀，此时的沉淀速度称为自由沉淀速度。
1、颗粒在静水中的沉淀速度取决于：颗粒在水中的重力 F 1 和颗粒下沉时所受水的阻力 F 2，直径为d 的球形颗粒在静水中所受的重力 F 1 为F 1=( 1/6 )p d 3 (r p r l ) g （31）式中 ρp 及ρ1——颗粒及水的密度；g ——重力加速度。
溷凝水处理教案清华大学课程
混凝——水处理教案（清华大学精品课程）第一章：混凝水处理概述1.1 教学目标了解混凝水处理的基本概念、原理和应用。
掌握混凝水处理的主要工艺流程和操作方法。
理解混凝水处理在水资源保护和环境保护中的重要性。
1.2 教学内容混凝水处理的定义和作用。
混凝水处理的基本原理和关键技术。
混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。
混凝水处理的应用领域和案例分析。
1.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的基本概念、原理和应用。
案例分析法：分析混凝水处理的实际案例，加深学生对理论知识的理解。
第二章：混凝水处理的原理与技术2.1 教学目标掌握混凝水处理的基本原理和关键技术。
学会计算混凝剂的投加量和控制参数。
了解混凝水处理中的各种设备和材料的选择。
2.2 教学内容混凝水处理的基本原理：混凝剂的作用、混凝反应的机理。
关键技术：混凝剂的选择和投加量的计算，混凝反应条件的控制。
设备和材料的选择：混凝设备、搅拌设备、检测设备等。
2.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的基本原理和关键技术。
实验法：进行混凝水处理的实验操作，加深对理论知识的理解。
第三章：混凝水处理工艺流程与操作3.1 教学目标掌握混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。
学会操作混凝水处理设备，并进行正常运行维护。
了解混凝水处理过程中的监测和调控方法。
3.2 教学内容混凝水处理的主要工艺流程：原水预处理、混凝反应、絮凝沉淀、过滤等。
操作步骤：设备启动、运行、停止等操作流程。
监测和调控方法：pH值、粒径、浓度等参数的监测和调控。
3.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。
实操法：进行混凝水处理设备的操作演练，提高学生的实际操作能力。
第四章：混凝水处理的案例分析4.1 教学目标了解混凝水处理的应用领域和案例分析。
学会分析混凝水处理工程中的问题并提出解决方案。
掌握混凝水处理工程的设计和施工要点。
4.2 教学内容混凝水处理的应用领域：饮用水处理、工业废水处理、城市污水处理等。
第4章沉淀与澄清
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时间
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4.1.5 沉淀工艺的作用
4.1 沉淀的类型及其特征
沉砂池 位于水处理系统的前端，用于去除废 水中比重较大的无机性颗粒，以防止进水对其 后续处理设施的有害影响—仅自由沉淀。
沉淀池 用于混凝反应后、生物处理构筑物之 前及活性污泥系统，用于去除水中相当部分悬 浮态SS或泥水分离、澄清出水—各种类型沉淀
理的水量（m3/m2.d）
u0与q0的异同分析
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4.2.4 沉淀过程分析
4.2 理想沉淀池理论
v/u0=L/H Q=A’ ×v=(B × H) × v e × u0=AT . u0
u0 = Q /AT = q0
Q确定沉淀池型式确定u0确定AT确定AS确定
沉淀过程中颗粒间相互干扰并形成网格状绒体共同下沉形 成清水浑水界面（界面的沉降）。
发生在沉淀池后期沉淀过程
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4.1.4 压缩沉淀
4.1 沉淀的类型及其特征
絮凝性颗粒、浓度极高
沉淀过程中颗粒结成块状，相互接触、相互支撑、 相互挤压
发生在沉淀池后期沉淀过程及污泥浓缩池中
泥面高度
5
4.1.1 自由沉淀
非絮凝性颗粒、浓度 低、颗粒间无絮凝
颗粒独立完成沉淀过 程，其物理性质（形 状、大小、比重）不 发生变化→颗粒沉速 不变
发生在沉砂池及沉淀 池的前期沉淀过程
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4.1 沉淀的类型及其特征
自由沉淀示意图
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4.1.2 絮凝沉淀
絮凝性颗粒、浓度较低、 颗粒间发生絮凝
4.2 理想沉淀池理论
■u ≥ u0颗粒的去除率：全部去除 ，即（1-P0）
4水处理工程沉淀与澄清-讲义
精品jin
水处理工程
第1节 沉淀原理与分类
(Sedimentation, or settling and Clarification) 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，应用极为广泛，主要用于去除100um以上的颗粒 给水处理――混凝沉淀，高浊预沉 废水处理――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）
水处理工程
二、分类： – （1）自由沉淀-沉砂池、初沉池前期发生
• 离散颗粒，尺寸形状不变，相互无干扰，沉速不变 – （2）絮凝沉淀-絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加
（初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀） • 颗粒有凝聚性，颗粒相互聚集，粒径质量增大 – （3）成层沉淀（拥挤沉淀）：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层， 形成网状“絮毯”下沉，颗粒群与澄清水层之间有明显的界面。 （高浊水、二沉池、污泥浓缩池） 沉速就是界面下沉速度。无机颗粒5-8g/L以上，如泥沙。活性污泥2-3g/L 以上。 – （4）压缩沉淀-污泥浓缩池 颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥 得到浓缩。
t=L/v=Lh0B/Q)
水处理工程
对于颗粒沉速小于u0的颗粒来讲，去除率为 E＝ui/u0 = ui/(Q/A)
颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷及颗粒沉降速度有关，而与 其它因素（如水深、池长、水平流速、沉淀时间）无关。 (Hazen 理论 ,1904年） 但实际沉淀池是偏离理想沉淀池。
从上式反映以下两个问题： 1）E一定，ui越大，表面负荷越大。ui与混凝效果有关，应重视加强混 凝工艺。 2）ui一定，增大A，可以增加产水量Q或增大E。当容积一定时，增加A ，可以降低水深――“浅层理论”。
实验五废水可生化性--水处理教案（清华大学精品课程）
实验五废⽔可⽣化性--⽔处理教案（清华⼤学精品课程）实验五废⽔可⽣化性⼀、实验⽬的⼯业废⽔中所含有的有机物，有的不容易被微⽣物所降解，有的则对微⽣物有毒害作⽤。
为了合理地选择废⽔处理⽅法，或是为了确定进⼊⽣化处理构筑物的有毒物质容许浓度，都要进⾏废⽔可⽣化性实验。
鉴定废⽔可⽣化性的⽅法很多，利⽤⽡勃⽒呼吸仪（简称⽡呼仪）测定废⽔的⽣化呼吸线是⼀种较有效的⽅法之⼀。
本实验的⽬的主要在于：1.熟悉⽡呼仪的基本构造及操作⽅法；2.理解内源呼吸线及⽣化呼吸线的基本含义；3.分析不同浓度的含酚废⽔的⽣物降解性及⽣物毒性。
⼆、实验原理微⽣物处于内源呼吸阶段时，耗氧的速率基本上恒定不变。
微⽣物与有机物接触后，其呼吸耗氧的特性反映了有机物被氧化分解的规律，⼀般来说，耗氧量⼤，耗氧速率⾼，即说明该有机物易被微⽣物降解，反之亦然。
测定不同时间的内源呼吸耗氧量及与有机物接触后的⽣化呼吸耗氧量，可得内源呼吸线及⽣化呼吸线，通过⽐较即可判定废⽔的可⽣化性。
当⽣化呼吸线位于内源呼吸线之上时说明废⽔中的有机物⼀般是可被微⽣物氧化分解得；当⽣化呼吸线与内源呼吸线重合时，则说明有机物可能是不能被微⽣物降解的，但它对微⽣物的⽣命活动尚⽆抑制作⽤；当⽣化呼吸线位于内源呼吸线之下时，则说明有机物对微⽣物的⽣命活动产⽣了明显的抑制作⽤。
⽡呼仪的⼯作原理是，在恒温及不断搅拌的条件下，使⼀定量的菌种与废⽔⽤KOH溶液吸收，因此，微⽣物的在定容的反应瓶中接触反应，反应产⽣的CO2耗氧将使反应瓶中氧的分压降低，测定氧分压的变化，即可推算出消耗的氧量。
三、实验设备1.⽡呼仪⼀台；2.离⼼机⼀台；3.活性污泥培养及驯化装置⼀套；4.测酚装置⼀套。
四、实验步骤1.活性污泥的培养、驯化及预处理(1) 取已建污⽔活性污泥或带菌⼟壤为菌种，在间竭式培养瓶中以含酚合成废⽔为营养、曝⽓或搅拌，以培养活性污泥。
(2) 每天停⽌曝⽓⼀⼩时，沉淀后去除上清液，加⼊新鲜含酚合成为⽔，并逐步提⾼酚的浓度。
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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，应用极为广泛，主要用于去除100um以上的颗粒
给水处理――混凝沉淀，高浊预沉
废水处理――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、在沉淀过程中沉速不变
（沉砂池、初沉池前期）
絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加
（初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀）
拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层
（高浊水、二沉池、污泥浓缩池）
压缩沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。
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= 16 π d3 (ρp - ρl ) g
所受到的水的阻力F2=C Dρl u22 π d24
C D与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。
平衡时：F1＝F2
可得到沉速(terminal velocity)计算公式（对球形颗粒）：
对于非球形颗粒：
φ：形状系数
C D与Re有关。
Re<1, C D= 24Re
μ：水的动力粘度，Pa s
该公式难以反映实际，因为实际中颗粒大小不一，不是球形。
但可以了解u的影响因素。
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）。
二、颗粒沉淀实验
1.在t i时，从底部取样，测定Ci
2.计算
ti⇒ ui = 理论,1904年）
但实际沉淀池是偏离理想沉淀池。
从上式反映以下两个问题：
1）E一定，ui越大，表面负荷越大，或q不变但E增大。
u i与混凝效果有关，应重视加强混凝工艺。
2）u i一定，增大A，可以增加产水量Q或增大E。
当容积一定时，增加A，可以降低水深――“浅层理论”。
第3节絮凝沉淀(flocculent settling)
一、特点
在沉淀过程中，颗粒变大，沉淀变大。
悬浮物的去除率不仅与沉速有关，而且与深度，时间有关。
无理论描述公式，只能通过沉淀实验预测沉淀效果。
二、沉淀实验
沉淀柱高度＝实际沉淀池深度
1）在时间ti，不同深度测Ci
2) 计算各深度处的颗粒去除百分率p＝(C0-Ci)C0 *100%
3）绘制去除百分率等值线
4）计算颗粒去除率
方法1：按自由沉淀来类推（参考图16－9）
方法2：中部取样法
P＝（C0-C）C0*100% C：（n>1）
●临界点图解近似求解法
第5节沉淀池
一、分类
平流式
竖流式
辐流式
斜流式
二、平流式沉淀池
进水区、沉淀区、存泥区、出水区
1．构造
1）进水区
流量均匀分布
可采用配水孔或者缝
给水中，通常采用穿孔花墙v<0.15-0.2 ms
2）沉淀区
水力条件要求：
减少紊动性：紊动性指标Re = vRνν：运动粘度
提高稳定性：弗劳德数Fr ＝v2Rg （Fr高，表明对温差、密度差异重流和风浪的抵抗能力强。
同时满足的只能降低水力半径R，措施是加隔板
LB>4, LH>10
水流速度的控制也很重要
适宜范围：10-25 mms（给水）
5－7mms（污水）
3）出水区
出水均匀。
通常采用：溢流堰（施工难）
三角堰（对出水影响不大）
淹没孔口（容易找平）
控制单位堰长的出水量：
给水：<500 m3(m d)
初沉：<2.9L(m s)
二沉：1.5- 2.9 L(m s)
4）存泥区及排泥措施
●泥斗排泥
靠静水压力1.5 – 2.0m，下设有排泥管
多斗形式，可省去机械刮泥设备（池容不大时）
●机械排泥
带刮泥机，池底需要一定坡度
虹吸吸泥车
2．设计计算
1）设计参数的确定
✧u0或T0
由沉淀实验得到选u0时，絮凝性颗粒-----池深要与实验柱高相等
选T0时，无论颗粒的性质如何池深要与实验柱高相等考虑水流的影响
u设＝u01.25-1.75 T设＝1.5-2.0 T0
在数值上，q设＝u设
根据经验：
q设（m3m2h）T设( 提出1945年Camp认为池浅为好
1955年多层沉淀池产生（Fr和Re可以同时满足）
1959年日本开始应用斜板
1972年中国汉阳正式应用
断面形状：圆形、矩形、方形、多边形
除园性以外，其余断面均可同相邻断面共用一条边。
水力半径R>d3 斜板
R≤d3 斜管
斜管比斜板的水力条件更好。
材质：
轻质，无毒
纸质蜂窝、薄塑料板（硬聚氯乙烯、聚丙烯）
2．构造
1）异向流
异向流基本参数：
θ＝60度，L＝1-1.2m
板间距50－150mm
清水区0.5-1.0 m
布水区0.5-1.0 m
u0=0.2-0.4 mms, v≤3 mms
Q设＝ηu0（A斜＋A原）η：0.6-0.8，斜板效率系数；A斜：斜板在水平面的投影面积
2）同向流
水流促进泥的下滑，斜角可减少到30－40度
沉淀效果提高，但构造比较复杂，使用少
Q设＝ηu0（A斜－A原）
3）横向流
使用少，结构和平流式沉淀池较接近，易于改造，但水流条件差（Re大），难支撑
Q设＝ηu0A斜
3．优缺点
优点：沉淀面积增大，水深降低，产水量增加
q＝9－11m3(m2 , 水平流速：0.1 ms
第6节澄清池(Clarifier)
污泥再悬浮起来，池中保持大量矾花，脱稳胶体靠接触凝聚粘附在活性泥渣上。
→（混合）→澄清
常用于给水处理
需保持矾花一定浓度，通过排泥控制沉降比在20－30％。
泥渣悬浮型（过滤型）：矾花容易冲出去，但对细小矾花具有过滤作用
如悬浮澄清池、脉冲澄清池
泥渣循环型（分离型）：效果与上相反
如机械加速澄清池、水力循环澄清池
一、加速澄清池
1920年美国infilco公司发明的
1935年有工程实例
1965年我国开始使用
一反应区容积：15－20分Q
二反应区容积：7－10分Q
分离区v上＝1－1.2 mms
t总＝1－1.5h，比平流式快
需定期排泥
回流泥量Q’＝3－5Q
第2：第1：清水区＝1：2：7
优点：处理效果好，稳定，适应性强, 适用于大、中水厂
缺点：机电维修
启动时有时需人工加土和加大加药量
二、水力循环澄清池
喷嘴速度过大、过小都不行，v＝4－7ms
喉管v＝2－3ms
一反应室出口v=60mms
t＝15－30s
二反应室下降v＝40－50mms
出口v＝5mms
t＝80－100s
分离区v＝1－1.2mms, t＝1h
回流泥量＝2－4Q
优点：不需机械搅拌，结构简单
缺点：反应时间短，运行不稳定，泥渣回流控制较难，适应性差，适用于小水厂。
三、脉冲澄清池
靠脉冲方式进水，悬浮层发生周期性的收缩和膨胀：1）有利于颗粒和悬浮层接触；2）悬浮层污泥趋于均匀。
配水方式：紊流板
充水时间：25－30s
放水时间：6－10s
1956年法国首先发明
工作稳定、单池面积大、造价低，但周期不易调整。
四、悬浮澄清池
强制出水管出水20－30％，来保持池内泥渣浓度一定。
池内水流上升速度v＝0.8-1.0 mms
结构简单，但运行适应性差（水温、水量、变化时，泥渣层工作不稳定）
✧澄清池中加斜板，注意反应室的配套设计
✧欧洲过滤型澄清池多，美国机械加速澄清池多。