第二章 沉淀和澄清.
第一章给水处理概论
过 滤
消 毒
饮用水
图1典型地表水处理流程
23
混凝剂 原水 混合装置
絮凝池
沉淀池
过滤池
图2 地表水常规处理工艺
cl2 清水池 出水
常规处理工艺的局限性
国内外的试验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经常规的混凝、 沉淀及过滤工艺只能去除水中有机物20%-30％，且由于溶解性有机 物存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果 也明显下降(仅为50％一60％)。用增加混凝剂投量的方式来改善处 理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中金属离子浓度增加， 也不利于居民的身体健康。地面水源中普遍存在的氨氮问题常规处理 也不能有效解决。目前国内大多数水厂都采用折点氯化的方法来控制 出厂水中氨氮浓度，以获得必要的活性余氯，但由此产生的大量有机 卤化物又导致水质毒理学安全性下降。
19
二、生产用水水质要求
各种工业企业对水质有不同要求，同时，即使是同一企业，不同生产过 程对水质要求也不相同。例如，在发电厂中，冷却用水与锅炉用水对水质要 求迥然不同，而水力除灰用水却对水质无任何要求。因此，在确定生产用水 的水质标准时应进行调查研究，按生产实际情况加以确定。
20
1.4 给水处理方法
14
水的循环——城镇用水循环 给水系统的水源和排水系统接纳水体的地方大多
是邻近的河流。取之于河流，还之于河流，形成另一 种受人类社会活动作用的水循环——城镇用水循环。
15
1.2 水源水质
一、 原水中的杂质
取自任何水源的水中，都不同程度地含有各种各样的杂质。这些杂质不外 乎两种来源： —是自然过程，例如，地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死 亡残骸，水流对地表及河床冲刷所带入的泥沙和腐殖质等。 二是人为因素，即工业废水及生活污水排入水体所带入的。无论哪种来源的 杂质，都包括无机物、有机物以及微生物等。 从给水处理角度考虑，这些杂质可按尺寸大小分成悬浮物、胶体和溶解物 三类。
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。
现代分离方法与技术-第2章-沉淀分离法-最终版本
Q—加入沉淀剂瞬间生成沉淀物的浓度；
s— 沉淀物的溶解度；
Q-s — 沉淀物的过饱和度；
K— 比例常数,它与沉淀物的性质、温度、溶液中存在
的其它物质有关。
Q
s
s
— 沉淀物的相对过饱和度；
（ 2）哈伯理论
聚集速度
条件
在沉淀的形成过程中，晶核逐渐长大成沉淀微粒，
这些微粒可以聚集成更大的聚集体。这种聚集过程的快慢
CoS：型 Ksp = 4.0×10-20 型 Ksp = 7.9×10-24
2.1.4 沉淀的生成
1）. 沉淀的类型
类别 颗粒直径
特性
示例
晶形沉淀
凝乳状沉 淀
无定形沉 淀
0.1~1µm
∠0.02 µm
颗粒大，内部排列规 则，紧密，极易沉于 容器底部
介于两者之间
内部排列杂乱无章， 疏松，絮状沉淀，体 积庞大，含大量水，
溶度积：在微溶化合物的饱和溶液中，组成沉淀的有关
离子浓度的乘积，在一定温度下为一常数，称 为溶度积常数或溶度积。构晶离子
MA型： MA ⇆ M+ + A-
Ksp= [M+ ][A-]
MmAn型： MmAn ⇆ mMn++ nAm-
Ksp= [Mn+ ]m[Am-]n 意义：溶度积是微溶化合物和它的饱和溶液达到平衡
（2）晶核的生长过程
晶核形成后，溶液中的构晶离子向晶核表面扩散，并沉 积在晶核上，使晶核逐渐长大，到一定程度时,成为沉淀微 粒。
结论: 异相成核显著, 易形成大颗粒晶形沉淀; 均相成核显著, 易形成小颗粒非晶形沉淀.
3）. 晶形沉淀和无定形沉淀的生成 （1）冯氏经验公式
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。
第二章 水处理反应器理论解读
好氧处理和厌氧处理
混凝：凝聚和絮凝，投加化学药剂，使悬浮固体 和胶体凝聚成易于沉淀的絮凝体。
沉淀和澄清：通过重力作用，使悬浮颗粒、絮凝 体分离。 浮选：利用固体或液滴与液体的密度差，实现分 离。
过滤：固液混合物通过多孔材料，截留固体使液 体通过。
膜分离：利用膜的孔径或半渗透的性质实现物质的分离。
ciq i c2 q 2 w
三、调节池形式
1．水泵强制循环 不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，但动力费 用高，运行费用高。（可以用提升泵作为回流泵） 2．空气搅拌 混合完全，有预曝气作用，但有害物质和有害气体随曝 气进入大气。（可利用曝气池的鼓风机引入空气管） 3．机械搅拌 混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。（需增加搅 拌设备，水量多，需要设备数量也多。适合于小水量情况） 4.穿孔倒流槽水质调节（现已不用） 只能调节水质，不能调节水量。
消毒投加 排放或三级处理
消化气利用
污泥利用 污泥浓缩池 图10 活性污泥法典型工艺流程图 污泥消化池 脱水与干燥设备
3.三级处理工艺系统 1）混凝、澄清过滤系统
Al2(SO4)3 cl2 二级处理水
混合
絮凝
沉淀（澄清、气浮）
过滤
清水池
用水对象
2）直接过滤系统
Al2(SO4)3 cl2
二级处理水
砂滤
混凝剂
混 合 装 置
絮 凝 池
沉 淀 池
过 滤 池
颗 粒 活 性 炭 滤 池
清 水 池
投
出 水
图6 高锰酸钾除污染工艺系统
受 污 染 水 源 水
生 物 处 理 构 筑 物
混 合 装 置
混凝剂
第二章 水处理反应器理论解读
Rr
?
V(?0 ? ?e) ? ? ts
第三节 污水的均化
工业企业的污水量一日内多变， 24小时的流量 不同，污水处理流程要求水量水质不变，需均化 调节。
? 水质均和 －水量负荷不变，水质变化，以水质变 化为曲线，求体积，需要搅拌设施。
? 水量调节 －水质负荷不变，水量变化，以水量变 化为曲线，设计池体积，不需要搅拌。
积 累
600
400
200
0
0
6
12
18
24
时间/h
调节池的最小容积： V=V-+V+
式中：V- ，V+分别为最大负偏差和最大正偏差
二、容积计算
1．排放的水质水量具有周期性变化 t=n 时
（1）池容积
（2）出水浓度
t
w ? ? qi i? 1
t
? C m ? ciq i/w i? 1
qi－均和周期逐时变化流量 。
第二章 反应器理论基础与污水 的均化
第一节 反应器理论基础 第二节 反应效率比较 第三节 污水的均化
第一节 反应器理论基础
一、 反应器分类 按反应器内物料的形态可以分为 均相反应
器和多相反应器。 按反应器的操作情况分为间歇式反应器和
连续式反应器。连续反应器可分为活塞流反应 器和恒流搅拌反应器。
1、间歇式反应器（ CMB）：
通常把反应器的容积 V除以流量Q所得的值称为停留 时间，也称 平均停留时间 。
停留时间分布函数 E（t）：测定出口物料里示踪物 的浓度随时间的变化。
各种反应器停留时间分布函数
E(t)
E(t)
τ
t
间歇式反应器
τ
t
活塞流反应器
什么是沉淀？影响沉淀的因素有哪些？
什么是沉淀？影响沉淀的因素有哪些？沉淀池是我们污水处理中必必需有的一个工艺单元，像初沉池、沉砂池、二沉池、终沉池等；今日共享关于沉淀和澄清的问题给大家。
一：沉淀和澄清的含义什么是沉淀？沉淀就是水中固体颗粒物质依靠重力作用从水中分别出来沉到底部的过程。
所以沉淀不存在化学反应。
什么是澄清？澄清就是原水中加入混凝剂一类的化学物质，这些混凝剂和水中积聚的活性泥渣相互碰撞接触、吸附，然后将这些固体颗粒从水中分别出来，从而使水体得到净化。
这个过程我们就称之为澄清。
所以澄清是存在化学絮凝反应的。
二：沉淀过程的几种形式依照原水中固体颗粒的形式，沉淀一般可分为三种形式：（1）自然沉降沉淀自然沉降沉淀就是水中的固体颗粒在沉淀的过程中不转变大小、形状和密度。
就是完quan自然的只依靠重力作用，如污水处理中的初沉池，对于泥沙含量高的水进行预先沉淀，这些都属于自然沉降沉淀。
（2）混凝沉淀混凝沉淀在水体的净化中用的较多的沉淀形态，不管是污水中还是自来水厂中，都会较多的用到混凝沉淀。
混凝沉淀就是水中的固体颗粒由于相互接触凝集而转变大小、形状和密度的沉淀过程。
（3）化学沉淀化学沉淀就是原水中加入某种化学药剂，使溶于水中的杂质产生结晶或沉淀的过程。
一般的化学沉淀就是依据水中的特定元素来设计的。
例如电镀废水中的金属离子一般都是投加肯定量的氢氧化物来生成结晶体，然后沉淀到池底，这就是化学沉淀。
三：沉淀处理的效果受哪些因素的影响？说到沉淀效果，其实重要决议于沉淀物的溶解度，就是我们想要沉淀下来的物质的溶解度。
而影响沉淀物溶解度的因素就是影响沉淀处理效果的因素。
重要有：（1）同离子效应的影响当我们向原水中加入含有共同离子的电解质的时候，就可以使沉淀物的溶解度明显的降低，这就是沉淀过程反应的同离子效应。
在污水处理的沉淀处理中，我们完quan可以利用同离子效应，依据需要适当的加大沉淀剂的用量，这样就能够加快沉淀处理，而且更容易沉淀完quan，效果更加的明显。
水质工程学Ⅰ课件16沉淀和澄清-3斜板斜管沉淀池
Af N af cos
N—斜板间隔数（实板数减一） af′—每块板实际面积（m2） θ—斜板与水平间夹角，一般为滑泥取60°
Re 、Fr复核 2、 斜管池： （1）配水区：高度不易小于1.5m 目的：配水 均匀
整流配水：可用穿孔墙，流速不大于絮凝池出 口流速。
栅条缝隙流速通常<0.15m/s
(2)斜管(沉淀)区
布置:反向配水,原因有利排泥
平面尺寸小于1m×1m
与水平夹角60°
表面负荷: q Q Q—水流量m3/h F
F—沉淀池清水区表面积m2
规范要求：q=9～11m3/m2h（2.5～3.0mm/s）
斜管内流速: v
Q
F sin
F′—斜管的净出口面积
沉淀时间T：T l v
l—斜管长度 （3）清水区：高度不小于1.0m 。
（1）提高了沉淀池的效率，浅池理论的应用。
（2）斜板和斜管便于排泥（与水平呈60°夹角）
（3）湿周增加，使Re降低，Fr增加，
Re
vR
Re<200(斜管)
Fr
v2 Rg
Fr=10-3～10-4(斜板)
R—水力半径
R
（4）缩短了沉淀距离，减少了沉淀时间。
一、构造：
材料要求：板管材料无毒、质轻、坚固、不易老化、 价低。 1、 斜板沉淀池： 分类：
过渡段:进水口200mm左右,计算
取200mm,泥水混杂,水流
分成两个段
也较乱,污泥浓度大。
特点：有利于再絮凝
沉淀段：浑水在此段沉淀。
（3）清水区：悬浮物，矾花极少，矾花沉速
很小，随清水流出。若沉淀效果
不佳，一般不要采用过滤法
去除。应继续优化沉淀池
环保行业工业废水的处理与回用技术创新方案
环保行业工业废水的处理与回用技术创新方案第一章工业废水处理概述 (3)1.1 工业废水处理现状 (3)1.2 工业废水处理的重要性 (3)1.3 工业废水处理发展趋势 (4)第二章物理法处理技术 (4)2.1 格栅与筛网过滤技术 (4)2.2 沉淀与澄清技术 (4)2.3 离心分离技术 (5)第三章化学法处理技术 (5)3.1 中和法 (5)3.1.1 中和剂的选取 (5)3.1.2 中和法的工艺流程 (5)3.2 氧化还原法 (6)3.2.1 氧化剂的选择 (6)3.2.2 还原剂的选择 (6)3.2.3 氧化还原法的工艺流程 (6)3.3 絮凝法 (6)3.3.1 絮凝剂的选择 (6)3.3.2 絮凝法的工艺流程 (7)3.4 吸附法 (7)3.4.1 吸附剂的选择 (7)3.4.2 吸附法的工艺流程 (7)第四章生物法处理技术 (7)4.1 活性污泥法 (7)4.2 生物膜法 (8)4.3 厌氧生物处理技术 (8)4.4 生物脱氮除磷技术 (8)第五章混合法处理技术 (9)5.1 物化生化组合工艺 (9)5.2 化学絮凝生物处理组合工艺 (9)5.3 电磁处理技术 (9)第六章工业废水回用技术 (10)6.1 物理法回用技术 (10)6.1.1 概述 (10)6.1.2 过滤技术 (10)6.1.3 沉淀技术 (10)6.1.4 离心技术 (10)6.1.5 膜分离技术 (10)6.2 化学法回用技术 (10)6.2.2 氧化还原技术 (10)6.2.3 中和技术 (10)6.2.4 絮凝技术 (10)6.2.5 离子交换技术 (11)6.3 生物法回用技术 (11)6.3.1 概述 (11)6.3.2 好氧生物处理 (11)6.3.3 厌氧生物处理 (11)6.4 混合法回用技术 (11)6.4.1 概述 (11)6.4.2 物理化学法 (11)6.4.3 生物化学法 (11)6.4.4 物理生物法 (11)第七章工业废水处理设备与工艺优化 (11)7.1 废水处理设备选型与设计 (12)7.1.1 设备选型原则 (12)7.1.2 设备选型方法 (12)7.1.3 设备设计要点 (12)7.2 工艺参数优化 (12)7.2.1 工艺参数调整原则 (12)7.2.2 工艺参数优化方法 (12)7.2.3 工艺参数优化内容 (13)7.3 自动化控制系统 (13)7.3.1 控制系统设计原则 (13)7.3.2 控制系统设计方法 (13)7.3.3 控制系统功能 (13)第八章工业废水处理工程案例分析 (13)8.1 某化工企业废水处理工程 (13)8.1.1 项目背景 (13)8.1.2 废水处理工艺 (13)8.1.3 工程效果 (14)8.2 某制药企业废水处理工程 (14)8.2.1 项目背景 (14)8.2.2 废水处理工艺 (14)8.2.3 工程效果 (14)8.3 某电镀企业废水处理工程 (14)8.3.1 项目背景 (14)8.3.2 废水处理工艺 (15)8.3.3 工程效果 (15)第九章工业废水处理行业政策与标准 (15)9.1 我国工业废水处理政策概述 (15)9.1.1 政策背景 (15)9.1.2 政策目标 (15)9.2 工业废水处理标准体系 (16)9.2.1 标准体系构成 (16)9.2.2 标准内容 (16)9.3 工业废水处理行业监管与处罚 (16)9.3.1 监管体系 (16)9.3.2 处罚措施 (16)第十章环保行业工业废水处理与回用技术创新展望 (17)10.1 工业废水处理技术创新趋势 (17)10.2 工业废水回用技术创新趋势 (17)10.3 环保行业工业废水处理与回用技术发展方向 (17)第一章工业废水处理概述1.1 工业废水处理现状我国经济的快速发展，工业生产规模不断扩大，工业废水排放量也随之增加。
《环境工程学》第二章 水的物理化学处理方法 (2)
（二）水力循环澄清池
主要组成部分：
• 喷嘴 • 混合室 • 喉管 • 第一反应室
• 第二反应室 • 集水槽 • 污泥斗
优点：无需机械搅拌设备，运行管 理较方便；锥底角度大，排泥效果 好。
缺点：反应时间短，运行不够稳定， 不能适应于大水量。
（三）悬浮澄清池
（四）脉冲澄清池
先充水后排空
四、过滤 P128
浮颗粒，使其随气泡浮升到水面，从而加以分离去除。 分离对象：疏水性细微固体或液体悬浮物质，如细沙、纤维、藻类 及乳化油滴等。
药剂浮选法：在废水中投加浮选药剂，选择性地将亲水性的
污染物变为疏水性物质，从而将其去除。 分离对象：亲水性固体悬浮物及重金属离子等。 浮选剂种类很多，如松香油、煤油产品、脂肪酸盐等表面活性剂等。 应根据被处理水的性质通过试验选择。
粒径较大的颗粒，以阻力截留为主——表面过滤； 细微悬浮物，以重力沉降和接触絮凝为主——深层过滤。
粒状介质的过滤机理：
1、阻力截留（筛滤作用）
由被截留的固体颗粒所构成的一层滤膜起主要的过滤作用； 悬浮物粒径越大，表层滤料和滤速越小，滤膜的截污能力越
强；
2、重力沉降
滤料层中众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积，形成无数 小沉淀池；
侧视立面图 俯视平面图
三、澄清 P126
澄清池是同时完成混合、反应以及絮凝体与水的分离这三个过 程的一种专门设备。
• 澄清池中起到截留分离杂质颗粒作用的介质是呈悬浮状态的泥 渣；
• 微小絮体在运动过程中与相对巨大的悬浮泥渣接触碰撞后，被 吸附在泥渣颗粒表面而被迅速除去；
• 保持悬浮状态的、浓度稳定且均匀分布的泥渣区是决定澄清处 理效果的关键所在。
气浮法应用： 废水处理中用于洗煤水、石油、造纸、食品和电镀等工 业废水的处理； 给水处理中，常用来作为饮用水的前处理措施，如含藻 的湖水或水库水，低温低浊水等。
2015-共同学习之旅-给水工程-18-沉淀原理及沉淀效果影响因素
2010-1-7.悬浮颗粒在静水中自由沉淀沉淀速度表达公式有斯托克斯(stockes)公式和阿兰(Allen)公式，这两个公式的区别是： (A)适用的沉淀池水深不同 (B)适用的悬浮颖粒浓度不同 (C)适用的颗粒沉淀阻力系数不同 (D)适用的沉淀池水面大小不同 解析： 见M3教材P182，绕流阻力系数与雷诺数有关，雷诺数不同的情况下，绕流阻力系数也不同。选[C] 2008-2-45.密度比水大的颗粒在静水中的自由沉淀，其沉速大小主要与下列哪些因素有关？ (A)颗粒表面电荷的高低 (B)颗粒在水中的重量 (C)颗粒的形状与粒径大小 (D)颗粒在水中的体积浓度 解析： 见M3教材P182公式7-4，公式中的参数就是与沉速大小有关的因素。选[BC]
平流沉淀池内颗粒沉淀过程分析
典型真题
2014-3-5.某自来水厂采用二级沉淀，一级沉淀池采用平流沉淀池（截流速度u01=1.0mm/s），二级沉淀池采用斜管沉淀池（截 流速度u02=0.60mm/s）。进入一级沉淀池的原水沉降试验简化结果见下表，根据理论计算，经两级沉淀后的总去除率应为下列 哪项？ (A) 85.6% (B) 82.7% (C) 79.2% (D) 78.4% 颗粒沉速Ui (mm/s) ≥Ui的颗粒占所有颗 粒的重量比(%) 0.10 100 0.40 84 0.602 72 1.00 59 1.50 1.70 40 2.00 30
石油污染土壤简述及修复技术
7 沉淀、澄清和气浮
7.2 沉淀池
影响沉淀效果主要因素
影响沉淀效果的因素： 影响产生原因 短流的 影响
石油污染土壤简述及修复技术
判别指标 减小了过水断面， 局部区域流速过快； Re、Fr 沿池深方向流速不均匀影响较小； 沿池宽方向流速不均匀影响较大； 减小水力半径 有利于沉淀效率的提高； 但偏离理想沉淀池假设；
工业水处理
第二章工业用水的预处理天然水中的杂质：悬浮物：砂石、腐殖物等，密度轻的上浮，密度大的下沉，形成各种悬浮状态。
胶体物：分子和离子的集合体，天然水中主要是腐殖质与铝、铁、硅等化合物。
溶解物：Ca2＋离子：石灰石、石膏中溶解出来的，当水中含有CO2时，可以溶解更多的Ca2＋离子，以重碳酸钙形式溶解下来。
Mg2＋离子：溶解地岩中的白云石产生的。
HCO3－、Cl－、SO42—、K＋、Fe和Mn离子、NO3－、以及H4SiO4等。
可溶性气体：CO2有机物分解产生；O2来自空气和水生植物的光合作用；H2S等。
杂质除去内容和方法内容：主要除去悬浮物和胶体物，为进一步软化和除盐打下基础。
预处理使悬浮物降到5mg/l 以下。
方法：混凝、沉淀、澄清和过滤等。
胶体的稳定性因素微粒的布朗运动微粒间的静电斥力微粒的水化作用胶体脱稳作用（混凝机理）反离子的压缩：静电斥力减弱或消除。
胶体吸附和混凝剂的架桥作用：沉淀作用。
沉淀物的卷扫（网捕）作用：加大混凝剂用量，使相互沉淀絮凝。
混凝的去除对象混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种化学方法。
范围在：1nm～0.1μm （有时认为在1μm）混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。
水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 μm）细菌（0.2μm-80μm）病毒（10nm-300nm）蛋白质、腐殖酸（1nm-50nm）混凝过程涉及到三个方面的问题水中胶体的性质混凝剂在水中的水解与形态胶体与混凝剂的相互作用1637年我国开始使用明矾净水，1884年西方才开始使用。
混凝机理：水溶胶和双电层机理：图中看出，由胶核形成的胶体粒子，带有相同的电荷，相互不能靠近，保持稳定而不沉淀。
要破坏胶体的稳定，使之沉淀的作用——“混凝”向水中加入某种电解质（凝聚剂），使胶体的扩散层变薄，ζ电位降低甚至趋于零。
胶体容易相互靠拢而聚结成大的颗粒沉淀——“凝聚”向水中加入高分子的物质或高价金属盐（能水解生成高聚物，称为絮凝剂），由于吸附作用和高分子物质的架桥作用，破坏了胶体的稳定性，而沉淀——“絮凝”。
第二章习题--水的物理化学处理方法
第二章 水的物理化学处理方法2-1 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们的内在区别和特点。
悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型：自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。
絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。
拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。
清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。
压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。
上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。
2-2 水中颗粒的密度s =2.6 3/g cm ，粒径d=0.1 mm ，求它在水温10 ℃情况下的单颗粒沉降速度。
解：6.7×10-3m/s 。
2-3 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下的沉降数据列于表2-22中。
试确定理想式沉淀池过流率为1.8m 3/m 2h 时的悬浮颗粒去除率。
试验用的沉淀柱取样口离水面120cm 和240cm 。
ρ表示在时间t 时由各个取样口取出的水样中悬浮物的浓度，ρ0代表初始的悬浮物浓度。
2-4 生活污水悬浮物浓度300mg/L ，静置沉淀试验所得资料如表2-23所示。
求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。
2-5 污水性质及沉淀试验资料同习题2-4，污水流量1 000m 3/h ，试求：（1）采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需的池数及澄清区的有效尺寸； （2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。
解：以平流式沉淀池为例：6座池子，长24m ，宽5m ，有效水深1.8m 。
污泥的含水率为96%时的每日污泥容积19.5m 3。
2-6 已知平流式沉淀池的长度L=20m ，池宽B=4m ，池深 H=2m 。
今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm ，斜板长度l =1 m ，倾角60°。
沪教版初中化学第二章第 3节_水的净化
2、选择合适的物质分离方法填空： （1）除去自来水中的泥沙：（ 过滤 ） （2）从海水中提取食盐： （ 蒸发溶剂 ） （3）从硝酸钾的浓溶液中得到硝酸钾固体：
（ 冷却热饱和溶液 ）
（4）除去食盐中混有的沙粒： （ 溶解、过滤、蒸发 ）
课外探索
1、了解家用简易 净水器的工作原理。
2、利用滤纸、木 炭粉、细沙、沙砾、 碎石、棉花等物品 制作简易过滤器。
2、形成水垢，浪费燃料。
3、影响人体健康，易得结石病。
三, 水的净化方法
1.明矾净水 明矾学名：十二水合硫酸铝钾 KAl(SO4)2·12H2O 明矾净水原理是明矾在水中可以电离出 Al3+很容易水解，生成胶状的氢氧化铝 Al(OH)3， 氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附 水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。 所以，明矾是一种较好的净水剂。
答：静置沉淀、吸附沉淀、过滤、蒸馏
自制简易净水器
5。自来水厂净水过程图
吸附水中悬浮的杂质
除去不溶性杂质 杀死残存的细菌
沉降杂质
除去可溶性杂质，颜 色、异味
自来水的处理过程
取水口
加絮 凝剂
反应沉 淀池
清水池
投药 消毒
活性炭 吸附池
配水间
过滤池
自来水生产过程
1、过滤能常用于分离（ C ）
A、两种互不相溶的液体 B、溶于液体的固体溶质和溶剂 C、不溶于液体的固体 D、两种相溶的液体
吸附
利用活性炭或木炭的吸 附作用把自然水中一些 不溶性杂质和一些溶解 性杂质吸附在表面
除去部分不溶性和 可溶性杂质，臭味 等
蒸馏
通过加热的方法使水变 除去可溶性杂质和 成水蒸气后冷凝成水 不溶性杂质
河水 不溶性杂质
第三章 沉淀与澄清第1和第2节
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= 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 = 24/Reμ：水的动力粘度，Pa s d C g u ll p D ρρρ-=342181gd u l p μρρ-=d C g u l l p 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Ci2. 计算ti ⇒ ui = h/tiCi ⇒ pi = Ci/C 0p i ：沉速小于u i 的颗粒占全部颗粒的比重3. p －u4.颗粒去除率在t 0 时， u ≥u 0 的颗粒全部去除u<u 0 的颗粒部分去除hi/h = u i t 0/(u 0t 0) = u/u 0t=0 t=ti 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= (C 0-C)/C 0 *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。
第二章 水的物理化学处理方法-格栅、沉淀
球状颗粒自由沉淀的沉速公式
当颗粒所受外力平衡时， 当颗粒所受外力平衡时，
Fg = FD
即 因
2 V ⋅ g ( ρ S − ρ L ) = C D ⋅ A ⋅ ( ρ L ⋅ uS / 2)
1 1 3 V = πd ， A = πd 6 4
2
得球状颗粒自由沉淀的沉速公式： 得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：
35
FD = C D ⋅ A ⋅ ( ρ L ⋅ u / 2 )
2 S
式中：FD——水对颗粒的阻力； 式中： 水对颗粒的阻力； 水对颗粒的阻力 CD——阻力系数； 阻力系数； 阻力系数 A ——自由颗粒的投影 自由颗粒的投影 面积； 面积； uS——颗粒在水中的运 颗粒在水中的运 动速度，即颗粒沉速。 动速度，即颗粒沉速。
1 ρS − ρL uS = ⋅ ⋅ g ⋅d2 18 µ
式中: 水的动力黏度。 式中:μ——水的动力黏度。 水的动力黏度
37
斯托克斯定律: 斯托克斯定律:
1 ρS − ρ L uS = ⋅ ⋅ g ⋅d2 18 µ
由上式可知， 与下述因素有关： 由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关： 大于ρ 为正值，颗粒以u 下沉； 当ρs大于 L时，ρs-ρL为正值，颗粒以 s下沉； 相等时， 当ρs与ρL相等时，us=0，颗粒在水中呈悬浮状态， ，颗粒在水中呈悬浮状态， 这种颗粒不能用沉淀去除； 这种颗粒不能用沉淀去除； ρs小于 L时，ρs-ρL为负值，颗粒以 s上浮，可用浮 小于ρ 为负值，颗粒以u 上浮， 上法去除； 上法去除； us与颗粒直径 的平方成正比，因此增加颗粒直径 与颗粒直径d 的平方成正比， 有助于提高沉淀速度（或上浮速度）， ），提高去除效 有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效 果。 us与µ成反比，µ随水温上升而下降；即沉速受水温 成反比， 随水温上升而下降 随水温上升而下降； 成反比 38 影响，水温上升，沉速增大。 影响，水温上升，沉速增大。
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第二章沉淀和澄清
1．什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？
2．了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。
3．理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀速率与池子深度、长度和表面积关系如何？
4．影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？
5．沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者含义有何区别？
6．设计平流沉淀池是主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？
7．平流沉淀池进水为什么采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？
8．澄清池的基本原理和主要特点是什么？
9．简要叙述书中所列4种澄清池的构造、工作原理和主要特点。
10．斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60º？。