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。
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− H = t 中国环评网： H
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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。
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。
第四章水的沉淀沉降与澄清详解
• b-c段为直线，表明交界面等速下降。
• a-b曲线段一般较短，且有时不是很明显，所以可以认为是
b-c直线段的延伸。
• c-d为下凹的曲线，
表明交界面下降的
絮凝过程
速度逐渐变小。此
交界面等速下沉
下降速度 逐渐变小
B区消失
时B区以消失，故C 点称为沉降临界点， 相应于C点的交界面 下的浓度均大于C0 。
• 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
层状沉降（拥挤沉降）
❖ 如水中悬浮颗粒的量较多，则它们在水中沉降时常常会形 成一个由许多颗粒聚集成的“毯状毯”。此时，可看到水 体中有一个清水和浑水的交界面在不断地下移。此种沉降 称为层状沉降。
2Ca(OH )2 Mg(HCO3)2 2CaCO3 Mg(OH )2 2H2O
石灰软化法主要除去了水的碱度和碳酸盐硬度，但不能除去 非碳酸盐硬度和碱性水的过剩碱度：
Ca(OH )2 MgSO4 CaSO4 Mg(OH )2 2NaHCO3 Ca(OH )2 CaCO3 Na2CO3 2H2O
✓ 石灰处理原理
在天然水中加入Ca(OH)2，由于pH值的增加，破坏了水的
碳酸平衡并使之右移：
H2O CO2
H HCO3
2H CO32
2OH 2H2O源自Ca(OH)2可以和水中各种形式的碳酸化合物反应生成沉淀除
去： Ca(OH )2 CO2 CaCO3 H2O
Ca(OH )2 Ca(HCO3)2 2CaCO3 2H2O
• c-d段后表示B、C、
❖ 产生碰撞的原因：对于密度相同的颗粒，大颗粒的沉降速度大 于小颗粒的沉降速度，此外，也有风力、水的撞动和温差等因 素。当颗粒变大时，其沉降速度就加快，因此，颗粒的沉降速 度不是恒定的，而是随流程逐渐增大的。
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。
7-沉淀澄清与气浮
Ei
ui Q
A
理想沉淀池中，悬浮颗粒ui（<u。）的去除率：
•
与ui 有关
• 与Q/A有关；
• 与池深无关－ “浅池理论 ”
总沉淀效率P：
所有具有沉速ui < u。的颗粒沉淀效率之和 ui ≥ uo 的全部颗粒的沉淀效率，(1-p0)
P
(1
po )
1 uo
po 0
ui
dpi
利用“不同沉速颗粒的累积分布曲线”求解（例7-2）
设计控制指标
表面负荷Ｑ/A，或 停留时间 T ，考虑水平流速
计算 校核
5. 斜板、斜管沉淀池
（1）沉淀原理
浅池理论 沉淀面积 水流状态
斜板斜管：
u0
Q
B L c os
Bb
平流池： uo = Q/ BL
(2). 斜管沉淀池的设计计算
配水区高度 ≥1.5 m 倾角θ ：60 ° 斜管 L =1000 mm；斜管区：860 mm 清水区高: 1.0-1.5 m 表面（液面）负荷 q = Q/A， A – 清水区面积
（1）．理想沉淀池
符合以下3个假设 ： 颗粒处于自由沉淀； 水流沿水平方向等速流动； 颗粒沉到池底即认为已被去除。
根据3个假设，悬浮颗粒在理想沉淀池中的沉淀规律
如图7-2：
凡ui>u。, 均按类似线I运动，沉到池底
凡ui<u。, 均按类似线II运动，不能沉到池底，而被水流带出池外
凡ui=u。,均按类似线III运动, 恰好沉到池底
u
4 225
s
2
g2
3
d
1000＜Re＜250000，紊流状态， CD接近于常数0.4，代入得到牛顿公式： u 1.83 s gd
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。
沉淀池的工作原理
沉淀池的工作原理
沉淀池是水处理工程中常见的一种水处理设备，它通过利用重力作用将悬浮物和悬浮物颗粒从水中沉淀下来，从而达到净化水质的目的。
沉淀池的工作原理主要包括沉淀、澄清和排泥三个过程。
首先，当污水进入沉淀池后，由于池内水流速度减缓，使得水中的悬浮物和悬浮颗粒开始下沉。
这是因为重力作用使得颗粒沉降速度大于水流速度，从而颗粒逐渐沉积到池底。
同时，由于沉淀池的设计使得水流在进入后会产生旋流，使得悬浮物更容易下沉。
其次，随着时间的推移，沉淀池内的水开始逐渐澄清。
这是因为悬浮物和悬浮颗粒被沉淀下来后，水质得到了净化。
此时，池内水体变得清澈透明，悬浮物和悬浮颗粒几乎完全被沉淀下来。
最后，为了保持沉淀池的正常工作，定期需要对池底的淤泥进行清理。
通过排泥设备将淤泥抽出，保持沉淀池的容积和沉淀效果。
这样，沉淀池就能够持续地对污水进行净化处理。
总的来说，沉淀池的工作原理是利用重力作用将悬浮物和悬浮颗粒从水中沉淀下来，通过沉淀、澄清和排泥三个过程达到净化水质的目的。
这种工作原理简单而有效，被广泛应用于污水处理、工业废水处理等领域。
通过合理设计和运行管理，沉淀池能够有效地提高水质，保护环境，促进可持续发展。
第三章 混凝沉淀和澄清之二
第四节沉淀的基本理论一、分类根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，范围：1．自由沉淀：悬浮物质浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互不碰撞，呈离散状态，各自独立地完成沉淀过程。
颗粒形状、尺寸、质量不变。
如沉砂池中砂粒、浓度低的污水在初沉池。
2．絮凝沉淀（干扰沉淀）：悬浮物浓度在50～500mg/l，颗粒间可能互相碰撞产生絮凝作用，使粒径与质量加大，沉速不断加快。
如活性污泥在二沉池。
3．拥挤沉淀（分层沉淀）：浓度＞500mg/l，沉淀中相邻颗粒互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚合力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀，清水与浑水间形成明显的交界面，沉淀显示为界面下沉。
如二沉池下部的沉淀过程及浓缩池开始阶段。
4．压缩沉淀：浓度大。
颗粒间互相支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间隙水，使污泥得到浓缩。
如活性污泥在二沉池的污泥斗中及浓缩池中的浓缩过程。
活性污泥在二沉池中沉淀实际是依次进行，只是各类沉淀出现时间不同。
二、各种沉淀类型分析（一）自由沉淀低浓度离散性颗粒在水中沉淀，开始时加速下沉，水流阻力不断增加，短暂时间后达到与重力平衡，颗粒开始匀速下沉。
1．公式根据牛顿第二定律，得出d y C g u yg D ρρρ-=34 粒径有关阻力系数，与液体密度颗粒密度----d C D y g Re ρρ 下面表示沉速公式及适用条件2．应用（1）已知d ，推求u=?（2）已知u ，反推d=?3．结论4．沉淀规律（去除率）（二）絮凝沉淀（三）拥挤沉淀1．外观现象和沉淀过程分析基本特征：水沉降过程中出现清浑交界面，整个过程就是界面下沉过程2．界面沉降的重要特性－相似性3．肯奇沉淀理论及应用（压缩沉降的计算）（四）压缩沉淀三、理想沉淀池（一）工作过程分析1．什么是理想沉淀池？符合三个假定：（1）颗粒处于自由沉淀状态。
（2）水流沿水平方向作等速流动。
（3）颗粒沉到池底即认为被去除，不再返回水流中。
游泳池沉淀剂和澄清剂有什么不同？
官网 游泳池沉淀剂和澄清剂有什么不同？首先，游泳池沉淀剂和澄清剂在使用功效上是一样的，它们也可以叫做游泳池净水剂或絮凝剂，都是用于游泳池沉淀灰尘，净化水质，使泳池水清澈见底的一种水处理药剂.游泳池沉淀剂的主要成分是固体聚合氯化铝，澄清剂则是一种超浓缩的完全溶于水的DMDAAC聚合物（二甲基二烯丙基氯化铵聚合物），这两者都无需每天使用，根据游泳人数情况一周使用1-2次即可。
其实，虽然它们的功效相同，但是使用条件却不同的。
沉淀剂更适合使用在没有安装循环过滤系统的游泳池，因为沉淀剂使用时水要保持静止，如果有循环系统的话，开启循环时，水不静止，沉淀剂会无法下沉，也就无法达到沉淀的效果了。
而澄清剂是适用在装有循环系统的游泳池，澄清剂的主要作用在循环系统上，如果没有循环系统的游泳池使用澄清剂的话，功效会大打折扣，效果不好。
所以这两者的使用条件是不同，甚至是相反的。
另外游泳池沉淀剂使用后需要及时使用手动式的吸污机把沉淀物吸走，而且要在天亮之前，不能等太阳出来再吸污，因为如果有阳光照射到游泳池的话，游泳池的水温会升高，沉淀物就会上浮，和沉淀之前的情况一样浑浊，甚至比沉淀之前还要浑浊。
所以沉淀剂一般都是在晚上闭馆后投放，并在天亮之前完成吸污的。
而使用澄清剂则泳池水质管控专家官网没有这种烦恼，只需把药剂均匀的倒在泳池中，然后开启6-12个小时左右的循环系统即可，用后无污物在游泳池出现，也无需吸污。
针对使用沉淀剂的游泳池，因为要在下班之后，游客完全离开之后投撒沉淀剂，并且要在天亮之前完成吸污操作，这就要求游泳池管理人员要安排大量的人力去做这个事。
忙了一天了，要加班投加沉淀剂，第二天天不亮，四五点钟要赶紧起床启动吸污机进行吸污，有时候慢一点，天大亮或者出太阳了，则会导致整个池子都是脏乎乎的，累了工人不说，对白天一整天的生意或者后期的客户评价也会有很大影响的。
对于室外游泳池，沉淀剂在下雨天的时候是不能使用的，因为下雨会导致水面无法平静下来，即使用了沉淀剂也无法沉下去，而澄清剂则无这种顾虑了，它本身就是一种完全溶于水的液体，不会产生不溶或漂浮的状况，受外界及环境影响较小。
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）
第三章 混凝沉淀和澄清之一
第三章混凝、沉淀和澄清第一节混凝机理水中悬浮杂质大都可以通过自然沉淀的方法去除，而胶体及微小悬浮物，沉速缓慢，须经混凝沉淀方可去除。
混凝：水中胶体及微小悬浮物的聚集过程。
包括凝聚和絮凝。
凝聚：水中胶体失去稳定性的过程。
絮凝：脱稳胶体相互聚结成大颗粒絮体的过程。
这两过程很难分开。
混凝用途：生活饮用水处理、工业废水处理、城市污水三级处理、污泥处理等。
一、胶体的稳定性指胶体colloid粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。
原因：（一）动力学稳定性（沉降稳定性）－布朗运动使胶体处于稳定状态不下沉。
布朗运动对抗重力的影响大。
（二）聚集（凝聚）稳定性指由于静电斥力（同性电荷）和水化膜作用不能接近相互聚集变大。
1．胶团的基本形态胶核（胶体分子聚合而成的胶体微粒），表面吸附了某种离子（电位形成离子）而带电，由于静电引力，势必吸引溶液中异号离子到微粒周围（反离子），这些反离子同时受到静电引力和热运动扩散力。
吸附层Stern layer（随胶核一起运动）――靠近胶核表面处，异号离子浓度大，结合紧密扩散层Diffuse layer（大部分运动时被甩掉，甩掉后剩下的面，叫滑动面）――离胶核远，反离子浓度小，结合松散。
结构式：胶核＋吸附层＋扩散层胶粒胶团2．ψ电位Potential：胶核表面上的离子和反离子之间形成的总电位ξ电位：胶体滑动面上的电位，称作动电位带负（正）电荷charge的胶核表面与扩散于溶液中的正（负）电荷离子正好电性中和，构成双电层结构The electrical double layer。
ξ越大，扩散层越厚，胶体颗粒斥力大，稳定性强。
3．颗粒间相互作用力有（1）静电斥力the force of repulsion－排斥势能（2）范德华力van der Waals force of attraction－吸引势能4.水化膜作用二、混凝机理1．压缩双电层2．吸附－电中和Adsorption-charge neutralization3．吸附架桥Polymer bridge formation4．沉淀物网捕或卷扫三、铝盐和铁盐的混凝特性（一）铝盐和铁盐的水解过程1.铝盐的水解过程Al 2(SO 4)318H 2O 溶于水中，立即离解出铝离子，且常以[Al(H 2O)6]3+水会形态存在。
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
污水处理基本方法
污水处理基本方法1. 概述污水处理是指将含有废水、污泥和固体废物等的水体进行处理，使其达到环境排放标准或再利用的级别。
污水处理的基本方法包括物理处理、化学处理和生物处理等。
2. 物理处理物理处理是指通过物理手段将污水中的固体物质进行分离。
常见的物理处理方法包括沉淀、澄清、过滤、气浮和蒸发等。
沉淀是指利用重力将污水中的悬浮颗粒物沉淀到底部，从而分离出清水。
澄清是指通过沉淀后的清水进行进一步的过滤，去除悬浮颗粒物。
过滤是指利用过滤介质将污水中的固体颗粒进行截留。
气浮是指通过注入气体使污水中的悬浮物上浮，然后通过分离装置进行分离。
蒸发是指利用热量使污水中的水分蒸发，从而分离出固体物质。
3. 化学处理化学处理是指通过添加化学药剂使污水中的有机物质和无机物质发生化学反应，从而使其转化成容易分离和降解的物质。
常见的化学处理方法包括中和、氧化和沉淀等。
中和是指通过添加酸或碱将污水中的酸性或碱性物质中和成中性物质，从而实现水质的调节。
氧化是指利用氧化剂将污水中的有机物质氧化成二氧化碳和水等无害物质。
沉淀是指通过添加沉淀剂使污水中的悬浮颗粒物聚集成较大的颗粒，从而实现分离。
4. 生物处理生物处理是指利用生物体的作用将污水中的有机物质进行分解和转化。
常见的生物处理方法包括活性污泥法、生物膜法和植物处理等。
活性污泥法是指利用活性污泥中的微生物将污水中的有机物质进行降解，从而净化水质。
生物膜法是指利用生物膜中的微生物将污水中的有机物质进行降解，过滤固体颗粒物。
植物处理是指利用水生植物和浮游生物将污水中的有机物质吸收和降解，从而实现净化。
5. 其他方法除了上述的物理处理、化学处理和生物处理外，还存在其他一些污水处理方法。
例如，活性碳吸附是指利用活性炭对污水中的有机物质进行吸附，从而达到处理的目的。
电解也是一种常见的污水处理方法，通过电流的作用将污水中的有机物质和无机物质进行分解和转化。
还有一些新型的污水处理技术正在不断研发和应用中，如化学氧化法、膜分离法、超声波处理法等。
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2011-3-8
Types of gravitational phenomena utilized in water and wastewater treatment
Types of separation phenomena
Description
Application/occurrence
Hindered settling Refers to suspensions of intermediate (also called zone concentration, in which interparticle forces are sufficient to hinder the settling settling)
Discrete particle settling
Removal of grit and sand particles from water
Flocculent settling
Removal of a portion of the TSS in untreated wastewater in primary settling facilities and in upper portions of the secondary settling facilities. Also removes chemical flocs in settling tanks. Removal of a portion of the TSS in untreated wastewater, wastewater from combined systems, and industrial wastewater. Also reduce BOD and phosphorus.
Refers to the addition of an inert Ballasted flocculent settling ballasting agent and a polymer to a
partially ote rapid settling and improve solid production. A portion of the recovered ballasting agent is recycled to the process
W=gravitational force on particle 4 s g r 3 s g d 3 3 6
Density of sphere (M/L3)
Radius of sphere (L)
diameter of sphere (L)
W-weight of particle B=buoyancy force on sphere due to displaced fluid
沉淀池由五部分组成
沉淀池由五部分组成： 进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平 稳，以提高沉淀效率。 沉淀区是沉淀进行的主要场所。 贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。 缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。
缓冲区
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沉淀池的运行方式
间歇式 工作过程：进水、 静止、沉淀、排水 污水中可沉淀的悬浮 物在静止时完成沉淀过 程，由设置在沉淀池壁 不同高度的排水管排出 连续式 污水连续不断 地流入与排出
2. 占地面积较小
1. 池深度大，施工困难； 2. 对冲击负荷和温度变化 适用于处理水量不大 的适应能力较差； 的小型污水处理厂 3. 造价较高； 4. 池径不宜太大
1. 采用机械排泥，运 1. 适用于地下水位较 1. 池水水流速度不稳定； 行较好，管理较简单； 高的地区； 2. 机械排泥设备复杂，对 2. 排泥设备已有定型 2. 适用于大、中型污 施工质量要求较高 产品 水处理厂
3.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，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。
拥挤沉降过程分析
整个沉淀筒中可分为清水 区、等浓度区、变浓度区、 压实区等四个区。
a A
交界面
以交界面高度为纵坐标，沉淀时间 为横坐标，可得沉降过程曲线。 a-b上凸 b-c直线 c-d上凹
Compression Settling
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Key parameter is settling velocity---determines how fast particles will settle and thus how much volume (i.e. residence time) treatment systems require.
Determine settling velocity,
Gravitational acceleration, (L/T2)
vs, for spherical particle based on force balance:
D-drag B-buoyancy =weight of displaced fluid
b
C0
a'
B
C0
H0 浓度Ct Ht
c
Ct
Ct
Ht
d C D t1 (b) t ∞ (c)
H∞ H H∞
t (d)
时间t (e)
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Types of gravitational phenomena utilized in water and wastewater treatment
Types of separation phenomena Description Refers to the settling of particles in a suspension of low solids concentration by gravity in a constant acceleration field. Particles settle as individual entities, and there is no significant interaction with neighboring particles. Refers to a rather dilute suspension of particles that coalesce, or flocculate during the settling operation. By coalescing, the particles increase in mass and settle at a faster rate. Application/occurrence
g
D=drag on moving sphere
4 r 3 g d 3 3 6
=Density of sphere (M/L3)
Vertical momentum for sphere
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悬浮颗粒在静水中的沉淀
1.自由沉淀
沉淀分类
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。 2.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。
水处理中常用 沉淀池类型
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沉淀池
按水流方向分 平流式 竖流式
池内水流由下向上 池型：长方形 一端进水,另一 端出水 贮泥斗在池进口 池型:多为圆形, 有方形或多角形 池中央进水，池四周出水 贮泥斗在池中央
辐流式
池内水流向四周辐流
沉淀池三种流态
平流式
竖流式
辐流式
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沉淀池特点与适用条件
池型 平 流 式 竖 流 式 辐 流 式 优点
1. 对冲击负荷和温 度变化的适应能 力较强；
缺点
适用条件
1. 适用地下水位较高 及地质较差的地区； 2. 适用于大、中、小 型水处理厂
采用多斗排泥，每个泥斗 需单独设排泥管各自排泥， 操作工作量大，采用机械 排泥，机件设备和驱动件 2. 施工简单，造价低 均浸于水中，易锈蚀 1. 排泥方便，管理简 单；
of neighboring particles. The particles tend to remain in the fixed positions with respect to each other, and the mass of particles settles as a unit. A solid-liquid interface develops at the top of the settling mass. Refers to settling in which the particles are of such concentration that a structure is formed, and further settling can occur only by compression of the structure. Compression takes place from the weight of the particles, which are constantly being added to the structure by sedimentation from the supernatant liquid.
去除混凝产生的絮体 应用： 在沉砂池中去除无机杂质
初池沉淀池中去除有机悬浮物和其它固体
二沉池中去除生物处理出水中的生物污泥 污泥浓缩中分离污泥中的水分，使污泥得到浓缩
On the basis of the concentration and the tendency of particles to interact, four types of gravitational settling can occur: (1)discrete particles, (2)flocculent, (3) hindered, and (4) compression.