第5章 沉淀、澄清与气浮
给水处理概论
1. 单元处理方法及其应用
“单元处理”：完成或主要完成某一特定目的的处理环节。
分类（按所利用的基本原理）
物理化学法：
混凝、沉淀、气浮、过滤、膜分离 、吸附、消毒、离子交换、氧化还原、 曝气
生物处理法：生物膜法
灵活应用
2. 水处理工艺系统
由多个单元处理组成的处理过程。
单元方法和杂质种类的多样性，使水处理工艺系统多 样化。 需要通过试验和优选，经方案比较后确定最为经济有 效的水处理工艺系统。
GB/T 18919-2002 GB/T 18920-2002
城市污水再生利用
景观环境用水水质
GB/T 18921-2002
城市污水再生利用
工业用水水质
GB/T 19923-2005
城市污水再生利用
地下水回灌水质
GB/T 19772-2005
（3） 工业用水水质标准
标准各不相同。
• 按用途：
– 生产原料用水 – 清洗或漂洗用水 – 热媒介质用水（冷却水）
•人们为了生活和生产需要，由天然水体取水，经给水处理后供生活 和生产使用，用过的水水质受到污染，再经污水处理，排放回天然水 体或部分直接回用，形成局部的循环系统 - 水的社会循环。 • 受人类活动和生产影响极大，但人类可以控制。
• 给水处理和污（废）水处理是两个重要环节。
5.2
水源水质与水质标准
1.天然水源中的杂质
• 按行业：
电力，冶金，机械，纺织，造纸，建材，石油，化 工，食品，电子，等
（4）其他用水水质标准
• 《地表水环境质量标准 》 (GB 3838-2002)
依据地面水水域环境功能和保护目标划分为5类：
– I类 – II类 – III类 主要适用于源头水、国家自然保护区； 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、 珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵区 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、一般 鱼类保护区及游泳区
污水处理及回用培训 第二节 沉淀、气浮、混凝
城市污水中既含有分散颗粒又含有絮凝性颗粒。
设计初次沉淀池的容量时，有效容积是表面负荷（过 流率）和沉淀时间的函数。由于大多数沉淀池的池深 为3m 左右，虽然停留时间通常作为设计时的指标， 但表面负荷也是一个有用的标志。 用于生物处理前的沉淀池常采用2h 的沉淀时间。 当只采用初次沉淀处理时，常选用3h。我国对于前者 常采用1～1.5h，对于后一种情况则为1.5～5h。
表4-5 常用的助凝剂
二、影响混凝效果的因素与混凝剂的选择
（一）影响混凝效果的主要因素 影响过程中水力条件等 因素的影响。 1.水质 工业废水中的污染物成分及含量随行业、工厂的不同而千变万化，而且通常情况下同一废水中往往含有多 种污染物。废水中的污染物在化学组成、带电性能、亲水性能、吸咐性能等方面都可能不同，因此某一种 混凝剂对不同废水的混凝效果可能相关很大。另外有机物对于水中的憎水胶体具有保护作用，因此对于高 浓度有机废水采用混凝沉淀方法处理效果往往不好。有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物质， 通常使用的混凝剂对它们的去除效果也大多不理想。
（二）混凝剂的选择 针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时，通常由综合以下几方面的考虑来确定。 （1）处理效果好，对希望去除的污染物有较高的去除率，能满足设计要求。为了达到这一目标，有时需要 两种或多种混凝剂及助凝剂同时配合使用。 （2）混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜，需要的投加量应当适中，以防止由于价格昂贵造成处理运行费用 过高。 （3）混凝剂的来源应当可靠，产品性能比较稳定，并应宜于储存和投加方便。 （4）所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染。当处理出水有回用要求时，要适当考虑出水中混凝残 余量所造成的轻微色度等影响（例如采用铁盐作混凝剂时）。 结合以上因素的考虑，通常采用实际废水水样由实验室烧杯试验，对宜于采用的混凝剂及投加量来进行 初步筛选确定。在有条件的情况下，一般还应对初步确定的结果进行扩大的动态连续试验，以求取得可靠的 设计数据。
气浮法——精选推荐
1. 5.4气浮法的优缺点与沉淀法相比较，气浮法具有以下优缺点：1．气浮法的优点（1）气浮过程增加了水中的溶解氧，浮渣含氧，则不易腐化，有利于后续处理。
（2）气浮池表面负荷高，水力停留时间短，池深浅，体积小。
（3）浮渣含水率低，一般低于96%，排渣方便。
（4）投加絮凝剂处理废水时，气浮法需药量较少。
2.气浮法的缺点（1）耗电多，比沉淀法耗电多0.02~0.04kw²h/m3废水，运营费偏高。
（2）废水悬浮物浓度高时，减压释放器容易堵塞，管理复杂。
1.5.5气浮法在废水处理中的应用气浮处理技术已在石油化工、纺织、印染、机械化工、拆船和食品等行业废水处理中获得广泛应用，在淋浴废水和城市污水处理中的应用亦逐步增多。
1.6过滤通过过滤介质的表面或滤层截留水体中悬浮固体和其他杂质的过程称为过滤。
由于我国水资源紧缺已对居民生活和经济发展造成严重影响，水的再生与回用已成为解决水荒的重要途径。
城市污水二级处理出水一般经混凝沉淀后再进入滤池，滤池出水有的经消毒后直接利用，有的还需经活性炭吸附、超滤和反渗透等工艺处理。
过滤已成为水的再生与回用处理中不可缺少的过程。
过滤有以下三方面作用：第一是去除二级处理出水中的生物絮体，进一步降低水中的悬浮物、有机物、磷、重金属、细菌和病菌的浓度；第二是为后续处理装置创造有利条件，保证后续处理构筑物的稳定运行以及处理效率的提高；第三是由于过滤液悬浮物和其他干扰物质浓度的降低，可提高杀菌效率，节省消毒剂用量。
另外，过滤还可作为废水混凝所产生的絮体的分离装置。
1.6.1过滤原理在粒状滤料过滤中存在悬浮颗粒从水流向滤料表面迁移、附着在滤料上和从滤料表面脱附这三个过程。
1．迁移被水携带的颗粒随水流运动的过程中，悬浮颗粒向滤料表面的迁移一般是在直接拦截、布朗运动、颗粒的惯性、重力沉淀、流体效应以及范德华力等诸多因素共同作用下发生的。
（1）直接拦截：尺寸较大的颗粒，可被滤料直接拦截下来。
沉淀、澄清及污泥浓缩的技术和方法
沉淀、澄清及污泥浓缩的技术和方法沉淀、澄清及污泥浓缩的技术和方法作为环保工程师必须掌握沉淀、澄清及污泥浓缩的技术和方法，下面是yjbys店铺为大家带来的关于沉淀、澄清及浓缩的知识，欢迎阅读。
1沉淀原理和分类⑴沉淀原理：利用某些悬浮颗粒的密度大于水的特性，将其从水中去除。
⑵沉淀分类①自由沉淀②絮凝沉淀③拥挤沉淀④压缩沉淀在城市污水处理流程中，在沉砂池中砂粒的沉淀一般为自由沉淀，活性污泥在二沉池中为絮凝沉淀，二沉池下部污泥的沉淀为拥挤沉淀，活性污泥在污泥浓缩池中的浓缩过程为压缩沉淀⑶沉淀颗粒的沉速低流速的离散性颗粒，在水中受到重力、浮力和水的阻力三个力的作用，其合力决定颗粒在水中的加速度和沉速。
⑷沉淀试验①自由沉淀试验②絮凝沉淀(干扰沉淀)试验③拥挤沉淀试验2沉淀池⑴沉淀池的分类按池内水流方向的不同，可以分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池按在工艺流程中位置不同，可分为初沉池和二沉池按截除颗粒沉降距离不同，可分为一般沉淀池和浅层沉淀池⑵平流式沉淀池：①构造：进水区、出水区、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置②平流式沉淀池的工作原理掌握沉淀池的设计计算：根据静置沉淀试验所求得的沉速和表面负荷等数据来计算。
(P41～P42的公式)掌握污泥区的计算公式缓冲水层(位于污泥区和澄清区之间)的深度可取0.3～0.5m沉淀池的个数宜在2个以上。
③掌握平流式沉淀池的进出水装置和排泥斗形式以及平流式沉淀池的.设计技术参数的选择(见第三章内容)④平流沉淀池的优缺点⑶辐流式沉淀池可作为初沉池或二沉池①构造②优缺点③设计要求和参数选择(掌握设计参数)⑷竖流式沉淀池掌握设计要求和参数选择：例如设计中心管流速不大于30mm/s 等⑸斜板(管)沉淀池①分类：侧向流、同向流、异向流斜板(管)沉淀池②掌握设计要求和参数的选择③掌握其应用条件：例如其不宜作为二沉池使用，主要原因是活性污泥的黏度大，易因污泥的黏附而影响沉淀效果。
3澄清池⑴原理是利用高浓度的活性泥渣层的接触絮凝作用，将水中杂质阻留，使水得到澄清。
沉淀与气浮及其强化方法
二、沉淀工艺 （一）沉淀类型 1、离散颗粒自由沉降：
颗粒间的相互作用可以忽略不计。 2、离散颗粒拥挤沉降：
当颗粒物浓度超过一定阀值时出现。 3、絮状物质成层沉降：
当悬浮颗粒为絮状且体积浓度很高时发生，有明 显的固液分离界面。
（二）沉淀池类型 1、平流沉淀池：应用最广泛，少数水厂采用2层、3 层平流式沉淀池。 2、斜管斜板沉淀池：应用较广 3、澄清池： （1）悬浮澄清池 （2）脉冲澄清池 （3）机械加速澄清池 （4）水力循环澄清池
2、逆流共聚气浮 该装置由中国科学院生态环境研究中心发明
与传统工艺相比： （1）提高对水中的胶体颗粒的去除； （2）提高对金属、有机物、藻类以及富营养化物质的去 除； （3）结构紧凑、节省占地、停留时间短； （4）便于自制； （5）可用于富含藻类及富营养化原水。
②迷宫斜板的颗粒分离属于动态分离
a、 在漩流区，在漩流作用下，进行有重力、流体阻力 和惯性力等作用的分离过程。
b、 在主流区和漩流区产生的质量交换，有使絮粒相 互碰撞絮凝的作用。
c、 迷宫式沉淀池，其处理效果优于斜管/斜板沉淀池。
3、拦截式沉淀池
（1）工作原理
拦截式沉淀池是在池内装有拦截体，颗粒运动时与拦 截体在三维空间上发生碰撞，颗粒靠拦截体摩擦力等约束 作用，附着和吸附在拦截体上，拦截体上挂满了无数小颗 粒静止地等待不断运动的颗粒碰撞，结成大泥团，当泥团 大到足够质量后便克服拦截体摩擦力沉淀下来。拦截—碰 撞沉淀。
（三）沉淀工艺新技术 1、同向流斜板沉淀池 （1）优点
①表面负荷比异向流斜板沉淀池高3倍 ②斜板内不易积泥 （2）缺点 ①泥水分离效果不好，清水难以有效稳定的收集 ②清水收集管易堵
2、迷宫式斜板沉淀池 （1）工作原理
污水处理中的气浮与沉淀技术
污水处理中的气浮与沉淀技术污水处理是现代社会中一项重要的环保工作，而气浮与沉淀技术是其中常用的处理方法。
本文将介绍污水处理中的气浮与沉淀技术，以及其在水处理过程中的应用。
一、气浮技术气浮技术是一种利用气泡将污水中悬浮物质浮出水面的处理方法。
它通过给污水注入空气或其他气体，形成微小气泡，并将气泡与污水中的悬浮物质接触，使其附着在气泡上，并随气泡一同升到水面上。
经过气浮处理后，悬浮物质可以很方便地被清除，从而达到净化水质的目的。
气浮技术的实现主要依靠气浮设备，通常包括气浮池和搅拌装置。
在气浮池中，通过搅拌装置将污水与气体充分混合，并使气泡均匀分散。
随后，由于气泡的浮力作用，悬浮物质会被带到水面上形成浮渣。
浮渣可以通过刮渣装置进行清除，从而实现气浮处理的效果。
气浮技术在污水处理中广泛应用。
它可以有效去除污水中的悬浮物质，如油脂、悬浮颗粒等，并具有处理效果稳定、操作简便等优点。
因此，在工业废水、城市污水处理等领域得到了广泛应用。
同时，气浮技术也可以与其他处理方法结合使用，如生物处理、化学凝聚等，以提高处理效果。
二、沉淀技术沉淀技术是一种利用重力或其他力的作用使悬浮物质沉降到水底的处理方法。
通过沉淀，污水中的悬浮物质可以从水中分离出来，并保持在沉淀池底部，从而实现水质的净化。
沉淀技术的实现主要依靠沉淀池和沉淀剂。
沉淀池是一个封闭的容器，其中的污水静置一段时间，使悬浮物质通过重力作用沉降到池底。
沉淀剂则是一种添加到污水中的化学物质，可以增加悬浮物质的密度，加快其沉降速度。
沉淀技术在污水处理中也有广泛的应用。
它适用于处理含有高浓度悬浮物质的污水，并具有处理效率高、处理成本低等优势。
同时，沉淀技术也可以与其他处理方法结合使用，如气浮、过滤等，以提高处理效果。
总结气浮与沉淀技术是污水处理中常用的处理方法。
气浮技术利用气泡将悬浮物质浮出水面，而沉淀技术则通过重力使悬浮物质沉降到水底。
这两种技术在污水处理中均具有应用广泛、效果显著的特点，并在实际工程中得到了验证。
水的物理化学处理法
或股流。设置整流装置。
2．沉淀区
如前所述，要降低沉淀池中水流的紊流性指标 Re数和提高水流的弗劳德数（Fr），必须设法减 少水力半径R，采用导流墙，对平流式沉淀池进 行纵向分格等，均可减小水力半径，改善水流条 件。
Re = vR/ Fr ＝v2/Rg
• 混凝是通过向废水中投加混凝剂(coagulant)，破 坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集 (aggregation)成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使 废水得到净化。
• 混凝包括凝聚和絮凝两个步骤。
（二）废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理
1. 胶体的特点：
• 粒径小，一般直径为10-3－10-6mm； • 布朗运动，颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞
（1）压缩双电层作用
胶粒与溶液主体之间胶粒剩余电荷的存在，所产 生的电位，称为ζ电位。ζ电位越高，胶粒也就越 稳定；若ζ电位越低或接近于零，易于相互接触 粘合而沉降。
当分散系中加入某种絮凝剂，使胶团ζ电位降低 或消除，胶粒相互聚集成絮体，各分散的絮体又 相互凝聚成大絮体而沉降。
（2）吸附电中和机理(electrical neutralization)
斜板（管）沉淀池的应用：
一般应用于给水处理厂和一些工业废水处理厂如选矿废水、 含油污水隔油池较多
二、混凝
☺ 混凝原理和用途 ☺ 废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理 ☺ 混凝剂与助凝剂 ☺ 混凝的工艺过程 ☺ 投药方法及设备 ☺ 混合与反应 ☺ 影响混凝的因素
（一）混凝原理和用途
• 混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微 粒（colloidal matters)，这些颗粒用自然沉降法很 难从水中分离出去。
沉淀 气浮沉淀
沉淀气浮沉淀沉淀和气浮沉淀是指物质在液体中分离出来的过程。
沉淀是指固体颗粒由于重力作用而沉降到液体底部的现象，而气浮沉淀则是指通过气泡的作用使固体颗粒浮在液体表面上。
沉淀是一种常见的分离技术，在很多领域都有广泛的应用。
例如，在水处理过程中，我们经常使用沉淀池来去除水中的悬浮固体颗粒。
当水中的固体颗粒与沉淀剂结合形成较大的颗粒后，由于重力作用，这些颗粒会沉淀到底部，从而达到去除固体颗粒的目的。
沉淀池的设计和操作参数会影响沉淀效果，因此需要根据具体情况进行调整和控制。
与沉淀相比，气浮沉淀是一种相对较新的分离技术。
在气浮沉淀过程中，通过向液体中注入气体，形成大量微小气泡，这些气泡与固体颗粒发生作用力，使固体颗粒浮到液体表面。
然后，通过物理或化学方法，将浮在液体表面的固体颗粒从液体中分离出来。
气浮沉淀的优势是可以处理悬浮固体浓度较高的液体，且对固体颗粒大小的要求较低。
因此，气浮沉淀在废水处理、矿业、石油等领域有着广泛的应用。
在废水处理中，沉淀和气浮沉淀是常用的处理方法。
沉淀池和气浮池是常见的设备，通过这些设备可以将废水中的悬浮固体去除，从而使废水达到排放标准。
沉淀和气浮沉淀的效果受到很多因素的影响，如悬浮固体的浓度、颗粒大小、沉淀剂的种类和用量等。
为了使处理效果最佳，需要根据具体情况进行工艺设计和操作控制。
除了废水处理，沉淀和气浮沉淀还在其他领域有着广泛的应用。
在矿业中，沉淀和气浮沉淀常用于矿石的分离和提纯。
通过沉淀和气浮沉淀，可以将矿石中的杂质和有用矿物分离出来，使矿石得到有效的提纯。
在石油工业中，沉淀和气浮沉淀用于原油和石油产品的分离和净化。
通过沉淀和气浮沉淀，可以去除原油中的杂质和水分，提高原油的质量和纯度。
沉淀和气浮沉淀是物质分离的重要过程。
沉淀通过重力作用使固体颗粒沉降到液体底部，而气浮沉淀则通过气泡的作用使固体颗粒浮在液体表面。
这两种分离技术在废水处理、矿业、石油等领域有着广泛的应用。
通过合理的工艺设计和操作控制，可以达到理想的分离效果，从而使物质得到有效的处理和提纯。