2-2第二章 第二节水中悬浮物质和胶体物(沉淀理论)解析
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第二章 悬浮液的基本性质
2、煤泥水的粘度 采用有效粘度表示：
e ——煤泥的有效粘度 （Ns/m2 ） 1——纯水的动力粘度（Ns/m2 ） t1——纯水自粘度计流出的时间 （s） t2——煤泥水自粘度计流出的时间（s） 1 ——纯水的密度（g/cm3） 2——煤泥水的密度（g/cm3）
煤泥水的有效粘度与煤泥粒度 在不同固液含量中的关系（见图）
第二章 悬浮液的基本性质
本章学习要点：
1、液相的性质：极性、粘性、表面张力等。 2、固相的性质：粒度及粒度分布、颗粒形状等。 3、固液体系(悬浮液）的基本性质： 稳定性、流变性、润湿性、水的赋存状态等及 其 对固液分离的影响。 4、选煤厂煤泥水的基本性质及处理工艺。
●悬浮液:
指固体颗粒度大于10-5cm以上的 固液分散体系 ●分散体系基本类型： 粗分散体系 胶体分散体系 分子分散体系
1、循环水浓度 对选煤来说，循环水浓度越低越好，有利于分选作 业的进行，提高分选效果，减少细泥对产品的污染。 2、煤泥厂内回收 煤泥需在厂内回收，不应排出厂外污染环境。 3、洗水闭路循环 场内所用的洗水应全部经过澄清，并返回再用，不应排至 厂外。
●
浓缩浮选流程存在的缺陷
1、细泥不能从系统中排出。 增加了循环水的粘度，加大了浓缩设备的负荷， 溢流中煤泥量增大，增加细泥在系统中的循环，恶 化了浓缩设备的沉降效果，污染精煤。 2、水量不易平衡。 循环水中循环累积的煤泥量越来越大，增大了洗 水浓度，严重影响跳汰选煤的效果。为了维持循环 水正常浓度，使之在合理的水平上，要定期或不定 期地排放高浓度的煤泥水，同时要补加清水。
● 描述颗粒形状的定量参数：球形系数，其 定义为： ψ=S b, v/S g, v S b, v-与颗粒具有相同体积的球体的表面积； S g , v-实际颗粒的表面积。 ● 颗粒形状在某些特定场合下，对分离效果有 一定影响。如重力沉降过程等。
工程师基础考试 环境工程学 水中悬浮物质和胶体物质的去除
9 7
1
10
0.85 0.7 0.48 0.16
8.5 7 2.8 1
上述面积总和：45.3
通过公式E=（1-x0)+1/u0 悬浮物质总去除率为： E＝（1－0.54）＋45.3/1.74＝0.71＝71％。
x0
0
udx
E-t 与 E-u曲线的绘制
E-t 与 E-u曲线的绘制
E-u曲 线与 水深 无关！
混凝的原理混凝剂常用混凝剂混凝剂的投加量混凝的工艺条件混凝剂的投加方法泥渣循环分离型悬浮泥渣过滤型机械加速澄清池普通悬浮澄清池脉冲澄清池水力循环澄清池原水自上而下流过粒状滤料层时粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中从而使此层滤料间的空隙越来越小截污能力随之变得越来越高结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜并由它起主要的过滤作用
大于u0：1800/（60×60）＝0.5mm/s的颗粒物占总颗粒物浓度的 48%。
沉降速度小于u0的颗粒沉降去除率为u/ u0 ，在去除率50～65% 之间的颗粒平均沉降速度为：1.3×100/ （60×60）＝0.35 mm/s。
去除率65～80%之间的颗粒平均沉降速度为：
0.7 ×1000/ （60×60） ＝0.2 mm/s 总去除百分数为：E＝E0＋P1u1/u0+ P2u2/u0，其中P1、P2为沉淀百分 数的差值，则： E＝48+（50-48）1.7÷1.8+（65-50）1.3÷1.8+（80-65）0.7÷1.8 ＝66.5（％）
絮凝沉降特点
在絮凝沉降过程中，悬浮颗粒因互相碰 撞凝聚而使尺寸变大，沉速将随深度而 增加。同时水深越深，较大颗粒追上较 小颗粒而发生碰撞并凝聚的可能性也越 大。因此，悬浮物的去除率不仅取决于 沉淀速度，而且与深度有关。
1
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0.85 0.7 0.48 0.16
8.5 7 2.8 1
上述面积总和：45.3
通过公式E=（1-x0)+1/u0 悬浮物质总去除率为： E＝（1－0.54）＋45.3/1.74＝0.71＝71％。
x0
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E-t 与 E-u曲线的绘制
E-t 与 E-u曲线的绘制
E-u曲 线与 水深 无关！
混凝的原理混凝剂常用混凝剂混凝剂的投加量混凝的工艺条件混凝剂的投加方法泥渣循环分离型悬浮泥渣过滤型机械加速澄清池普通悬浮澄清池脉冲澄清池水力循环澄清池原水自上而下流过粒状滤料层时粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中从而使此层滤料间的空隙越来越小截污能力随之变得越来越高结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜并由它起主要的过滤作用
大于u0：1800/（60×60）＝0.5mm/s的颗粒物占总颗粒物浓度的 48%。
沉降速度小于u0的颗粒沉降去除率为u/ u0 ，在去除率50～65% 之间的颗粒平均沉降速度为：1.3×100/ （60×60）＝0.35 mm/s。
去除率65～80%之间的颗粒平均沉降速度为：
0.7 ×1000/ （60×60） ＝0.2 mm/s 总去除百分数为：E＝E0＋P1u1/u0+ P2u2/u0，其中P1、P2为沉淀百分 数的差值，则： E＝48+（50-48）1.7÷1.8+（65-50）1.3÷1.8+（80-65）0.7÷1.8 ＝66.5（％）
絮凝沉降特点
在絮凝沉降过程中，悬浮颗粒因互相碰 撞凝聚而使尺寸变大，沉速将随深度而 增加。同时水深越深，较大颗粒追上较 小颗粒而发生碰撞并凝聚的可能性也越 大。因此，悬浮物的去除率不仅取决于 沉淀速度，而且与深度有关。
第二节、水中无机污染物的迁移转化
于晶格中离子的同晶替代造成的，例如硅氧四面体中的Si4+被
Al3+所取代，或者铝氢氧八面体中的Al3+被Mg2+所取代等，都会 产生这种永久负电荷。另一部分为可变电荷，主要随着环境pH
的改变而发生改变，原因是 Si-OH中的H+ 在碱性溶液中的离解。
Si-OH+OH-=Si-O-+H2O。
特征：这种吸附是一种可逆反应，能够迅速达到平衡。 不受温度影响，酸碱条件下均可进行，其交换吸附能力 与溶质的性质、浓度及吸附剂性质等有关。对于那些具 有可变电荷表面的胶体，当体系pH高时，也带负电荷并
n
以lgG对lgc作图可得一直线。lgk为截距，因此， k值是c=1时的吸附 1
n 量，它可以大致表示吸附能力的强弱。
浓度增长的强度。
该等温线不能给出饱和吸附量。 L型等温式为：G=G0c/(A+c)
为斜率，它表示吸附量随
式中：G0——单位表面上达到饱和时间的最大吸附量； A——常数。 G对c作图得到一条双曲线，其渐近线为G=G0,即当c→∞时，G→G0。 在等温式中A为吸附量达到时溶液的平衡浓度。 转化为：1/G = 1/G0 + (A/G0)(1/c)
1 以G
1 对 作图，同样得到一直线。 c
等温线在一定程度上反映了吸附剂与吸附物的特性，其形式在许
多情况下与实验所用溶质浓度区段有关。当溶质浓度甚低时，可能在 初始区段中呈现H型，当浓度较高时，曲线可能表现为F型，但统一起 来仍属于L型的不同区段。 影响吸附作用的因素有以下几种： 首先是溶液pH值对吸附作用的影响。在一般情况下，颗粒物对重金 属的吸附量随pH值升高而增大。当溶液pH超过某元素的临界pH值时， 则该元素在溶液中的水解、沉淀起主要作用。吸附量(G)与pH、平衡 浓度(C)之间的关系可用下式表示：G = A· C· 10BpH式中：A、B—常数。
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。
初中化学知识点归纳溶液悬浮液和胶体的特性和应用
初中化学知识点归纳溶液悬浮液和胶体的特性和应用溶液、悬浮液和胶体是初中化学中重要的知识点，它们在我们的日常生活中起着重要的作用。
本文将从溶液、悬浮液和胶体的特性和应用两个方面对这些知识点进行归纳总结。
一、溶液的特性和应用1. 特性：溶液是由溶质和溶剂组成的均匀透明的混合物。
其中，溶质是指能够被溶解的物质，溶剂是指溶解溶质的物质。
溶液具有以下特性：(1) 透明度高：溶液呈现透明状态，光线能够通过。
(2) 粒子尺寸小：溶质在溶剂中形成单个离子、分子或原子，粒子尺寸较小。
(3) 颗粒不会沉淀：溶质与溶剂的相互作用力强，能够保持溶质稳定分散在溶剂中。
2. 应用：溶液在我们的生活中有广泛的应用，例如：(1) 药物制剂：很多药物通过制成液体形式，便于患者服用和吸收。
例如，我们所熟知的儿童退烧药“小儿止热散”就是一种溶液。
(2) 饮料制造：各种果汁、汽水、茶饮料等都是通过将溶质（例如果汁）溶解在溶剂（例如水）中制成的溶液。
(3) 日用品制造：洗发水、沐浴露等个人护理产品以及清洁剂、洗涤剂等都是以溶液形式出现的。
二、悬浮液的特性和应用1. 特性：悬浮液是由固体微粒悬浮在液体中形成的混合物。
悬浮液具有以下特性：(1) 不透明度高：悬浮液呈现混浊状态，光线难以透过。
(2) 粒子尺寸较大：悬浮液的微粒尺寸明显大于溶液中的粒子尺寸。
(3) 微粒易于沉淀：悬浮液中的微粒受到重力的作用，易于沉淀或沉降。
2. 应用：悬浮液在我们的生活中也有一些应用，例如：(1) 药物制剂：某些口服药物的悬浮液形式更容易给患者服用。
例如，婴儿感冒药“小儿感冒灵”就是一种悬浮液。
(2) 堵漏剂：在修补水管漏洞或其他漏水问题时，可以使用一些特殊的悬浮液物质进行封堵。
(3) 修补胶：一些修补胶也是悬浮液的形式，能够在固化之前较好地与被修补物质接触。
三、胶体的特性和应用1. 特性：胶体是介于溶液和悬浮液之间的一种混合物。
胶体具有以下特性：(1) 显示乳白色或半透明状态：胶体呈现半透明状态，光线在其内部发生散射。
《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。
沉淀理论 ppt课件
F3
A
L
u2 2
式中：λ—阻力系数，当颗粒周围绕流处于
层流状态时， λ=24/Re；Re为颗粒绕流雷偌
数，与颗粒的直径、沉速、液体的粘度等有
关，
Re udL
A—自由沉淀颗粒在垂直面上的投影面积，
A 1 d 2
4 15
颗粒下沉开始时，沉速为0，逐渐加速，
阻力F3也随之增加，很快三种力达到平衡，颗 粒等速下沉，du/dt=0，代入公式：
为了便于说明沉淀池的工作原理以及分析 水中悬浮颗粒在沉淀池内运动规律， Hazen和Camp提出了理想沉淀池的概念。 理想沉淀池划分为4个区域，即进口区域、 沉淀区域、出口区域及污泥区域。
19
作如下假设
(1) 沉淀区过水断面上各点的水流速度均 相同，水平流速为ν；
(2) 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速 度为u；
u—颗粒沉速，m/s；
t—沉淀时间，s；
F1—颗粒的重力 F2—颗粒的浮力 F3—颗粒沉淀过程中受到的摩擦阻力。
13
（1）颗粒的重力：
F1
d3
6
S
g
其中：ρS为颗粒密度，kg/m3； d为颗粒直径，m；
g为重力加速度。
（2）颗粒的浮力：
F2
d3
6
L
g
其中：ρL为液体密度，kg/m3；
14
（3）颗粒沉淀过程中受到的摩擦阻力：
6
2、絮凝沉淀
这是一种絮凝性固体颗粒 在稀悬浮液中的沉淀。
虽然悬浮固体浓度也不高 （50-500mg/L），但颗粒在沉 降过程中接触碰撞时能互相聚 集为较大的絮体，因而颗粒粒 径和沉降速度随沉降时间的延 续而增大。
实例：颗粒在初 沉池内的后期 沉降，生化处 理中污泥在二 沉池中间段的 沉淀，及水处 理的混凝沉淀。
2蒋展鹏：环境工程学课件：第二章水的物化处理方法
≥0.1或1mm
筛滤截留
格栅 筛网 微滤机
重力沉降 沉砂池
离心分离
旋流分离器 离心机
第二章 水的物化处理方法
一、格栅、筛网和微滤机
1、格栅
主要用途：用于去除可能堵塞水泵机组及管道闸门的粗大悬 浮物，并保证后续处理设施能正常运行。
结构特点：由一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成，栅 条间形成缝隙。（缝隙宽度和水质决定截留效率）
四、过滤
1、 过滤机理
阻力截留 重力沉降
水中悬浮物的粒径 表层滤料的最小粒径 过滤速度
滤料直径 过滤速度
接触絮凝
滤料直径（比表面积） 荷电量
单层滤池 双层滤池 多层滤池
重力式滤池 压力滤池
慢滤池 快滤池
普通快滤池 虹吸滤池 无阀滤池
第二章 水的物化处理方法
2、普通快滤池
第二章 水的物化处理方法
（1） 过滤工艺过程（过滤、反洗）
出水
取样栓 排泥
投药
电动机 投药
澄清水 泥浆池
二次混合及反应区 转动 叶轮
竖管
孔口 原水
浓缩斗
一次混合及反应区
回流区
罩
排泥及放空
机械加速澄清池
第二章 水的物化处理方法
（2） 常见澄清池
悬 浮 澄 清 池
泥渣悬浮层
强制 出水槽
反应罩
进水 穿孔管
排泥 泄水 穿孔管 穿孔管
检修人孔
第二章 水的物化处理方法
u1 u0 v
u1
h
t (1.5 ~ 2.0)t0
L
第二章 水的物化处理方法
q0
Q A
H
2、普通沉淀池
（1）类型
无机及分析化学第二章溶液和胶体
长度单位换算
1米（m）=1000毫米（mm）=10分米(dm)=100厘米(cm)
1毫米(mm)=1000微米(μ m)
1微米(μ m)=1000纳米(nm) 1米（m）=1x109纳米（nm）
相
物理性质和化学性质完全相同的部分。 相界面
相界面是指物质的两相
之间密切接触的过渡区。
溶胶 质点分散于液体介质中形成的胶体。
半透膜是什么?
半透膜:是一种只给某种分子或离子扩散进出的薄膜，
对不同粒子的通过具有选择性的薄膜。 例如细胞膜、膀胱膜、羊皮纸、鸡蛋内膜以及人工制的胶棉薄膜等。
与滤纸的差别在于孔径的大小不一样，半透膜孔径更小
溶胶的稳定性
布朗运动
布朗运动 胶粒带电 溶剂化作用
胶粒带电
溶剂化作用
溶胶的聚沉
胶体粒子聚集成较大颗粒，从而形成沉淀从分散剂里析出， 这个过程叫做聚沉。
其物质的量浓度为（）mol/L；含溶质多少（）克；若将这1mL溶液用水稀释到100mL，
质量摩尔浓度
• • 质量摩尔浓度 单位质量（1kg）溶剂中所含溶质B的物质的量（nB），符号为bB，单 位为mol/kg。MB：B的摩尔质量（g/mol），mA：溶剂的质量。
特点：与体积无关，也就是与温度变化无关
溶液浓度的表示方法
大家所知道的浓度表示方法有哪些？
溶液的浓度及表达方式
一定量的溶液或溶剂中所含有溶质的量叫做溶液的浓度，
有多种表达方式： 质量百分比浓度；物质的量浓度； 质量摩尔浓度；摩尔分数
质量：质量是量度物体惯性大小的物理量。
是物质的基本属性之一，通常用m表示。
在国际单位制中质量的单位是千克，kg。 但是在实际操作中，我们也常用克，即g。
水的物理化学处理法
高出污泥层面0.5m以上。 水流入沉淀池后应尽快消能，防止在池内形成短流
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。
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。
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(2)颗粒在静水中的运动情况 在静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受
F F
2
重力作用而产生加速运动，同时水的阻力
也逐渐增大。 经一很短时间后，当阻力F3增大到与 颗粒的“重力F1和浮力F2之差”相等时， 颗粒作等速下沉运动。 等速沉淀的速度常称沉淀末速度，简 称沉速。
浮力
3
阻力
F
1
重力
(3)颗粒沉淀速度
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
污水处理常规工艺
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
悬浮物质与胶体物质界定
20-100μm以上 10-9-10-6m左右 悬浮颗粒 重力沉降 胶体粒子 混凝等
常规上，以0.45μm(即450nm)孔径滤膜作为其分界尺度 胶体和环境纳米污染物，以下的均可以认定为溶解物质。 沉淀 混凝 澄清 过滤 气浮
在等速沉淀情况下，F1-F2=F3，即:
1 1 d 3 S g d 3 g CDAs 6 6
u2 2
水流状态： 24 层流状态：Re≤2时，C Re ——Stokes 式 24 3 C 过渡状态：2<Re≤500 时， R R 0.34 —— Allen式 紊流状态：500<Re≤105时，CD=0.44 ——Newton式
Stokes公式
g ( s ) 2 u d 18
1 1 d 3 S g d 3 g CDAS 6 6
A．与颗粒、水的密度差成正比； 当ρs>ρ时，u>0,颗粒下沉； B．与颗粒直径平方成正比； 当ρs<ρ时，u<0,颗粒上浮； d>20μm的颗粒。 C. 一般沉淀只能去除 与水的粘度μ成反比； 当ρ 对于粒径较小的颗粒，可以通过混凝增大颗 s=ρ时，u=0,颗粒悬浮。 因粘度与水温成反比，故提高水温有利于加 粒粒径，促进沉淀； 速沉淀。
牛顿公式
当1000<Re<25000时，呈紊流状态，CD接近于常数0.4代入得牛顿 公式： 1 1 3 3 u2
6
d S g d g C A
6
D
S
2
s 1 u 1.83 dg 1
当1<Re<1000时，属于过渡区，CD近似为
CD 10 Re
1 3
代入得阿兰公式：
F F
2
浮力
3
阻力
1 d 3 g 6
u2 F3 CDAS 阻力： 2
F
1
重力
式中：ρs,ρ―表示颗粒及水的密度 g―重力加速度 AS―颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒，As=лd2/4 u―颗粒沉速 ud CD―阻力系数，它是雷诺数（ Re ）和颗粒形状的函数。 μ—水的粘度
如：二沉池的下部； 污泥浓缩池上部。
(4)压缩沉淀
当悬浮物浓度很高、颗粒互 相接触、互相支承，在上层颗粒 的重力作用下将下层颗粒间的水 挤出，使颗粒群浓缩。
例如：二沉池污泥斗; 浓缩池底部。
（四）沉淀理论
1、自由沉淀 1）、自由沉淀的假定条件
实际中水流状态、悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的， 影响颗粒沉淀的因素很多。
水中悬浮物浓度不高，但有 絮凝性能。在沉淀过程中互相碰 撞发生凝聚，其粒径和质量均随 沉淀距离增加而增大，沉淀速度
加快。
例如：二沉池； 混凝沉淀。
(3)拥挤沉淀(分层沉淀)
水中悬浮物浓度较高，颗粒下 沉受到周围其它颗粒的干扰，沉速
降低，颗粒碰撞互相 “凝聚”而 共同下沉，形成一明显的泥、水界 面。沉淀过程实质是泥、水界面下 降的过程，沉淀速度为界面下降速 度。
4 ( s 1 ) 2 g 2 u d 1 255
3）、自由沉淀实验与曲线
(1) 实验目的
实际废水中悬浮物颗粒粒径不均匀，形 状各异，密度也有差异。 通过沉淀试验： ① 了解废水中悬浮物的沉淀特点； ② 为工程设计提供参数。
(2) 实验方法
实验编号: 1 2 3· · · · n 粒与全部颗粒 X 的重量比 原水浓度：ρ0 ρ0 ρ · · · ρ0 0· 有效水深：H H H· · · · · · · · H x 取样时间：t1 t2 t3· · · · · · tn 取样浓度 ρ1 ρ2 ρ3· · · · ρn dx x ρi/ρ0= Xi X1 X2 X 3· · · · · · Xn
一、沉淀
（一）、沉淀的定义
悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离的过程称为沉淀。 实现悬浮颗粒与水分离的构筑物或设备称为沉淀池。 (1) 当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。 ——沉 ——上 淀 浮
(2) 当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。
（二）、沉淀去除的对象及构筑物 ① 砂粒 ② 化学沉淀 ③ 混凝絮体 ④ 生物污泥
沉砂池
沉淀池 浓缩池
⑤ 污泥浓缩
3、位置及作用
A、作为处理系统的主体； B、工艺流程主体处理单元之前——预处理； C、工艺流程主体处理单元之后； D、污泥处置。
（1）城市污水处理工艺:
污水 格栅 沉砂池 消化 初沉池 好氧 二沉池 浓缩池 排水
（2）高浓度有机废水处理工艺:
废水 沉淀调节池 厌氧 脱水 沉淀池 好氧 沉淀池 浓缩池 排水
D
D e e
CD与Re有关，见图
10 10
阻力系数CD
10 10 1 0.4 0.1 -3 10
C=24/Re C=10/Re
10
-2
10
-1
1
ห้องสมุดไป่ตู้
10
10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
雷诺数Re
图 7-1 CD与Re的关系（球型颗粒）
斯托克斯公式
层流状态下：
CD 24 Re
u2 2
1 2 d 4
（3）含铬废水处理工艺：
药剂
废水
混合反应池 脱水
沉淀池 浓缩池
排水
（三）、沉淀类型
根据悬浮颗粒的性质及其浓度的高低，沉淀可分为 四种类型：
(1)自由沉淀 水中悬浮物颗粒浓度低， 呈离散状态；互不干扰，各 自完成沉淀过程。颗粒在下 沉过程中的形状、尺寸、密 度、不发生变化。 例如：沉砂池
(2)絮凝沉淀
为了解颗粒在水中自由沉降过程的动力学本质，进行如下假定：
① 颗粒为球形，沉淀过程中大小、形状和质量均不 发生变化；
② 液体为静止状态；
③ 颗粒沉淀不受容器器壁影响； ④ 颗粒沉淀仅受重力和水的作用。
2）、自由沉淀速度
(1) 颗粒在静水中的受力情况 重力：F1 浮力：F2
1 d 3 S g 6