第三章混凝沉淀和澄清

1、第三章第三章 混凝、沉淀与澄清混凝、沉淀与澄清黄金阳黄金阳水处理工程课件水处理工程课件v 污染物在水中的状态污染物在水中的状态 工业用水的原水和排放废水的水体中存在的各种悬工业用水的原水和排放废水的水体中存在的各种悬浮杂质和呈溶胶状态的胶体颗粒，由于布朗运动和静电斥浮杂质和呈溶胶状态的胶体颗粒，由于布朗运动和静电斥力的作用而呈现相对的沉淀稳定性和聚合稳定性。力的作用而呈现相对的沉淀稳定性和聚合稳定性。真溶液胶体粗分散系粒径分布状态第一节第一节 混凝机理混凝机理水处理工程课件水处理工程课件二、絮凝与混凝作用理论二、絮凝与混凝作用理论1.固体微粒的双电层结构固体微粒的双电层结构 工业用水中的悬浮物

2、或固体工业用水中的悬浮物或固体颗粒通常呈现胶体状态分布，这颗粒通常呈现胶体状态分布，这些固体微粒具有巨大的比表面积，些固体微粒具有巨大的比表面积，可以吸附液体介质中的正离子或可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等，使固液两负离子或极性分子等，使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布，相界面上的电荷呈不平衡分布，在界面两边产生电位差，这就是在界面两边产生电位差，这就是固体微粒的固体微粒的双电层现象双电层现象。水处理工程课件水处理工程课件二、絮凝与混凝作用理论二、絮凝与混凝作用理论2.固液分散体系的稳定性固液分散体系的稳定性固液分散体系的稳定化理论（固液分散体系的稳定化理论（dlvo理论）：理论

3、）： 假设分散的固体微粒间存在一种假设分散的固体微粒间存在一种排斥位能排斥位能和和吸引吸引位能位能的平衡，排斥作用是由于带同种电荷的胶体颗粒的平衡，排斥作用是由于带同种电荷的胶体颗粒的双电层相互作用而引起的，或者由于粒子和溶剂之的双电层相互作用而引起的，或者由于粒子和溶剂之间的相互作用而引起的，吸引作用则主要是范德华力间的相互作用而引起的，吸引作用则主要是范德华力所引起的。所引起的。水处理工程课件水处理工程课件v 混凝沉淀法混凝沉淀法：为满足用水水质和环境排放的要求，向水中：为满足用水水质和环境排放的要求，向水中投加混凝剂或絮凝剂以破坏溶胶的稳定性，使水中的胶体投加混凝剂或絮凝剂以破坏溶胶的稳

4、定性，使水中的胶体和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体，以便从水中分离出来，和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体，以便从水中分离出来，达到水质净化的目的。达到水质净化的目的。 *混凝与絮凝的区别和联系？混凝与絮凝的区别和联系？第一节第一节 混凝机理混凝机理水处理工程课件水处理工程课件1.压缩双电层与电中和作用压缩双电层与电中和作用使固体颗粒迅速凝聚的方法：使固体颗粒迅速凝聚的方法：a.压缩双电层压缩双电层加入电解质，减小双电层厚加入电解质，减小双电层厚度，使范德华力占优势而达到彼此吸引，最后度，使范德华力占优势而达到彼此吸引，最后达到凝聚。达到凝聚。b.电中和作用电中和作用加入带有不同电荷的固体微加入带有

5、不同电荷的固体微粒，使不同电荷的粒子由于静电吸引而最终达粒，使不同电荷的粒子由于静电吸引而最终达到凝聚。到凝聚。第一节第一节 混凝机理混凝机理水处理工程课件水处理工程课件2.吸附架桥作用吸附架桥作用 高分子絮凝剂的聚合度较大，即主链相当高分子絮凝剂的聚合度较大，即主链相当长，在水介质中，主链是弯曲和卷曲的，因此长，在水介质中，主链是弯曲和卷曲的，因此可以把这类聚电解质的絮凝作用简化地看成带可以把这类聚电解质的絮凝作用简化地看成带有多个负电荷的卷曲的线状分子，在分子主链有多个负电荷的卷曲的线状分子，在分子主链上的数个部位被固体微粒所吸附，就像在这些上的数个部位被固体微粒所吸附，就像在这些固体微粒

6、之间架起桥梁似的。固体微粒之间架起桥梁似的。第一节第一节 混凝机理混凝机理水处理工程课件水处理工程课件3.絮体的卷扫作用絮体的卷扫作用 铝盐或铁盐在水中能形成高聚合度的多羟铝盐或铁盐在水中能形成高聚合度的多羟基化合物的絮体，在沉淀过程中可以吸附卷带基化合物的絮体，在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共沉淀，这种类似清扫的现象，水中胶体颗粒共沉淀，这种类似清扫的现象，称为絮体的卷扫沉淀作用（或称网捕）。称为絮体的卷扫沉淀作用（或称网捕）。第一节第一节 混凝机理混凝机理水处理工程课件水处理工程课件第二节第二节 混凝剂及其配制与投加混凝剂及其配制与投加一、混凝剂与助凝剂一、混凝剂与助凝剂1、混凝剂、

7、混凝剂 定 义：为了使胶体颗粒脱稳而聚集所投加的药剂。基本要求：基本要求：混凝效果好，对人体健康无害，适应性强，使混凝效果好，对人体健康无害，适应性强，使用方便，货源可靠，价格低廉。用方便，货源可靠，价格低廉。 种 类：按化学成分分为无机和有机两种。无机混凝剂：常用的有铝盐和铁盐（如：硫酸铝三氯化铁、硫酸亚铁、聚合铝、聚合铁等） 有机混凝剂：分人工合成和天然两种，为巨大的线形分子，由许多链节组成，根据基团带电情况分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型。水处理工程课件水处理工程课件第二节第二节 混凝剂及其配制与投加混凝剂及其配制与投加水处理工程课件水处理工程课件第二节第二节 混凝剂及其配制与投

8、加混凝剂及其配制与投加水处理工程课件水处理工程课件第二节第二节 混凝剂及其配制与投加混凝剂及其配制与投加水处理工程课件水处理工程课件第二节第二节 混凝剂及其配制与投加混凝剂及其配制与投加外观及腐蚀性：外观及腐蚀性：有固液两态产品，固态为无色或黄色树脂有固液两态产品，固态为无色或黄色树脂状，腐蚀性较小。状，腐蚀性较小。配制浓度：配制浓度：最低浓度为最低浓度为5%。适用条件：适用条件：应用范围广，效果好，用量少，成本低，沉速应用范围广，效果好，用量少，成本低，沉速快，适宜处理多种水质，但不够稳定。快，适宜处理多种水质，但不够稳定。水处理工程课件水处理工程课件 聚合硫酸铁聚合硫酸铁 聚合硫酸铁是聚合

9、硫酸铁是20世纪世纪70年代开发的新型无和高分子絮年代开发的新型无和高分子絮凝剂，有液体和固体两种。液体是红褐色的粘稠液体，粘度凝剂，有液体和固体两种。液体是红褐色的粘稠液体，粘度1lmpas(20c)；固体是一种淡黄色的颗粒，相对密度；固体是一种淡黄色的颗粒，相对密度1.45。 结构式：结构式： fe2(oh)n(so4)3-n/2 m，式中，式中n1，下沉，下沉 比重比重1，上浮，上浮 沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除100um以上的颗粒以上的颗粒给水处理给水处理混凝沉淀，高浊预沉混凝沉淀，高浊预沉废水处理废水处理沉砂池（去除无机物）沉砂池（

10、去除无机物） 初沉池（去除悬浮有机物）初沉池（去除悬浮有机物） 二沉池（活性污泥与水分离）二沉池（活性污泥与水分离）水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类二、分类二、分类v 自由沉淀自由沉淀：离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变：离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变 （沉砂池、初沉池前期）（沉砂池、初沉池前期）v 絮凝沉淀絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加：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）（初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀）v 拥挤沉淀拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层 （高浊水、

11、二沉池、污泥浓缩池）（高浊水、二沉池、污泥浓缩池）v 压缩沉淀压缩沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒：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。的重力下挤出，污泥得到浓缩。水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类一、颗粒沉速公式（一、颗粒沉速公式（stokes law） 假设沉淀的颗粒是球形假设沉淀的颗粒是球形 所受到的重力为所受到的重力为f1= 1/6 d3 ( p - l ) g 所受到的水的阻力所受到的水的阻力f2=cd l u2/2 d2/4 cd与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。与颗粒大小、形状、粗造度、沉速有关。

12、平衡时：平衡时：f1f2 可得到沉速可得到沉速(terminal velocity)计算公式（对球形颗计算公式（对球形颗粒）：粒）： 2181gdulp水处理工程课件水处理工程课件三、理想沉淀池三、理想沉淀池假设：颗粒为自由沉淀假设：颗粒为自由沉淀水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等。水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等。颗粒到底就被去除。颗粒到底就被去除。第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类

13、避免进水对避免进水对泥斗内沉泥泥斗内沉泥形成冲击形成冲击水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类链条刮泥机链条刮泥机水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀

14、原理与分类沉淀原理与分类水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类平流式沉淀池平流式沉淀池构造构造：由流入装置（前）、流出装置（后）、沉淀区：由流入装置（前）、流出装置（后）、沉淀区（上）、污泥区（下）和排泥装置等组成。（上）、污泥区（下）和排泥装置等组成。流入装置：均布水流，减少扰动。类型有穿孔墙、配水槽流入装置：均布水流，减少扰动。类型有穿孔墙、配水槽和挡流板等。和挡流板等。 流出装置流出装置：均匀出流，控制水位。采用堰、孔口出流等。：均匀出流，控制水位。采用堰、孔口出流等。 污泥区污泥区：储存、浓缩、排除污泥。：储存、浓缩、排除污泥。

15、 排泥方法排泥方法：静压排泥（斗形底、穿孔管）、机械排泥。：静压排泥（斗形底、穿孔管）、机械排泥。水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件四、沉淀池分类四、沉淀池分类第第3节节 沉淀原理与分类沉淀原理与分类竖流式沉淀池竖流式沉淀池构造：圆形或方形。直径构造：圆形或方形。直径（或边长）（或边长）4-7m，一般不，一般不大于大于10m，径深比不大于，径深比不大于3。沉淀区呈圆柱体，污泥斗为沉淀区呈圆柱体，污泥斗为截头倒锥体，污泥斗倾角截头倒锥体，污泥斗倾角450-600，静压排泥，静水，静压排泥，静水压力为压力为1.5-2.0m，中心管，中心

16、管内流速不宜大于内流速不宜大于100mm/s，末端设喇叭口及反射板。末端设喇叭口及反射板。水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池斜板（管）沉淀池斜板（管）沉淀池定

17、义定义：由浅池理论，在沉淀池中设置斜板（管）构：由浅池理论，在沉淀池中设置斜板（管）构成，水流沿斜板（管）斜向流动。成，水流沿斜板（管）斜向流动。 分类分类： 按水流方向与颗粒沉淀方向间的相对关系按水流方向与颗粒沉淀方向间的相对关系分为侧向流、同向流、逆（或异）向流斜板（管）分为侧向流、同向流、逆（或异）向流斜板（管）沉淀池，以逆向流最为常用。沉淀池，以逆向流最为常用。构造构造：由清水区、斜管区、配水区、积泥区构成。：由清水区、斜管区、配水区、积泥区构成。 排泥方法：静压排泥、机械排泥。排泥方法：静压排泥、机械排泥。水处理工程课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程

18、课件水处理工程课件第第3节节 沉砂池与沉淀池沉砂池与沉淀池水处理工程课件水处理工程课件 含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化等工含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化等工业企业。油类在水中的存在形式有：业企业。油类在水中的存在形式有： 悬浮油：油珠粒径悬浮油：油珠粒径100m，易浮于水面形成油膜或油层。，易浮于水面形成油膜或油层。 分散油：油珠粒径为分散油：油珠粒径为10-100 m，悬浮，不稳定，静置易，悬浮，不稳定，静置易形成浮油。形成浮油。乳化油：油珠粒径小于乳化油：油珠粒径小于10 m，一般为，一般为0.1-0.2 m，因，因水中含表面活性剂使油珠成稳定乳化液。水中含表面

19、活性剂使油珠成稳定乳化液。 溶解油：粒径可小到几溶解油：粒径可小到几nm，是溶于水的油微粒。，是溶于水的油微粒。隔油池类型有平流式、斜流式等，主要去除浮油和分散油。隔油池类型有平流式、斜流式等，主要去除浮油和分散油。第第4节节 隔油池隔油池水处理工程课件水处理工程课件第第4节节 隔油池隔油池水处理工程课件水处理工程课件第第4节节 隔油池隔油池水处理工程课件水处理工程课件第第4节节 隔油池隔油池水处理工程课件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池水处理工程课件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池水处理工程课件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池水处理工程课

20、件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池一、机械搅拌澄清池一、机械搅拌澄清池构造：由第一絮凝池、第二絮凝池、导流室及分离构造：由第一絮凝池、第二絮凝池、导流室及分离室组成。室组成。 工作原理：通过机械搅拌作用，使加入药剂的原水在第一絮凝池和第二絮凝池内与高浓度的回流泥渣相接触，结成大而重的絮凝体，在分离室进行分离。 水处理工程课件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池水处理工程课件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池水处理工程课件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池水处理工程课件水处理工程课件澄清池澄清池第第5节节 澄清池澄清池二、水力循环澄清池二、水力循环澄清池工作原理：依靠水力作用，使加入药剂的原水经喷工作原理：依靠水力作用，使加入药剂的原水经喷嘴高速喷入喉管，在喉管下部的喇叭口附近造成真嘴高速喷入喉管，在喉管下部的喇叭口附近造成真空而吸入回流泥渣，原水与回流泥渣在喉管中剧烈空而吸入回流泥渣，原水与回流泥渣在喉管中剧烈混合后，送入第一絮凝室和第二絮凝室接触，再进混合后，送入第一絮凝室和第二絮凝室接触，再进入分离室进行泥水分离。清水排出，泥渣下沉，部入分离室进行泥水分离。清水排出，泥渣下沉，部分进泥渣浓缩室浓缩后排出，部分被吸入喉管重新分进泥渣浓缩室浓缩后排出，