水质工程学1沉淀-2015

水质工程沉淀知识点总结一、沉淀的基本原理1. 沉淀剂的选择沉淀剂是用于水质沉淀处理的关键物质，其选择应根据水质的特点和处理要求进行考虑。

一般来说，沉淀剂应具有较好的沉淀性能和适当的稳定性，常见的沉淀剂有氢氧化铝、聚合氯化铝、硫酸铁、聚合硫酸铝等。

2. 混凝剂的作用混凝剂是指在水处理中用于加速沉淀过程的物质，其作用是通过吸附水体中的悬浮物、胶体物质使其形成较大的聚集体，便于沉淀分离。

混凝剂的选择应结合水质特点和处理目标进行考虑，一般选用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝等。

3. 沉淀过程沉淀过程是指沉淀剂或混凝剂与水中的悬浮物、浑浊物、有机物发生化学反应或物理作用，使其凝固成为固定的沉淀物质，然后通过过滤、沉降等方式将其分离出来。

沉淀过程受到水质、沉淀剂、混凝剂等多种因素的影响，需要在实际应用中加以调控。

二、常用的沉淀剂1. 氢氧化铝氢氧化铝是一种常用的无机沉淀剂，具有较好的沉淀效果和适宜的成本。

其化学式为Al(OH)3，能够有效沉淀水中的悬浮物、浊度、有机物等，被广泛应用于饮用水处理、工业废水处理等领域。

2. 聚合氯化铝聚合氯化铝是一种常用的无机沉淀剂，具有较好的沉淀性能和适宜的稳定性。

其化学式为Al2Cl(OH)5，能够有效沉淀水中的悬浮物、浊度、有机物等，被广泛应用于城市供水、污水处理、工业生产等领域。

3. 硫酸铁硫酸铁是一种常用的无机沉淀剂，具有较好的沉淀效果和适宜的成本。

其化学式为Fe2(SO4)3，能够有效沉淀水中的悬浮物、浊度、有机物等，被广泛应用于工业废水处理、环境治理等领域。

4. 聚合硫酸铝聚合硫酸铝是一种常用的无机沉淀剂，具有较好的沉淀性能和适宜的稳定性。

其化学式为Al2(SO4)3，能够有效沉淀水中的悬浮物、浊度、有机物等，被广泛应用于城市供水、污水处理、工业生产等领域。

5. 还原型无机沉淀剂还原型无机沉淀剂是一类以元素还原或化学反应生成的无机沉淀剂，具有较好的沉淀效果和适宜的成本。

水质工程学教学大纲目录1、《水质工程学Ⅰ》课程教学大纲2、《水质工程学Ⅱ》课程教学大纲3、《水质工程学Ⅲ》课程教学大纲4、《水质工程学实验技术》课程教学大纲《水质工程学Ⅰ》课程教学大纲一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务《水质工程学Ⅰ》是给排水科学与工程专业的主干课程之一，是给排水科学与工程专业的必修课，本课程主要介绍以给水处理为主的物理化学处理技术。

通过该课程的学习使学生掌握给水净化方法的基本概念和基本理论，了解给水处理构筑物的工艺过程与工作原理，培养学生具备进行处理构筑物的工艺设计与设计计算的能力。

（二）教学目的和要求通过本课程的学习，学生应达到下列要求：1.分析各种水体的原水杂质成分，选择合理的水处理工艺方案，掌握各种水质处理的基本方法；2.掌握城市自来水处理的基本原理、工艺过程与城市水厂的设计计算方法以及了解自来水厂运营的基本知识；完成城市给水处理厂的课程设计，掌握设计基本方法、方案确定、工艺流程的选择、单体处理构筑物的设计与计算，水厂总平面的布置、水厂高程的设计等。

3.掌握各种处理构筑物的特点与水处理机理；4.了解水处理技术新方法、新工艺及发展趋势。

（三）课程教学方法与手段《水质工程学Ⅰ》课程是给排水科学与工程专业的主干课程之一，本课程在教学过程中，课程的计划时数是以课堂理论教学为主，在课程进行的全过程中采取理论与实践相结合的方式，在理论教学部分结束以后进行1.5周的课程设计。

在教学过程中采用现代化的教学手段，计算机多媒体辅助教学，深入浅出，理论联系实际，在教师的指导下，通过设计使学生了解利用工具书及如何使用专业设计规范等的基本方法。

采用理论与工程实际案例讨论相结合的教学方法，教学手段拟采用PowerPoint多媒体教学。

（四）课程与其它课程的联系《水力学》、《水分析化学》是本门课程的基础，《泵与泵站》、《水资源利用与保护》、《给水排水管网系统》课程与本课程联系更加紧密，《水质工程学实验技术》是本课程的主要实验教学部分。

水质工程学一教案水质工程学一教案一、教学目标：通过本节课的学习，学生应该能够：1. 了解水质工程学的基本概念和研究领域；2. 掌握水质工程学的基本原理和方法；3. 理解水质工程学在环境保护和水资源管理中的重要性。

二、教学内容：1. 水质工程学的概念和研究领域a. 水质工程学的定义和基本概念；b. 水质工程学的研究领域和主要内容；c. 水质工程学与其他相关学科的关系。

2. 水质工程学的基本原理和方法a. 水质参数的测定和分析方法；b. 水质处理技术和方法；c. 水质模型的建立和应用。

3. 水质工程学在环境保护和水资源管理中的应用a. 水质工程学在水污染控制和治理中的作用；b. 水质工程学在饮用水安全和水资源管理中的应用；c. 水质工程学在水环境保护和生态修复中的应用。

三、教学方法：1. 讲授法：通过讲解理论知识，介绍水质工程学的基本概念、原理和方法。

2. 实验法：通过实验操作，让学生亲自参与水质参数测定和处理技术的实践，加深对水质工程学的理解。

3. 讨论法：组织学生进行小组讨论，探讨水质工程学在环境保护和水资源管理中的应用案例，提高学生的综合分析和解决问题的能力。

四、教学过程：1. 导入环节通过引入一个与水质相关的现象或问题，激发学生对水质工程学的兴趣，并引出本节课的主题。

2. 知识讲解a. 介绍水质工程学的定义和基本概念，让学生对水质工程学有一个整体的认识。

b. 分析水质工程学的研究领域和主要内容，让学生了解水质工程学的具体研究方向。

c. 探讨水质工程学与其他相关学科（如环境科学、化学、生物学等）的关系，让学生了解不同学科之间的交叉与融合。

3. 实验操作a. 组织学生进行水质参数测定实验，让学生掌握常见水质参数（如pH值、溶解氧、总氮、总磷等）的测定方法。

b. 引导学生进行水质处理实验，让学生了解不同水质处理技术（如絮凝、沉淀、过滤等）的原理和应用。

4. 小组讨论a. 将学生分成小组，每个小组选择一个具体案例，讨论该案例中水质工程学的应用。

水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1。

水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法.水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。

悬浮物：尺寸较大（1？m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。

主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。

这类杂质由于尺寸较大,在水中不稳定,常常悬浮于水流中.当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉,因此容易去除。

胶体：尺寸很小（10nm-100nm），具有稳定性，长时静置不沉。

主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等.胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。

一般可通过加入混凝剂进去去除。

溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl—等离子，HCO3—、SO42-等酸根,O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子.溶解物与水成均相,透明。

但可能产生色、臭、味.是某些工业用水的去除对象,需要特殊处理.有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。

2.各种典型水质特点.（数值可不记）江河水：易受自然条件影响,浊度高于地下水.江河水年内浊度变化大。

含盐量较低,一般在70~900mg/L之间。

硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。

江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大,水温不稳定。

湖泊及水库水：主要由河水补给,水质类似河水,但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味.湖水容易受污染。

含盐量和硬度比河水高。

湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。

海水：海水含盐量高，在7。

5~43。

0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83。

7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。

海水须淡化后才可饮用。

地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水.含盐量通常高于地表水（海水除外），大部分地下水含盐量在100～5000mg/L，硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。

第4章 沉淀一．填空题1.颗粒杂质能否在沉淀池中沉淀下来，主要取决于颗粒杂质的 和 。

2.在水中作沉降运动的颗粒杂质，主要受 、 、 、三种力作用。

3.在理想沉淀池沉淀区，表面负荷和 在数值上相等。

4.在理想沉淀区的沉淀效率只与 有关，当处理水量一定时，沉淀效率只与 有关。

5.根据水的流动方向，斜板沉淀方式分为 、 、 。

6.自我造粒型流化床高效固液分离设备主要由 、 、 、、 5个部分组成7.浓缩池的深度由 、 、 三部分的高度组成。

二．选择题1.平流式沉淀池的构造主要分为（ ）四部分。

A.沉淀区、配水区、进水区和浑水区B.沉淀区、分离区、配水区和出水区C.反应区、存泥区、进水区和浑水区D.沉淀区、存泥区、进水区和出水区2.设计某一水厂平流沉淀池，一般采用以下参数（ ）是合适的。

A.沉淀时间90min、 有效水深3.2m、 长宽比取5、 长深比取20B.沉淀时间45min、 有效水深3.2m、 长宽比取5、 长深比取20C.沉淀时间90min、 有效水深2.5m、 长宽比取5、 长深比取10D.沉淀时间4h、 有效水深3.2m、 长宽比取5、 长深比取103.平流式沉淀池的处理流量为15000m3/d,水厂自用水量按5%计，颗粒截留沉速为0.7mm/s，其表面负荷约为（ ）。

A.110m3/(m2·d)B. 600m3/(m2·d)C. 16.8m3/(m2·d)D. 60.5m3/(m2·d)4.二沉池的功能是（ ），排除清澈的处理水，对（ ）进行浓缩，使（ ）的污泥及剩余污泥达到一定的浓度。

A.去除颗粒物质；活性污泥；污泥处理B. 有机物和无机物；污水；进入消化池C. 泥水分离；沉淀污泥；回流到曝气池D.去除悬浮颗粒；沉淀污泥；初沉池5.平流沉淀池的水平流速可采用10-25mm/s，水流应避免过多（ ）。

A.急流B.转折C.涡流D.交叉6.平流沉淀池宜采用（ ）配水和溢流堰集水，溢流率一般可采用小于500m3/(m﹒d)A. 穿孔墙B.导流墙C.左右穿孔板D.上下隔板7.异向流斜管沉淀池宜用于浑浊度长期低于（ ）度的原水。

《水质工程学（1）》课程设计任务书与指导书专业:学号:姓名:2011年12 月日水质工程学（1）课程设计任务书2011 —2012 学年第一学期1 设计题目净水厂工艺设计2 设计时间自至，共 2 周3 设计任务根据指定的水源、厂址、处理流程和有关设计资料，设计主要处理设备及构筑物，使出水水质达到生活饮用水标准，并满足最高日供水量m3/d。

（本课程设计要求同学们根据自己家乡城市、县城的情况进行设计，请同学们尽可能全面搜集资料，认真分析）4 课程设计内容4.1画处理流程示意图。

4.2计算各构筑物的设计流量。

4.3选用混凝剂、助凝剂，决定其投量；设计药库面积；设计药剂配制设备，药剂的剂量与投配方式，并设计加药间的平面布置。

4.4设计混合、絮凝池及沉淀池。

4.5设计滤池4.6氯化消毒、氯库及加氯间的设计。

4.7清水池的容积、尺寸。

4.8各构筑物之间的连接管道。

4.9各辅助建筑面积、主要尺寸（查手册）。

4.10全厂总平面布置及工艺高程设计，包括道路及主要工艺管线。

水质工程学（1）课程设计指导书1.目的和要求1.1 学生应通过本设计掌握给水设计工作的一般步骤、内容、方法，并提高设计、计算及制图的能力，培养自己分析问题和解决问题的能力，做到理论和实际相结合。

1.2 通过本设计对给水净化所学内容进行更进一步的系统总结和复习，加深对教学内容的理解、巩固所学内容，并举一反三，由此旁通给水处理的其它内容。

1.3 通过本设计熟悉一些资料的引用，如设计规范，设计手册，标准设计、工程图和参考资料等，并学习如何参考，运用这些资料解决实际问题(注意新设计手册有些数据与新规范不符，以规范为标准)。

1.4 通过设计培养自己刻苦钻研，严格细致，克服困难，努力完成任务的作风，提高自己独立工作能力。

2 设计前的准备工作在正式动手作设计之前，首先应明确设计任务，基础资料，认真阅读《设计任务书》和本指导书，根据任务书要求及学校规定安排好的设计时间及进度，准备好书籍、规范、手册、参考文献、计算及绘图工具等。

水质工程学(上)答案(总13页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除14章4．反应器原理用于水处理有何作用和特点答：作用：推动了水处理工艺发展；特点：在化工生产中，反应器都只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛，许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至纯物理过程等。

例：沉淀池。

5.试举出3种质量传递机理的实例。

答：质量传递包括主流传递、分子扩散传递、紊流扩散传递。

1、主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。

物质在水平方向的浓度变化，是由主流迁移和化学引起的。

2、分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移，最终趋于平均分布状态，浓度梯度消失。

如平流池等。

3、紊流扩散传递：在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。

水处理构筑物中绝大部分都是紊流扩散。

6.（1）完全混合间歇式反应器（CMB）不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出，且假定是在恒温下操作（2）完全混合连续式反应器（CSTR）反应物投入反应器后，经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均匀混合，输出的产物其浓度和成分与反应器内的物料相同(3)推流型反应器（PF）反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递答:在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。

在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。

许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。

例如，氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。

介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。

水质工程学一名词解释：1、凝聚：胶体脱稳并生成微小聚集体的过程2、絮凝：主要指脱稳胶体或悬浮物集结成大的絮凝体的过程3、固体通量：单位时间通过单位面积的固体体量4、拥挤沉降：废水中大量可沉固体在有限的水体中下沉时，颗粒受水的阻力，沉速减小，相互间干扰加剧，液体与颗粒群间形成清晰界面，并以界面形式下降的过程称为拥挤沉降5、滤速：单位过滤面积在单位时间内的滤过水量6、均一系数：是指筛上保留40%体积）树脂样品的相应试验筛筛孔孔径与保留90%树脂样品相应试验筛筛孔孔径的比值7、湿真密度：指在单位真体积内湿态离子交换树脂的质量8、湿视密度：单位体积内紧密无规律排列的湿态离子交换树脂的质量9.同向絮凝:是指由水力和机械搅拌推动水流运动引起的脱稳颗粒间的碰撞絮凝。

10.异向絮凝:指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞产生的絮凝。

11.自由沉降:悬浮物浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互相不碰撞，呈离散状态，各自独立的完成沉降的过程。

12.絮凝沉降:在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用，浓度低的悬浮物颗粒的沉淀，由于絮凝作用颗粒质量增加，沉降速度加快，沉速随深度而增加13.表面负荷:指单位沉淀面积上承受的水流量。

14.有效粒径：是指筛上保留90%（体积）树脂样品的相应实验筛筛孔孔径（mm）用符号d90表示。

15.强制滤速：部分滤池因进行检修或翻砂而停运时，在总滤水量不变的情况下其它运行滤格的滤速。

16、混凝：是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程17、冲洗强度：冲洗滤池时，单位层冲洗一次所耗用时间内通过的水量。

18、湿温度：19、吸附等温线：是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。

20、水力停留时间：是指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。

21、污泥比重：22、氧的利用率：23.MLSS:混合液悬浮固体浓度,它又称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L)。

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。

（5）牛顿第二定律： atdu mF = ()4261223d u C g d at du m l D l p πρρρπ--= p d m ρπ36=—颗粒的质量。

颗粒的下沉过程：u 由0→增大, dt du由大→0， F3由0→增大。

当F3增大到F3=F1+F2时。

0=dtduu 不再变化，此时， u 就是我们一般所称的沉速。

（6）速度公式：()42610223d u C g d l D l p πρρρπ--=得 d C g u llp D ⋅-⋅=ρρρ34 式中 CD —阻力系数，与雷诺数Re 有关。

νudR e =v —水的运动粘度，由实验可得CD 与Re 的关系。

当最小粒度最大粒度>6,并且各级粒度所占的百分数又特别悬殊时,不出现 清水区这种现象。

仅分三个区: 变浓度区压实区当最小粒度最大粒度<6时,才分四个区。

A 清水区：在沉淀筒上部出现明显浑液面。

浑液面上部为清水区，浑液面的下沉速度代表了颗粒的平均沉降速度。

B 等浓度区：由于相互干扰下沉，大颗粒沉速变慢，形成共同下沉，区内浓度均匀。

C 变浓度区（过渡区）：是由于底部出现了压实区。

其浓度由等浓度区的浓度C0→压实区顶部的浓度。

1、形成节段：由0→Hc是由三个节段构成 2、不变节段；Hc 不变3、消失节段：由Hc →0临界沉降点：当等浓度区刚消失时，称为临界沉降点。

D 压实区：是由于筒底的支撑作用，颗粒沉到筒底便被截留，颗粒相互支撑，并在重力作用下，逐渐被压实。

其高度HD 由0→H ∞（当t →∞时H D =H ∞） 4、浑液面的沉降过程：（1）ab 段：是上凸的曲线：是颗粒间絮凝的结果。

沉速由0→v0，时间较短。

（2）bc 段：是等速下沉段，浑液面等速下沉，并且下沉速度达到最大。

B 区：浓度为C0，C 区高度HC 不变，并上移。

（3）cd 段，为下凹的曲线，C 点即为临界沉降点，B 区刚刚开始消失，浑液面以下浓度都大于C0。