给水工程-十六章 沉淀与澄清

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。

十四章---给水概论1、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的特点答：1）江河水中悬浮物和胶态杂质含量较多，浊度高于地下水。

江河水的含盐量和硬度较低。

宜受污染，因而水的色、臭、味变化较大，有毒或有害物质易进入水体。

水温不稳定，夏季常不能满足工业冷却用水的要求。

2）湖泊水库水，浊度低含盐量比河水高，流动性小。

（3海水含盐量高，各种盐类或离子的重量比例几乎不变。

4）地下水水质、水温较稳定。

水质清澈，不易受外界污染。

地下水硬度高于地表水十五章----混凝1、混凝：通过投加某种药剂，使水中的胶体及微小悬浮物聚集的过程。

2、动力学稳定性：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。

3、聚集性稳定性：指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。

4、ζ电位：胶体滑动面上（或称胶体表面）的电位即为ζ电位。

5、φ电位：胶体表面电位，即总电位。

6、混凝的机理：1）、压缩双电层作用机理2）、吸附—电性中和作用机理3）、吸附架桥作用机理4）、沉淀物的网捕、卷扫作用机理7、混凝剂种类：铝系：硫酸铝明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）铁系：三氯化铁硫酸亚铁聚合硫酸铁（PFS）聚合氯化铁（PFC）有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）8、异向絮凝和同向絮凝异向絮凝：指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象。

同向絮凝：指借助于水力或机械搅拌使胶体颗粒相碰撞而凝聚的现象。

9、甘布公式：G==g-----重力加速度，9.8米每平方秒；h----混凝设备中的水头损失，m；v-----水的运动粘度，平方米每秒；T----水流在混凝设备中的停留时间,s10、速度梯度：G是速度梯度，是相邻两流层的速度增量和垂直于水流方向的两流层之间的距离的比值。

影响混凝效果因素：1）.混凝剂的种类和投量 2）水力条件和作用时间 3）.水温影响4）.水的PH值和碱度影响5）.水中悬浮物浓度影响6）.水中杂质影响11、混凝剂的投加方式：1）、泵前投加该投加方式安全可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者2）、高位溶液池重力投加该投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。

（完整版）给⽔⼯程课后思考题答案第⼀章给⽔系统1.由⾼地⽔库供⽔给城市，如按⽔源和供⽔⽅式考虑，应属于哪类给⽔系统？⽔源⽅式属于地表⽔给⽔系统，按供⽔⽅式属于⾃流给⽔系统。

2.给⽔系统中投资最⼤的是哪⼀部分，试⾏分析。

输配⽔系统。

3.给⽔系统是否必须包括取⽔构筑物、⽔处理构筑物、泵站、输⽔管和管⽹、调节构筑物等，哪种情况下可省去其中⼀部分设施？不是。

⼤城市通常不设调节构筑物；地下⽔⽔质好可以省略⽔处理构筑物；⽔源处于适当⾼程，可以省去⼀级泵站或⼆级泵站或同时省去；城市附近⼭上有泉⽔时，可建泉室供⽔系统不设泵站。

4.什么是统⼀给⽔、分质给⽔和分压给⽔，哪种系统⽬前⽤得最多？统⼀给⽔：⽤同⼀系统供应⽣活、⽣产和消防等各种⽤⽔。

分质给⽔：⽔源经不同的⽔处理过程和管⽹，将不同⽔质的⽔供给各类⽤户。

分压给⽔：根据⽔压要求不同⽽供⽔。

⽤得最多的是统⼀给⽔系统。

5.⽔源对给⽔系统布置有哪些影响？①当地有丰富的地下⽔，可在城市上游或给⽔区内开凿管井或⼤⼝井。

②⽔源处于适当⾼程，能重⼒输⽔，可省去泵站；有泉⽔的，可建泉室。

③地表⽔为⽔源时，上游取⽔，加以处理。

④⽔源丰富，随⽤⽔量增长⽽发展为多⽔源给⽔系统。

⑤枯⽔季节、地下⽔位下降、海⽔倒灌时，采⽤跨流域、远距离取⽔⽅式。

6.⼯业给⽔有哪些系统，各适⽤于何种情况？①循环给⽔系统，⽕⼒发电、冶⾦、化⼯等冷却⽔⽤量⼤的企业中。

②复⽤给⽔系统，适⽤于在车间排出的⽔可不经过处理或略加处理就可供其它车间使⽤的情况。

7.⼯业⽤⽔量平衡图如何测定和绘制？⽔量平衡图起什么作⽤？查明⽔源⽔质和取⽔量，各⽤⽔部门的⼯艺过程和设备，现有计量仪表的状况，测定每台设备的⽤⽔量、耗⽔量、排⽔量、⽔温等，按⼚区给⽔排⽔管⽹图核对，对于⽼的⼯业企业还应测定管道和阀门的漏⽔量。

了解⼯⼚⽤⽔现状，采取节约⽤⽔措施，健全⼯业⽤⽔计量仪表，减少排⽔量，合理利⽤⽔资源以及对⼚区给⽔排⽔管道的设计都很有⽤处。

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。

第 3 章 沉淀和澄清（1）课程名称：水质工程学（Ⅰ）本课内容： 悬浮颗粒在净水中的沉淀授课对象：给水排水专业本科生授课时间： 90 分钟一、教学目的通过本次课程学习，使学生了解和掌握悬浮颗粒在静水中的自由沉降及 拥挤沉降规律，为后续学习打下良好的基础。

二、教学意义通过悬浮颗粒在静水中沉淀规律的学习，使学生初步具备进行沉淀池及 澄清池设计的基础理论知识，为后续学习打下良好的基础。

三、教学重点颗粒沉淀动力学分析；悬浮颗粒在静水中的自由沉淀；悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀。

四、教学难点悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀五、教学方式电子课件课堂讲授。

六、讲授内容第 3章 沉淀和澄清3.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀3.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀3.1.2悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀七、讲授方法第 3章 沉淀和澄清3.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀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。

颗粒比重>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。

在给水处理中，常遇到两种沉淀：1、自由沉淀：颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作 用，称为自由沉淀。

（离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变）2、拥挤沉淀：颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁干扰，虽然其粒度和第一种相 同，但沉淀速度却较小。

（颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层）3.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀一般认为，悬浮颗粒与器壁的距离大于 50 倍颗粒的直径，同时体积浓度小于 0.002 时（5400mg/L ），可认为自由沉淀，此时的沉淀速度称为自由沉淀速度。

1、颗粒在静水中的沉淀速度取决于：颗粒在水中的重力 F 1 和颗粒下沉时所受水的阻力 F 2，直径为d 的球形颗粒在静水中所受的重力 F 1 为F 1=( 1/6 )p d 3 (r p ­ r l ) g （3­1）式中 ρp 及ρ1——颗粒及水的密度；g ——重力加速度。