假设沉淀的颗粒是球形，其所受到的有效重力为：
F1

F2

1 6
d
3(
p

1)g
所受到的水的阻力：
F3
λ
1
u2 2
d 2
4
阻力系数 λ与颗粒大小、形状、粗糙度、沉速有关。
F2 浮力 F3 阻力
根据牛顿第二定律可知：
F1 重力

6
d
3
p
du dt

1 6
d
2(
p

1)g
是主要处理工艺，废水处理效果的高低， 基本取决于沉淀池的沉淀效果。
(2)在二级处理的废水处理系统中，沉降具 有多种功能。
在生物处理设备前设初次沉淀池，以减 轻后继处理设备的负荷，保证生物处理设 备净化功能的正常发挥。
2.1.3 沉降在废水处理系统中的作用：
在生物处理设备后设二次沉淀池，用以分离生 物污泥，使处理水得到澄清。
低值 自由沉淀
固体％
高值 分散颗粒
絮凝沉淀 成层（拥挤）沉淀
压缩沉淀沉淀 强絮凝颗粒
(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
自由沉降过程示意图
液面
离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变
在搅拌 的作用 下分布
如：二沉池的上部； 污泥浓缩池上部
成层沉降的特点：
发生条件： 废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生
的。 特征：
每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰， 沉速有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合 成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下 沉。 现象：
实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界 面，沉降的过程实际上是该界面下沉的过程。
第2章
沉淀法
(Sedimen理 2 了解沉淀的分类与特点及其应用 3 掌握化学沉淀法
重点难点： 沉淀的基本原理；沉淀实验；化学 沉淀法
教学内容
2.1 概述 2.2 自由沉降试验 2.3 理想沉淀池 2.4 沉淀池 2.5 沉砂池 2.6 隔油池 2.7 化学沉淀法
在此搅处拌等
内浓度基本相
的于作出用水 下的是水分质
同，且不随时 过间渡变区化，该
布均匀
区内浓度随
深度变化
2.2 自由沉降试验
2.2.1 颗粒自由沉降速度的确定 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。
为了解颗粒在水中自由沉降过程的动力学本质，
计算颗粒沉降速度(terminal settling velocity)的假设： （1）颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉降 过程中其大小、形状和质量等均不变； （2）水处于静止状态； （3）颗粒沉降仅受有效重力和水的阻力作用。 在 以上假设的条件下可以得出球形颗粒的沉降速度公 式。
(1) 当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉 与水分离。
——沉 淀 (2) 当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮
与水分离。
——上 浮
2.1.2 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 ⑤ 污泥浓缩
沉砂池 沉淀池 浓缩池
2.1.3 沉降在废水处理系统中的作用 (1)在一级处理的废水处理系统中，沉降
(3)在灌溉或排入氧化塘前，废水也必须进行沉 降处理，以稳定水质，去除寄生虫卵和能够堵塞 土壤孔隙的固体颗粒。
重力沉降过程是一个看起来简单，实际上很复杂 的过程，下面我们详细介绍重力沉降过程。
2.1.4 沉降过程的分类 根据废水中可沉降物质颗粒的大小、凝
聚性能的强弱及其浓度的高低，按观察到 的现象可把沉降可分为四种类型：
• 特征： ※在沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合， 结合成较大的絮凝体而沉降； ※沉降的过程中颗粒的尺寸不断变化；颗 粒的沉降速度是变化的。
• 现象： 水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮 凝现象。
(3)拥挤沉淀(成层沉淀)
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。
均匀
随着沉 降的进 行，上 部变清
到一定 时间， 沉降完
成。
t=0时 t=t1时 t=t2时 t=无穷大时
(2)絮凝沉淀
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
絮凝沉降的特点：
• 发生条件： 固体浓度也不高，但具有凝聚性颗粒。
2.1 概述
2.1.1 定义 重力沉降法是依靠废水中悬浮物密度与水密度不
同这一特点来分离废水中固体悬浮物的方法。
原理： 当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用下，
悬浮物下沉形成沉淀物(sludge)。 当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮
到水面形成浮渣（scum），通过收集沉淀物与浮 渣，使废水得到净化的过程就是重力分离的方法。
粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分 比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。
沉降区和清
清开水始区(时h水 的 降 该i，An速区 界界 的d－zeo有 面面 过下r澄nee明 以， 程沉d清)；不s显 等沉 是e区Dtt同(l－icnle沉g压a压区本比zr缩o降相缩内沉wn区ae同区浓淀过)t；e(，，度区cr程oCz但该基高m沉o－示np降e过r)e意；区s渡sBi，图区o－n该(zt沉ro区an降nes)区ition
FLASH
(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
压缩沉降的特点：
发生条件： 废水中悬浮物的浓度很高时发生的。
特征： 此时固体颗粒互相接触，互相支承，在上层颗
粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出 界面，固体颗粒群被浓缩。 现象：
※自由沉降(discrete settling) ※絮凝沉降(flocculent settling) ※成层沉降(集团沉降、干涉沉降） (zone, settling group settling, hindered settling) ※压缩沉降(compression settling)
颗粒性质和浓度对沉降类型的影响