給水處理課件

水的混凝投藥是混凝工藝必要的前題，混合和絮凝是混凝工藝的兩個(gè)階段。為了提高混凝效果，技術(shù)上的關(guān)鍵在於結(jié)合原水水質(zhì)選用性能良好的藥劑，創(chuàng)造適宜的化學(xué)和水力條件，是混凝工藝各階段順利進(jìn)行的關(guān)鍵。§2-1水的混凝機(jī)理一、水中膠體的穩(wěn)定性膠體穩(wěn)定性的主要原因有三種：1.微粒的布朗運(yùn)動(dòng)；2.膠體顆粒間的靜電斥力；3.膠體顆粒表面的水化作用。二、混凝機(jī)理1.雙電層作用機(jī)理；膠核表面的電位既熱力電位一般固定的，滑動(dòng)面上的電位電位是表面雙電層構(gòu)造的一個(gè)主要指標(biāo)，如擴(kuò)散層的厚度變小，電位曲線變陡，電動(dòng)電位自然也下降，斥力勢(shì)能變小。當(dāng)擴(kuò)散層厚度壓縮到某種程度兩個(gè)膠粒因布朗運(yùn)動(dòng)相互碰撞時(shí)，由於膠粒之間的範(fàn)德華引力不變，而靜電斥力變小兩種力的對(duì)比便發(fā)生變化，如最大斥力勢(shì)能Eb′小於布朗運(yùn)動(dòng)的能量時(shí)，則膠粒就可以在引力的作用下相互結(jié)合起來(lái)。擴(kuò)散層厚度可按強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論中的計(jì)算離子半徑的公式來(lái)考慮：

δ——擴(kuò)散層厚度。

A——常數(shù)。

Ci——溶液中第i種離子的克分子濃度。

Zi——第i種離子的價(jià)數(shù)。

CiZ——該溶液的離子強(qiáng)度。

當(dāng)混凝劑投加量適當(dāng)時(shí)，就可以使排斥能峰降低到Eb′,Eb′小於膠體布朗運(yùn)動(dòng)能時(shí)，這時(shí)兩個(gè)相互碰撞的膠粒就可以越過(guò)排斥能峰而繼續(xù)接近，最終結(jié)合成一個(gè)較大的膠粒。對(duì)於膠粒而言，這就是由穩(wěn)定狀態(tài)解脫出來(lái)，一般稱為膠粒脫穩(wěn)。脫穩(wěn)膠粒相互凝結(jié)，通常稱為混凝。高價(jià)反離子壓縮膠體擴(kuò)散層，元比低價(jià)離子有效。2.吸附架橋作用機(jī)理作為混凝劑的高分子物質(zhì)以及AL2(SO4)3，F(xiàn)eCL2溶於水後，經(jīng)水解和縮聚反應(yīng)形成高聚物，這些物質(zhì)均具有線型結(jié)構(gòu)，整分子具有一定的長(zhǎng)度，膠體微粒對(duì)這類高分子具有強(qiáng)烈的吸附作用，由於高分子物質(zhì)易被膠粒所強(qiáng)烈吸附，線型長(zhǎng)度較大，因而它可以在相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)膠粒之間進(jìn)行吸附架橋。既當(dāng)它的一端吸附某一膠粒後，另一端伸入水中又吸附另一膠粒，微粒通過(guò)高分子吸附架橋顆粒逐漸變大，最終形成肉眼可見(jiàn)的粗大絮凝體（凡花）。由高分子物質(zhì)吸附架橋而使液粒相互黏結(jié)的過(guò)程，通常稱為絮凝。對(duì)於高分子混凝劑特別是有機(jī)高分子混凝劑來(lái)說(shuō)，吸附架橋起決定作用；對(duì)AL2(SO4)3

等無(wú)機(jī)鹽混凝劑來(lái)說(shuō)，吸附架橋作用和雙電層作用均具有重要作用。3.硫酸鋁的混凝機(jī)理

AL2(SO4)3

18H2O是水廠中常用的混凝劑之一，溶於水後，立即離解出AL

3+

AL2(SO4)32AL3++3SO42-AL

3+並非以這種裸露的簡(jiǎn)單形態(tài)存在，而是結(jié)合有6個(gè)配位水分子的水合離子

AL(H2O)6

3+

這是一種最簡(jiǎn)單絡(luò)合物，水合離子水解時(shí)，配位水分子可以失去H+而形成單羥基單核絡(luò)核物。反應(yīng)如下：[AL(H2O)6]3++H2O

[AL(OH)(H2O)5]2++H3O+單羥基單核配合物進(jìn)一步水解[AL(OH)(H2O)5]2++H2O+

[AL(OH)2(H2O)4]++H3O+[AL(OH)2(H2O)4]++H2O

[AL(OH)3(H2O)3]↓+H3O+由上述反應(yīng)可見(jiàn)，降低水中H+濃度或提高PH，水解反應(yīng)趨向右方，配位水分子逐漸減少，羥基逐漸增多，而水合羥基絡(luò)合物的電荷卻逐漸降低，最終生成中性輕氧化鋁難溶沉澱物。經(jīng)研究：

當(dāng)PH4

時(shí)，水解受到抑制水中存在的主要是

AL(H2O)6

3+

當(dāng)PH=4

時(shí)，水中將出現(xiàn)

AL(OH)(H2O)5

2+、

AL(OH)2(H2O)5

+及少量[AL(OH)3(H2O)3]

單羥基水合鋁離子雙羥基水合鋁離子當(dāng)PH=7

8時(shí)，水中主要是中性的[AL(OH)3(H2O)3]沉澱物當(dāng)PH

8.5時(shí)，由於輕氧化鋁是典型的兩性化合物，它又重新溶解，並繼續(xù)水解，生成可溶性的陽(yáng)離子。

AL(OH)3(H2O)3+H2O

[AL(OH)4(H2O)2]-+H3O+2[AL(OH)(H2O)5]2+

[AL2(OH)2(H2O)8]4++2H2O在它們之間再進(jìn)一步結(jié)合，還可以生成如[AL3(OH)4(H2O)10]5+以及更多的聚合物，縮聚反應(yīng)結(jié)果，使聚合物水解反應(yīng)仍繼續(xù)進(jìn)行。

[AL3(OH)4(H2O)10]5++H2O

[AL3(OH)5(H2O)9]4++H3O+[AL6(OH)14]4+、[AL6(OH)15]3+、[AL8(OH)20]4+、[AL7(OH)17]4+、[AL13(OH)34]5+、等等。

PH偏低時(shí)，水中電荷低聚合度的絡(luò)合物占主導(dǎo)地位，它能對(duì)水中膠體雜質(zhì)發(fā)揮壓縮擴(kuò)散層及電中和作用，使雜質(zhì)發(fā)生凝聚，既起脫穩(wěn)凝聚作用，吸附架橋居次。在PH值高時(shí)，低電荷高聚合度的高聚物占主要地位，它能在膠體雜質(zhì)微粒之間粘結(jié)架橋，使之發(fā)生凝聚，既起架橋凝聚作用，電中和脫穩(wěn)居次。在PH值=7

8時(shí)，聚合度極大的中性[AL(OH)3(H2O)3]

將占絕對(duì)多數(shù)，它能生成微小的凝聚，吸附和粘結(jié)水中的膠體雜質(zhì)，卷帶它們一起從水中分離出去，既起吸附卷掃作用，高聚物具有十分優(yōu)異的絮凝作用?！?-2混凝劑和助凝劑一、混凝劑水質(zhì)淨(jìng)化對(duì)混凝劑的基本要求：混凝效果好；對(duì)人體健康無(wú)害；使用方便；貨源充足，價(jià)格低廉?；炷齽┑姆N類：（一）無(wú)機(jī)鹽類混凝劑1.鋁鹽

AL2(SO4)318H2O

明礬AL2(SO4)3?

K2SO4?24H2O2.鐵鹽

FeCL3?

6H2O

FeSO4?

7H2O二、高分子混凝劑（分無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類）1.無(wú)機(jī)高分子混凝劑

聚合氯化鋁[AL2(OH)nCL6

n]m這種形式可看作以羥基絡(luò)合物AL2(OH)nCL6

n為單體，m為聚合度的高分子聚合物，式中：n=1

5,m

10;如：AL2(OH)5CL

既為：m=1,n=5的簡(jiǎn)單的羥基絡(luò)合物。

AL4(OH)10CL2

既為：m=2,n=5聚合物或多核絡(luò)合物。堿式氯化鋁ALn(OH)mCL3n

m，

這種形式可看作複雜的多核絡(luò)合物。如：AL6(OH)14CL4、AL13(OH)34CL5等。上述各種物質(zhì)溶於水後，變離解為複雜的高聚物離子。

AL13(OH)34CL5=[AL13(OH)34]5++5CL-

發(fā)揮混凝作用的就是這些帶正電荷的高離子。2.有機(jī)高分子混凝劑有機(jī)高分子混凝劑雖然效果優(yōu)異，但製造過(guò)程複雜，價(jià)格昂貴，它們的毒性問(wèn)題始終為人們所注意，因而，當(dāng)前使用的還不普遍。二、助凝劑(一)什麼是助凝劑

當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時(shí)，須投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。也就是能促進(jìn)和加速凝聚過(guò)程，提高絨粒品質(zhì)的物質(zhì)稱為助凝劑。(二)分類1.調(diào)整混凝過(guò)程的PH值當(dāng)原水鹼度不足而使混凝劑水解困難時(shí)，可投加堿劑，通用的是石灰，以提高水的PH值。

CaO+H2O

Ca(OH)2

Ca(OH)2

Ca+++2OH-

OH-+H+

H2O

混凝劑水解產(chǎn)生的H+

2.

氧化劑3.改善絮凝體結(jié)構(gòu)的高分子助凝劑常用的高分子助凝劑有聚丙烯醯胺、活化矽酸等?；罨崾撬Ａ溲u的，水玻璃的成分可表示為：

Na2OXSiO2yH2O將水玻璃中的SiO2成分分解出來(lái)產(chǎn)生膠體的操作過(guò)程稱為活化，活化劑一般用H2SO4。

H2SO4+Na2OXSiO2yH2ONa2SO4+XSiO2+(y+1)H2O

活化劑水玻璃XH2SiO2發(fā)生縮聚反應(yīng)、生成帶有負(fù)電荷的矽酸高分子化合物加酸攪拌後尚需等待6～8小時(shí)（成熟時(shí)間），待溶液變成乳白色後變可使用。

當(dāng)酸化度為158%時(shí)，SiO2將全部分解出來(lái)，一般酸化度宜採(cǎi)用75

100%，活化水玻璃以SiO2濃度1

1.5%為宜。它配合鋁鹽、鐵鹽使用效果較好，尤其是處理低溫、低濁水更為有利。要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)製，即日使用（18小時(shí)以內(nèi)），否則宜形成凍膠。粘土、沉澱污泥等，也可作為絮凝劑的助凝劑?！?-3混凝動(dòng)力學(xué)推動(dòng)水中顆粒相互碰撞的動(dòng)力來(lái)自兩個(gè)方面：一方面顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)，由布朗運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒碰撞聚集稱“異向絮凝”。另一方面在水力或機(jī)械攪拌下所造成的流體運(yùn)動(dòng)，由流體運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒碰撞聚集稱“同向絮凝”。一、異向絮凝

假定顆粒為均勻球體，根據(jù)費(fèi)克定律，可導(dǎo)出顆粒的碰撞速率：

Np=8dDBn2…..

Np_——單位體積中的顆粒在異向絮凝中碰撞速率；（l/cm3.s）n——顆粒數(shù)量濃度；（個(gè)/cm3）d——顆粒直徑；（cm)DB_——布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散係數(shù);(cm2/s)擴(kuò)散係數(shù)DB可用斯篤克斯—曼因斯坦公式表示：

……………….

K——波茲曼常數(shù),(1.3810-16g.cm2/s2.k)T——水的絕對(duì)溫度,(K)

——水的運(yùn)動(dòng)黏度,(cm2/s)

——水的密度,(g/cm3)將式代入式

…………….二、同向絮凝同向絮凝簡(jiǎn)稱須凝,它在整個(gè)混凝過(guò)程中佔(zhàn)有十分重要的地位.如圖所示,當(dāng)水流處?kù)秾恿鳡顟B(tài)下的流速分佈,i和j顆粒均跟隨水流前進(jìn).由於I顆粒當(dāng)前進(jìn)速度大於j顆粒，則在某一時(shí)刻，i與j必將碰撞。設(shè)水中顆粒為均勻球體，di=dj=d

,則再以j顆粒中心為圓心，Rij為半徑的範(fàn)圍內(nèi)的所有i和j顆粒均會(huì)發(fā)生碰撞。碰撞速率N0為：

…………..

.

…………….

G——速度梯度(S-1)u和

u——分別為流速和相鄰兩流層的流速增量(cm/s)

z——垂直與水流方向的兩流層之間距離(cm)n和d為原水雜質(zhì)特性，而G是控制混凝效果的水力條件。故在混凝設(shè)備中，往往以速度梯度G值作為重要的控制參數(shù)之一。

所謂的速度梯度，就是指兩相鄰水層的水流速度差和它們之間的距離之比，以G表示。

公式推導(dǎo)如下：在被攪動(dòng)的水流中，考慮一個(gè)瞬息受剪而扭轉(zhuǎn)的隔離體

,在隔離體受剪而扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，剪力作了扭轉(zhuǎn)功。如設(shè)在

時(shí)間內(nèi)，隔離體扭轉(zhuǎn)了角度，於是角速度為：

……..

式中u為扭轉(zhuǎn)線速度，G為速度梯度，轉(zhuǎn)矩J：

J=（

）

……..…………

式中：

——剪應(yīng)力。

——作用在隔離體上的剪力。隔離體扭轉(zhuǎn)所耗功率等於轉(zhuǎn)矩與角速度的乘積，於是單位體積水流所耗功率P為：

………...

根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：=G代入

式

……………..

——水的動(dòng)力黏度（pa

s)p——單位體積流體所耗功率（w/m3)G——速度梯度（S-1）

當(dāng)用機(jī)械攪拌時(shí)，式

中的P由機(jī)械攪拌器提供，當(dāng)採(cǎi)用水力絮凝池時(shí)，P應(yīng)為水流本身能量消耗；

PV=gQh…………

V=QT……………(11)將

和(11)代入得：

……………..（12）g——重力加速度（9.8m/s2)h——混凝設(shè)備中的水頭損失（m)

——水的運(yùn)動(dòng)黏度（m2/s）T——水流在混凝設(shè)備中的停留時(shí)間（s)三、混凝控制指標(biāo)在混合階段，水中雜質(zhì)顆粒微小，異向凝聚占主導(dǎo)地位，混合速度快速劇烈，通常在10

30S，最多不超過(guò)2分鐘既告完成。攪拌強(qiáng)度按速度梯度計(jì)，一般G=7001000S-1之內(nèi)。在此階段形成的顆粒較小。在絮擰階段，屬同向絮凝，不僅與G值有關(guān)，還與絮凝時(shí)間T有關(guān)。通常以G值和GT作為、控制指標(biāo)。G=20

70S-1

範(fàn)圍內(nèi)，GT=1

1041

105範(fàn)圍內(nèi)。有人將顆粒濃度及脫穩(wěn)程度等因素考慮進(jìn)去，提出以CVGT或aCVGT值作為控制指標(biāo)。

CV——水中顆粒體積濃度。a——顆粒有效碰撞係數(shù)。如果脫穩(wěn)顆粒每次碰撞都可導(dǎo)致凝聚，則：

a=1

,而實(shí)際a1。從理論上而言，採(cǎi)用CVGT或aCVGT值控制絮凝體效果自然更合理，但具體數(shù)值至盡還無(wú)法確定，因而目前也只能從概念上加以理解或作為繼續(xù)研究的目標(biāo)?！?-4影響混凝的因素一、水溫水溫低時(shí)及低溫水

1.混凝劑的水解速度慢，生成的絮凝體細(xì)而松，強(qiáng)度小，不易沉澱。2.水的粘度大，顆粒沉澱速度降低，而且顆粒之間碰撞機(jī)會(huì)減少，影響了混凝效果?？朔疁氐托Ч畹拇胧?.增加混凝劑的投量，以改善顆粒之間的碰撞條件。2.投加助凝劑（如活化矽酸）或粘土以增加絨體重量和強(qiáng)度，提高沉速。二、水的PH值和鹼度水的PH對(duì)混凝效果影響很大，對(duì)一般的渾濁水，投硫酸鋁的最佳PH範(fàn)圍為6.5

7.5。我們知道，AL2(SO4)3在水解過(guò)程中要產(chǎn)生H+，它與水中HCO3-(鹼度)作用生成CO2。H++HCO3-=CO2+H2O

這使水中碳酸平衡發(fā)生變化,PH相應(yīng)地降低.三價(jià)鐵鹽水解反應(yīng)同樣受PH值的控制，(FeCL36H2O)Fe3++H2O

Fe(OH)2++H+Fe(OH)2++H2O

Fe(OH)2

++H+Fe(OH)2

++H2O

Fe(OH)3

+H+三價(jià)鐵鹽混凝劑適應(yīng)的PH值範(fàn)圍較寬，最優(yōu)PH值大約在6.0

8.4之間。使用FeCL47H2O時(shí)：Fe2++H2O

Fe(OH)++H+

Fe(OH)++H2O

Fe(OH)2

+H+Fe(OH)2溶解度較大，且Fe2+只能形成較簡(jiǎn)單的絡(luò)合物，混凝效果較差，因此要把Fe2+氧化成Fe3+，就和FeCL3一樣了。氧化的方法：利用溶解氧氧化4FeSO4+O2+10H2O

4Fe(OH)3+4H2SO4要求：PH

8.5，這樣氧化時(shí)間才能短，因此投FeSO4同時(shí)投加CaO提高原水的PH。PH8.5時(shí)氧化過(guò)程緩慢，很難在淨(jìng)化構(gòu)築物內(nèi)完成。加CL2氧化6FeSO4+3CL2

2Fe(SO4)3+2FeCL3三、水中懸浮物濃度的影響因電解質(zhì)能使膠體凝聚，所以水中溶解鹽類能對(duì)混凝發(fā)生影響，由於AL2(SO4)3的水解產(chǎn)物都帶正電核，所以天然水中Ca++、Mg++對(duì)混凝有利，而水中某些陰離子如CL-，對(duì)混凝產(chǎn)生不利影響，不過(guò)，這些方面還有許多問(wèn)題有待研究。粘土雜質(zhì)，不同的水源粒經(jīng)大小和級(jí)配、化學(xué)組成、帶電性能和吸附性能等，各不相同，因而即使?jié)岫认嗤?，混凝性能也未必一樣。一般而言，粒?jīng)細(xì)小而均一者，混凝效果較差，粒經(jīng)不同者於混凝有利。顆粒濃度過(guò)低往往不利於混凝，人工投加粘土或其他混凝劑可提高混凝效果。當(dāng)水中有機(jī)物過(guò)高時(shí)，吸附於膠體顆粒上使膠體具有很高的穩(wěn)定性，這就是所謂有機(jī)物對(duì)膠體的保護(hù)作用，向水中投CL2以氧化有機(jī)物，破壞其作用，能提高混凝效果。有機(jī)物少時(shí)有助凝作用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)我們應(yīng)利用這個(gè)作用?；炷齽┑淖罴淹读浚饕€靠混凝試驗(yàn)。

從鋁鹽和鐵鹽水解反應(yīng)式可以看出，水解過(guò)程中不斷產(chǎn)生的H+必然導(dǎo)致水的PH值的下降，天然水中含有一定的鹼度。

HCO3-+H+CO2+H2O

當(dāng)投藥量較少，原水的鹼度又較大時(shí)，由於水中的碳酸化合物的緩衝作用，水的PH值略有降低，對(duì)混凝效果不會(huì)有大的影響。當(dāng)投藥量較大，原水的鹼度小時(shí)，水中的鹼度以不足已中和水解產(chǎn)生的酸時(shí)，水的PH將大幅度下降，以至將至最優(yōu)混凝條件以下。這時(shí)便不能獲得良好的混凝效果，為了保持水的PH值在混凝過(guò)程中始終處?kù)蹲顑?yōu)範(fàn)圍內(nèi)須向水中投加堿劑，既對(duì)水進(jìn)行鹼化。一般投加CaO.

AL2(SO4)3+3H2O+3CaO=2AL(OH)3+3CaSO4

2FeCL3+3H2O+3CaO=2Fe(OH)3+3CaCL2

§2-5混凝劑的配製和投加混凝劑的配製和投加其流程為：混凝劑的溶解和溶液的配製大中型水廠通常建造混凝土溶解池並配置攪拌裝置，攪拌的目的在於加速藥劑溶解。攪拌裝置有：機(jī)械攪拌、壓縮空氣攪拌、水泵攪拌、水力攪拌等。

中小型水廠，常用自然浸溶，壓力水經(jīng)穿孔管淋溶或沖溶。

溶液池的容積：

W1——溶液池的容積（M3）；Q——處理的水量（M3/h)；

a——混凝劑的最大投量（mg/l)；b——溶液濃度，一般?。╞=10

20）n——每日調(diào)製次數(shù)2

6次溶液池一般設(shè)二個(gè)，一用一備。溶解池的溶積：

W2=（0.2

0.3）W1（M3）二、混凝劑溶液的投加對(duì)投藥設(shè)備的基本要求：1.投量準(zhǔn)確、易調(diào)節(jié)。2.設(shè)備簡(jiǎn)單、工作可靠、操作方便。

（一）計(jì)量設(shè)備1.孔口計(jì)量

q——流量；

w——孔口面積；

——孔口的流量係數(shù)；

g——重力加速度；

h——孔口前作用水頭。3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量

2.浮杯計(jì)量

4.計(jì)量加藥泵計(jì)量

4.計(jì)量加藥泵計(jì)量（二）投加方式濕投法1.重力投加

2.水射器投加3.水泵前投加濕投法優(yōu)點(diǎn)：

投藥量準(zhǔn)確、工作穩(wěn)定可靠；適應(yīng)性強(qiáng)（粗、精、塊均可）。缺點(diǎn)：設(shè)備較龐大，占地大、造價(jià)高；投藥量突然增大時(shí)，不易調(diào)節(jié)，排渣困難。幹投法把固體藥劑（通常系硫酸鋁）破碎成粉末後進(jìn)行定量頭加。優(yōu)點(diǎn)：

設(shè)備占地?。?/p>

易調(diào)節(jié)排渣容易。缺點(diǎn)：投藥量不太準(zhǔn)確，（特別是用藥量少時(shí)）塊狀藥劑須進(jìn)行破碎，須增設(shè)破碎機(jī)。深圳某水廠石灰投加設(shè)備石灰頭加設(shè)備局部

石灰投加平臺(tái)藥劑溶解池及貯液池

溶液池溶解溶液池（一）隔板絮凝池主要設(shè)計(jì)參數(shù)：1.流速：u從大到小逐漸變化，起端0.5

0.6m/s，末端0.2

0.3

m/s。2.絮凝時(shí)間：T=20

30分鐘。3.隔板間距：b不小於0.5

0.6m,a=(1.2

1.5)b,池底應(yīng)有i=0.02

0.03,設(shè)不小於150mm排泥管。

絮凝池的總水頭損失：

h=hi一般按絮凝池容積大小水頭損失往復(fù)式

hI=0.3

0.5m;回轉(zhuǎn)式比往復(fù)式小40%左右。優(yōu)點(diǎn)：1.適用於大型水廠，因?yàn)镼小b小，不便於施工和維護(hù)；2.構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便、效果較好，回轉(zhuǎn)式比往復(fù)式效果好，水頭損失小30

40%。缺點(diǎn)：1.絮凝時(shí)間長(zhǎng)，容積較大，水頭損失較大；2.流量變化大時(shí)，效果受影響。適合中小型水廠的有豎流式隔板絮凝池。（見(jiàn)例題P276頁(yè)）（二）折板絮凝池按水流通過(guò)折板的間隙數(shù)，又分為“單通道”和“多通道”。多通道折板絮凝池

折板絮凝池與隔板絮凝池相同，其間距應(yīng)根據(jù)水流速度的大小而改變，隔板之間的流速通常也分段設(shè)計(jì)，分段數(shù)一般不少於3段。各段流速分別為：第一段0.25

0.35m/s；第二段0.15

0.25m/s；第三段0.10

0.15m/s。折板的夾角採(cǎi)用90

120，折板可採(cǎi)用鋼絲網(wǎng)水泥或塑膠板等拼裝而成，波高一般採(cǎi)用0.25

0.4m。優(yōu)點(diǎn)：

1.無(wú)論是同波還是異波折板間水流流動(dòng)連續(xù)不斷，可行成眾多小旋渦，提高了顆粒碰撞絮凝效果。2.在折板的每個(gè)轉(zhuǎn)角處，兩折板之間的空間可視為CSTR完全混合連續(xù)反應(yīng)器，眾多連續(xù)反應(yīng)器串聯(lián)起來(lái)就接近或相當(dāng)於推流型（PF型）反應(yīng)器。所以折板絮凝池接近推流型。3.與隔板絮凝池相比，水流條件大大地改善，在總的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高。所需絮凝時(shí)間可以縮短，池子體積減小。缺點(diǎn)：

1.因板距小，安裝維修較困難；2.折板費(fèi)用較高，一般常用於中小型水廠。採(cǎi)用波紋板缺點(diǎn)就更突出。深圳某水廠折板絮凝池（三）機(jī)械絮凝池機(jī)械設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：

1.絮凝效果好；2.易調(diào)節(jié)、受水質(zhì)變化的影響??；3.水頭損失小。缺點(diǎn)：

1.需設(shè)置機(jī)電設(shè)備；2.維修管理較複雜。常用的漿板式機(jī)械絮凝池主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：1.漿板：總面積為水流截面積的（10

20）%不易超過(guò)25%，以免池水隨漿板共同旋轉(zhuǎn)減弱攪拌效果，漿板長(zhǎng)度不大於葉輪直徑的75%，寬度為10

30cm，

2.葉輪旋轉(zhuǎn)線速度：按葉輪半徑中心點(diǎn)的線速度計(jì)算（相當(dāng)於池中水流的平均速度）第一格0.5

0.6m/s,以後逐漸遞減，最末一格採(cǎi)用0.1

0.2m/s。3.絮凝時(shí)間：一般採(cǎi)用15

20分鐘。機(jī)械攪拌設(shè)備的計(jì)算：1.攪拌葉輪轉(zhuǎn)數(shù)n—葉輪轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)/分；v—葉輪半徑中心點(diǎn)線速度，m/s;D0—葉輪半徑中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑，M（其值與葉輪半徑相等）2.漿板旋轉(zhuǎn)時(shí)，克服水的阻力所耗功率

漿板旋轉(zhuǎn)時(shí)，水對(duì)漿板的阻力，也即漿板施於水的推力，在dA面積上水流的阻力可用因次分析方法求得如下的運(yùn)算式：(見(jiàn)p279)式中：P—漿板所耗總功率，W;n—同一旋轉(zhuǎn)半徑上漿板數(shù)；

r2—漿板外緣旋轉(zhuǎn)半徑，m;r1—漿板內(nèi)緣旋轉(zhuǎn)半徑，m;CD—阻力係數(shù)，

—水的密度，—相對(duì)於水的旋轉(zhuǎn)角速度；3.每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸所需電動(dòng)機(jī)功率式中：N—電動(dòng)機(jī)功率

1—攪拌設(shè)備總機(jī)械效率(一般取0.75）;

2—傳動(dòng)效率，可採(cǎi)用0.6

0.95。注意：漿板線速度是以池子為固定參照物，相對(duì)線速度為漿板相對(duì)水流運(yùn)動(dòng)線速度，其值為旋轉(zhuǎn)線速度0.50.75倍。只有漿板剛啟動(dòng)時(shí)，兩者才相等，因此漿板受的阻力最大，所以在選用電機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮啟動(dòng)功率這一因素。但計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)功率獲速度梯度G值，應(yīng)按全部漿板所耗功率（P公式），或以旋轉(zhuǎn)線速度乘以0.50.75倍代入。見(jiàn)（P280例題）（四）其他形式絮凝池1.旋流絮凝池一般噴嘴出口：u=2

3m/s.池子出水口：u=0.15

0.20m/s.逆水流方向出水。水頭損失主要集中在進(jìn)水噴嘴上：—噴嘴流量係數(shù)（0.9

0.95）

u—噴嘴流速，m/s.

效果不理想，由於水的短流現(xiàn)象比較嚴(yán)重，射流持續(xù)攪動(dòng)時(shí)間短，攪動(dòng)程度不足，為克服上述缺點(diǎn)。出現(xiàn)了多級(jí)旋流反應(yīng)池。2.孔室絮凝池

孔室絮凝池由一系列串聯(lián)格間（孔室）組成，格間呈方型或長(zhǎng)方形，水以較高流速經(jīng)孔口流入格間，在格間中造成水流的紊動(dòng)，從而促進(jìn)絮凝，一般分6

12級(jí)。第一級(jí)u=12m/s

以後各級(jí)的進(jìn)口流速依次減少。最末一級(jí).u=0.2m/s;絮凝時(shí)間T=20分鐘。進(jìn)出口上、下交錯(cuò)佈置。適宜中小水廠3.渦流絮凝池水在池中形成渦流擴(kuò)散後上升，隨著過(guò)水?dāng)嗝嬷饾u增大，上升u逐漸減小，池子數(shù)不少於2個(gè)。進(jìn)口u=0.7m/s；上升水流u=4

5m/s；T=6

10分鐘；出口u

0.2m/s。=30o

45o；適合小水廠、小水量，水量大效果不理想。4.組合使用日益增多在隔板絮凝池前設(shè)機(jī)械絮凝池；在旋流絮凝池後設(shè)隔板絮凝池；效果好，但設(shè)備形式增多。5.網(wǎng)格、柵條絮凝池如圖：共分成兩組，每組9個(gè)格（9個(gè)豎井），網(wǎng)格層數(shù)共分成27層，當(dāng)水流通過(guò)網(wǎng)格時(shí)，相繼收縮、擴(kuò)大，形成渦流，造成顆粒碰撞。水流通過(guò)豎井之間孔洞流速及過(guò)網(wǎng)流速按絮凝規(guī)律逐漸減小，網(wǎng)格和柵條絮凝池主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)（P28表15-3）網(wǎng)格和格柵絮凝池所造成的水流紊動(dòng)頗接近於各項(xiàng)同性紊流，故各項(xiàng)同項(xiàng)紊流理論應(yīng)用網(wǎng)格和柵條絮凝池更為合適。特點(diǎn)：1.絮凝效果好；2.水頭損失??；3.絮凝時(shí)間短。缺點(diǎn)：1.從運(yùn)行看，末端有積泥現(xiàn)象；2.網(wǎng)格上易滋生藻類、有堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。一般與沉澱池合建，分成兩組，從中間進(jìn)水，每組水量在1

2.5萬(wàn)M3/d之間效果較好。

沉澱和澄清

水中固體顆粒依靠重力作用，從水中分離出來(lái)的過(guò)程稱為沉澱，按著水中固體顆粒的性質(zhì)，沉澱分為三類：1.自然沉澱顆粒在沉澱過(guò)程中不改變其大小、形狀和密度。2.混凝沉澱在沉澱過(guò)程中，顆粒由於相互接觸凝聚而改變其大小、形狀和密度，這種過(guò)程稱為混凝沉澱。3.化學(xué)沉澱在某些特種水處理中，投加藥劑使水中溶解雜質(zhì)結(jié)晶為沉澱物，稱為化學(xué)沉澱?！?-1概論§3-2懸浮顆粒在淨(jìng)水中的沉澱自由沉澱：顆粒沉澱時(shí)不受容器壁和其他懸浮物的影響，顆粒狀沉澱。擁擠沉澱：顆粒處?kù)痘ハ喔蓴_的沉澱（網(wǎng)狀沉澱）。一、懸浮顆粒在淨(jìng)水中的自由沉澱一般認(rèn)為，懸浮顆粒與器壁的距離大於50倍顆粒的直徑，同時(shí)體積濃度小於0.002時(shí)（5400mg/L），可認(rèn)為自由沉澱，此時(shí)的沉澱速度稱為自由沉澱速度。以球型顆粒為例，在水中作沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)將受重力、浮力、摩擦阻力三種力的作用。（一）顆粒的重力為：

F1=1/6

d3

sg

顆粒下沉的速度可得自牛頓第二定律：vs——顆粒下沉速度；m——顆粒的品質(zhì)；t——時(shí)間。

s——顆粒的密度；d—顆粒直徑；g—重力加速度。（二）顆粒的浮力為：F2=

1/6

d3

1g

1——水的密度。（三）摩擦阻力其值與顆粒在運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積A及動(dòng)壓1/2

vS2有關(guān)。

FD——顆粒在水中所受的阻力；cD——阻力係數(shù)；

1—水的密度；A—顆粒在運(yùn)動(dòng)方向垂直面上的投影面積d2/4；vS——流速（下沉速度）有：顆粒下沉?xí)r，起始沉速為零，故以加速度下沉，隨著vs增加，阻力也相應(yīng)增加，很快顆粒即等速下沉。dvs/dt=0上式可得均勻下沉速度vs,簡(jiǎn)稱沉速u

上式為沉速基本公式，式中雖不出現(xiàn)Re，但是，式中阻力係數(shù)cD卻與Re有關(guān)，Re=ud/

—水的運(yùn)動(dòng)粘度。阻力係數(shù)cD與雷諾數(shù)Re的關(guān)係通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，見(jiàn)圖：1.層流區(qū)Re≤1此時(shí)曲線傾角為45°層流區(qū)過(guò)渡區(qū)紊流區(qū)代入前式，得：這個(gè)公式為斯篤克斯公式,式中（因?yàn)閟s=

s/1比重），即顆粒越大、水溫越高，沉速u愈快.

—運(yùn)動(dòng)粘滯係數(shù)；ss—顆粒的比重。這個(gè)公式適用d≤0.1mm泥沙顆粒，Re在10-4~1之間。2.過(guò)渡區(qū)1≤Re≤5003.紊流區(qū)500≤Re≤105此時(shí)cD=0.4，代入公式，得到牛頓公式：這個(gè)公式適用d＞2mm的砂粒。給水沉澱池中的泥沙顆粒的沉澱一般屬於層流沉降狀況。給水處理主要研究對(duì)象是0.1mm以下的顆粒的去除問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用上，常常以沉速代表某一特點(diǎn)顆粒而無(wú)需求出顆粒的直徑。沙粒粒徑：d＞0.1mm

u＞7.5mm/s

去除容易

d=0.01mm

u=0.075mm/s

不易下沉去除

d=0.001mm

膠體，不能自行下沉

必須混凝去除此時(shí)取代入公式，得阿蘭公式：這個(gè)公式適用於d≤2mm的砂粒。2.過(guò)渡區(qū)1＜Re＜10003.紊流區(qū)1000＜Re＜25000此時(shí)cD=0.4，代入公式，得到牛頓公式：這個(gè)公式適用d＞2mm的砂粒。給水沉澱池中的泥沙顆粒的沉澱一般屬於層流沉降狀況。給水處理主要研究對(duì)象是0.1mm以下的顆粒的去除問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用上，常常以沉速代表某一特點(diǎn)顆粒而無(wú)需求出顆粒的直徑。沙粒粒徑：d＞0.1mm

u＞7.5mm/s

去除容易

d=0.01mm

u=0.075mm/s

不易下沉去除

d=0.001mm

膠體，不能自行下沉

必須混凝去除此時(shí)取代入公式，得阿蘭公式：這個(gè)公式適用於d≤2mm的砂粒。二、懸浮顆粒在淨(jìng)水中的擁擠沉澱

自由沉澱可以看成單個(gè)顆粒在無(wú)邊無(wú)際的水體中下沉，此時(shí)顆粒排擠開(kāi)同體積的水，水將以無(wú)限小的速度上升，當(dāng)大量顆粒在有限的水中下沉?xí)r，被排擠的水便有一定的速度，使顆粒所受到的摩擦阻力有所增加，顆粒處?kù)痘ハ喔蓴_狀態(tài)，此過(guò)程稱為擁擠沉澱，此時(shí)的沉澱速度稱為擁擠沉速。

一般講，當(dāng)原水含沙量增到一定數(shù)量，泥沙即處?kù)稉頂D沉澱狀態(tài)，含沙量再大時(shí)，再沉澱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生濁度相差懸殊的清水區(qū)和渾水區(qū)，兩區(qū)交界面清晰可見(jiàn)，稱為渾液面，該面緩緩下降，直至泥沙完全沉積為止。黃河高濁度水當(dāng)含沙量＞6kg/m3時(shí)，具有擁擠沉澱性質(zhì)；當(dāng)含沙量＞15~20kg/m3時(shí)，就出現(xiàn)清晰可見(jiàn)的渾液面。

交界面以下的顆粒均處?kù)稉頂D沉澱狀態(tài)，交界面下降的速度可理解為顆粒在互相干擾時(shí)的平均速度，即平均擁擠沉速。某一瞬時(shí)，沉澱管中按懸浮物濃度的分佈情況，可分為四個(gè)區(qū)：清水區(qū)A；濃度為C0的等濃度區(qū)B；過(guò)渡區(qū)C；濃縮區(qū)D。

隨時(shí)間增長(zhǎng)，交界面繼續(xù)下降，直至B、C兩個(gè)區(qū)消失，只剩A、D兩個(gè)區(qū)，D區(qū)高度也逐漸減小，設(shè)壓即時(shí)間t→

，最後壓實(shí)到H

為止。以交界面高度為縱坐標(biāo)，沉澱時(shí)間為橫坐標(biāo)，可得交界面沉降過(guò)程曲線。絮凝過(guò)程交界面等速下沉下降速度逐漸變小B區(qū)消失c-d為上凹的曲線，表明交界面下降的速度逐漸變小。此時(shí)B區(qū)以消失，故C點(diǎn)稱為沉降臨界點(diǎn)，相應(yīng)於C點(diǎn)的交界面下的濃度均大於C0。c-d段表示B、C、D三個(gè)區(qū)重合後沉降物壓實(shí)的過(guò)程，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，壓實(shí)變慢，最後壓實(shí)高度為H∞。a-b段為向下的曲線，可解釋為顆粒間的絮凝過(guò)程，由於顆粒凝聚變大，使下降速度逐漸變大。

b-c段為直線，表明交界面等速下降。

a-b曲線段一般較短，且有時(shí)不是很明顯，所以可以認(rèn)為是b-c直線段的延伸。絮凝過(guò)程交界面等速下沉下降速度逐漸變小B區(qū)消失

該式的含義是：高度為Ht，均勻濃度為Ct的沉澱管中所含懸浮物遇原水高度H0均勻濃度為C0的沉澱管中所含懸浮物濃量是相等的。曲線a′—

Ct—d所虛擬的沉澱管懸浮物擁擠下沉曲線。這條曲線與沉澱管中懸浮物下沉曲線在Ct點(diǎn)以前（即t時(shí)間以前）是不一致的，但在Ct點(diǎn)以後（t時(shí)間以後）兩曲線重合。作Ct點(diǎn)切線目的，就是為了求任意時(shí)間內(nèi)交界面下沉速度。這條切線斜率即表示濃度為Ct的交界面下沉速度：

由上圖曲線可知，a-c段的懸浮物濃度為C0，c-d段濃度均大於C0，設(shè)在c-d曲線上任意一點(diǎn)Ct(Ct>C0)作切線與縱坐標(biāo)相交於a′點(diǎn)，高度為Ht，按肯奇沉澱理論可得：在a-c段，因切線就是a-c直線本身，Ht=H0,故Ct=C0。由於a-c線斜率不變，說(shuō)明渾液面等速下沉。當(dāng)壓縮到H

高度後，斜率為0。即vt=0，說(shuō)明懸浮物不在壓縮，此時(shí)Ct=C

（壓縮濃度）。如同樣的水樣，用不同高度的水深作實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在不同沉澱高度H1及H2時(shí)，兩條沉澱過(guò)程線之間存在著相似關(guān)係：

說(shuō)明當(dāng)原水濃度相同時(shí)，A、B區(qū)交界的渾液面的下沉速度是不變的，但由於沉澱水深大時(shí)，壓實(shí)區(qū)也較厚，最後沉澱物的壓實(shí)要比沉澱水深低時(shí)壓實(shí)的密實(shí)些。由於這種沉澱過(guò)程與沉澱高度無(wú)關(guān)的現(xiàn)象，使有可能用較短的沉澱管作實(shí)驗(yàn)，來(lái)推測(cè)沉澱的效果。A、B交界面的高度0tp1p2Q2Q1H1H2§3-3平流沉澱池平流沉澱池在運(yùn)行時(shí)，由於受到各種因素的影響池中實(shí)際水流情況以及顆粒雜質(zhì)的沉降過(guò)程是十分複雜的，為了使問(wèn)題得到適當(dāng)簡(jiǎn)化，便於突出主要矛盾，暫將一些次要因素去除，這樣就提出了關(guān)於理想沉澱池的概念。一、非絮凝性顆粒沉澱過(guò)程分析（理想沉澱池的沉澱原理）1.顆粒處?kù)蹲杂沙翝諣顟B(tài)。即在沉澱過(guò)程中顆粒之間互不干擾，不在凝聚和破碎，顆粒的大小、形狀和密度不變，因此顆粒沉速始終不變。2.水流沿著水準(zhǔn)方向流動(dòng)，在過(guò)水?dāng)嗝嫔?，各點(diǎn)流速相等。在流動(dòng)過(guò)程中，v始終不變。3.顆粒沉到池底即認(rèn)為已被去除。理想沉澱池應(yīng)符合以下三個(gè)假定：沉澱效率：式中：L—沉澱區(qū)的長(zhǎng)度；h0—沉澱區(qū)的水深；

V—水準(zhǔn)流速；B—沉澱區(qū)的寬度；

A—沉澱區(qū)的面積；ui—小於截流速度的沉速（截流沉速）。q—表面負(fù)荷率（單位面積沉澱區(qū)單位時(shí)間所沉澱的水量）；

E—沉澱效率?！馚AB′A′u0uibmvv●b′△ABB′～△Abb′相似同樣所以Bh0v=Q水的流量；BL=A沉澱區(qū)平面面積；Q/A—

單位面積沉澱區(qū)所沉澱的水流量，稱沉澱池的表面負(fù)荷（過(guò)流率）

理想沉澱池的表面負(fù)荷就是它的截流沉速，反應(yīng)了能全部去除的顆粒中的最小顆粒沉速。由上述可知，渾水在理想沉澱池中的沉澱效率只與沉澱池的表面負(fù)荷率有關(guān)，而與其他因素（水深、池長(zhǎng)、水準(zhǔn)流速、沉澱時(shí)間）無(wú)關(guān)，這一結(jié)論抓住了沉澱池的主要矛盾，闡明了決定沉澱效率的主要因素反應(yīng)了下列兩個(gè)問(wèn)題：（1）當(dāng)E一定時(shí)ui越大，q也越高，亦即產(chǎn)水量越大，或當(dāng)Q、A不變時(shí)ui越大、E越高。

ui的大小與混凝效果有關(guān)，因此，生產(chǎn)上一定要重視絮凝工藝。（2）ui一定，A增加、E提高。當(dāng)W（容積）一定時(shí)，池深淺些，則表面積大些，沉澱效率可以高些，此即“淺池理論”，斜板、斜管沉澱池的發(fā)展即基於此理論。

設(shè)P1為所有小於ui的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率，顯然dpi為具有沉速ui的一種顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率。按：式中：p0—所有沉速小於理想沉澱池截留沉速u0的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率；u0—理想沉澱池的截留沉速；

ui—小於截留沉速的顆粒沉速；

pi—所有沉速小於ui的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率；dpi—具有沉速為ui的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率。

能夠在沉澱池中下沉的這種具有沉速ui的顆粒占原水中全部顆粒重量百分率應(yīng)為：ui/u0·dpi，因此所有能夠在沉澱池中下沉的，沉速小於u0的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率及其去除率應(yīng)為：

另外，沉速大於和等於u0的顆粒已經(jīng)全部下沉，其去除率應(yīng)為（1-p0）,因理想沉澱池總的去除率，即沉澱池效率p為：

以上的討論是理想沉澱池中顆粒沉澱狀況，儘管與實(shí)際工作情況並不相符，而理想沉澱池的理論仍可反應(yīng)顆粒在動(dòng)水中沉降的某些規(guī)律。對(duì)研究和發(fā)展沉澱工藝，具有一定的實(shí)際意義，後面的斜板、斜管沉澱池的工藝即基於理想沉澱池理論。如圖：原水中各種顆粒的數(shù)量特性。橫坐標(biāo)表示顆粒的沉速ui用以反應(yīng)顆粒的大小；縱坐標(biāo)P表示所有小於和等於ui的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率。020406080100002004006008010012014P沉速（cm/s）dpiuiu0p0積累曲線二、凝聚性顆粒沉澱過(guò)程的分析

在分析凝聚性顆粒沉澱過(guò)程時(shí)，可採(cǎi)用沉澱實(shí)驗(yàn)筒。筒長(zhǎng)儘量接近實(shí)際沉澱池長(zhǎng)度，一般可採(cǎi)用2-3米，直徑不小於100毫米，設(shè)5～6個(gè)取樣口。將各深度處的顆粒去除百分?jǐn)?shù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)繪在座標(biāo)紙上（t、p），把去除百分比相同的點(diǎn)p連成光滑曲線，稱為“去除百分?jǐn)?shù)等值線”。這些“去除百分?jǐn)?shù)等值線”代表著：對(duì)應(yīng)所指明去除百分?jǐn)?shù)時(shí)，取出水樣中不復(fù)存在的顆粒的最遠(yuǎn)沉降途徑。渾度與時(shí)間的比值則為指明去除百分?jǐn)?shù)時(shí)的顆粒的最小平均沉速。

凝聚性顆粒的去除百分?jǐn)?shù)可以從圖上算出，如：當(dāng)沉降為t0時(shí)，其相應(yīng)的沉速，亦即表面負(fù)荷uo=h/t0。為方便起見(jiàn)，時(shí)間一般選在曲線與橫坐標(biāo)相交處。按前面所介紹凡沉速等於或大於uo的顆粒能全部沉掉，而沉速小於uo的顆粒則按照u/uo比值僅僅部分地沉掉。沉降時(shí)間為t0時(shí)，相鄰兩根曲線所表示的數(shù)值之間的差別，反映出同一時(shí)間、不同深度的去除百分?jǐn)?shù)的差別。說(shuō)明有這樣一部分顆粒對(duì)於上面一條曲線來(lái)說(shuō)，已認(rèn)為沉降下去了，而對(duì)下麵一條曲線來(lái)說(shuō)，則認(rèn)為尚未沉降下去?；蛘哒f(shuō)這部分顆粒正介於兩曲線之間，其平均流速等於其平均高度除以時(shí)間t0，其數(shù)量即為兩曲線所表示的數(shù)值之差。這些顆粒正是小於uo的顆粒。根據(jù)以上分析，對(duì)於某以表面負(fù)荷而言，按此圖所示的凝聚性顆粒百分?jǐn)?shù)等值曲線，可以得出總的去除百分?jǐn)?shù)：式中：p2—表示沉降高度h，沉降時(shí)間t0時(shí)的去除分?jǐn)?shù)，並且是沉速等於或大於u0的已全部沉降掉的顆粒的去除分?jǐn)?shù)。h1—表示時(shí)間t0時(shí)，曲線p2與p3之間的中點(diǎn)高度；h2—表示時(shí)間t0時(shí)，曲線p3與p4之間的中點(diǎn)高度；h3—表示時(shí)間t0時(shí)，曲線p4與p5之間的中點(diǎn)高度；

上述方法是在靜止條件下進(jìn)行的。應(yīng)用於生產(chǎn)中實(shí)際沉澱池，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，表面負(fù)荷和停留時(shí)間應(yīng)乘以經(jīng)驗(yàn)係數(shù)。三、影響平流沉澱池沉澱效果的因素1、進(jìn)水的影響水流經(jīng)進(jìn)水穿孔板孔眼的流速0.1～0.2m/s,較池中水流速3～20m/s高出很多，所以進(jìn)池水流有很大的功能，它能在池內(nèi)持續(xù)很長(zhǎng)距離才逐漸消失，這種射流加劇水的紊動(dòng)，從而影響沉澱效果。影響距離可達(dá)數(shù)米至數(shù)十米之遙。在沉澱池的末端，以水流的出水溢流堰頂為軸心向上形成出流水舌，細(xì)粒雜質(zhì)在出流水舌夾帶下能隨水流流出池外，從而使沉澱效果降低。2、異重流的影響渾水進(jìn)入沉澱池後，因水中顆粒雜質(zhì)不斷沉澱而逐漸變清，流出沉澱池的水中渾水物質(zhì)的含量已經(jīng)很少，渾水和清水的比重是不同的。即進(jìn)入沉澱池渾水的比重比流出沉澱池清水的比重大。比重大的渾水進(jìn)沉澱池後，在重力作用下會(huì)潛入池的底部流動(dòng)，形成所謂的渾水異重流。此外，水的比重與溫度有關(guān)，當(dāng)進(jìn)水溫度較池內(nèi)水溫高時(shí)，進(jìn)水有可能趨向池表流動(dòng)，形成溫度異重流，當(dāng)進(jìn)水溫度較池水溫度低時(shí)，將會(huì)加劇渾水異重流。3、水流紊動(dòng)性和穩(wěn)定性對(duì)沉澱效果的影響水的紊動(dòng)性以雷諾數(shù)Re判別渾水異重流是平流沉澱池中的基本現(xiàn)象之一，當(dāng)進(jìn)池渾水的濃度高時(shí)異重流的現(xiàn)象就明顯一些，進(jìn)池渾水的濃度低時(shí)，異重流現(xiàn)象就不如濃度高時(shí)明顯。

—水的流速；R—水力半徑；

—水的運(yùn)動(dòng)拈滯係數(shù)。一般認(rèn)為，在明渠流中，Re＞500時(shí)，水流是紊流狀態(tài)，平流沉澱池中水流的Re一般為4000～15000，屬紊流狀態(tài)。此時(shí)水流除水準(zhǔn)流速外，尚有上、下、左、右的脈動(dòng)分速，且伴有小的渦流體，對(duì)水中雜質(zhì)顆粒的沉降是有影響的，因此，在沉澱池中，通常要求降低雷諾數(shù)以利於顆粒沉降。Fr高，慣性力作用相對(duì)增加，重力相對(duì)減少。水流對(duì)溫差、密度異重流及風(fēng)浪等影響的抵抗的能力強(qiáng)，使沉澱池中的水流流型保持穩(wěn)定，一般認(rèn)為平流沉澱池中Fr＞10-5。在沉澱池中，降低Re和提高Fr的有效措施是減小水力半徑R，平流沉澱池的縱向分隔及斜板、斜管沉澱池都能達(dá)到上述目的。水的穩(wěn)定性以費(fèi)勞德數(shù)判別R—水力半徑；—水準(zhǔn)流速；g—重力加速度。

在沉澱池中，增大

，一方面提高Re，加強(qiáng)水力的紊動(dòng)性而不利於沉澱，但另一方面也提高了Fr，而加強(qiáng)了水的穩(wěn)定性，從而有利於沉澱效果的提高。所以，

可在很寬的範(fàn)圍內(nèi)選取，而不至於對(duì)沉澱效果有明顯的影響。我國(guó)各地一般=10～25mm/s,最高可達(dá)30～50mm/s。

4、絮凝過(guò)程的影響

對(duì)於混凝沉澱池，雜質(zhì)顆粒的絮凝過(guò)程在沉澱池內(nèi)仍繼續(xù)進(jìn)行。如前所述，池內(nèi)的水流流速的分佈實(shí)際上是不均勻的，水流存在的速度梯度將引起顆粒相互碰撞而促進(jìn)絮凝。

此外，水中絮凝顆粒的大小也是不均勻的，它們將具有不同的沉速，沉速大的顆粒在沉降過(guò)程中能追上沉速小的顆粒而引起碰撞和絮凝。水在池內(nèi)時(shí)間愈長(zhǎng)，由速度梯度引起的絮凝便進(jìn)行的愈完善，說(shuō)明沉澱時(shí)間對(duì)沉澱效果是有影響的；池內(nèi)的水深愈大，顆粒沉速不同引起的絮凝也進(jìn)行的愈完善，所以沉澱池的水深對(duì)混凝效果也是有影響的。

因此，實(shí)際生產(chǎn)性沉澱池的沉澱時(shí)間和水深均影響沉澱效果。5、其他影響因素

平流沉澱池有時(shí)作成回流式這時(shí)在水流轉(zhuǎn)彎區(qū)，因有時(shí)在池中設(shè)有支柱、刮泥桁架等障礙物，也會(huì)加強(qiáng)水流局部紊動(dòng)性。有時(shí)由於池面風(fēng)吹或配水不均也會(huì)在池內(nèi)形成偏流、短流現(xiàn)象，使實(shí)際沉澱時(shí)間大大縮短，所有這些均使沉澱池的沉澱效果降低。四、平流沉澱池的構(gòu)造（一）進(jìn)水區(qū)進(jìn)水區(qū)的作用是使水流均勻地分佈在整個(gè)進(jìn)水的截面上，並儘量減少擾動(dòng)。1.穿孔配水牆一般在絮凝池和沉澱池之間設(shè)置穿孔花牆分佈進(jìn)池渾水。配水孔眼直徑取100mm左右，在沉澱區(qū)均勻分佈，以求將渾水在寬度和深度兩個(gè)方向上都能均勻分配。

孔眼的總面積由孔眼中的水流速度決定，孔眼速度

大，配水均勻性好，但大顆粒絮凝體經(jīng)過(guò)孔眼會(huì)被打碎，相反地，

選小，配水均勻性差，但絮凝體被破壞就輕些，所以≯0.15~0.2M/S。

穿孔配水花牆2.淹沒(méi)堰配水裝置淹沒(méi)堰頂位於池內(nèi)水面以下的距離按進(jìn)水流速0.05m/s計(jì)算。淹沒(méi)堰後設(shè)一消能檔板，使水向下擴(kuò)散並沿池下部以渾水異重流方式流向末端，這種配水裝置能使進(jìn)池渾水沿池寬方向均勻分佈，進(jìn)水甚小，絮凝顆粒不會(huì)被打碎，進(jìn)水因檔板消能，使進(jìn)水影響大為減輕，經(jīng)生產(chǎn)使用效果很好。(二)沉澱區(qū)採(cǎi)用導(dǎo)流牆對(duì)平流沉澱池進(jìn)行縱向分格可以減小水力半徑R達(dá)到改善水流條件的目的。沉澱池的高度與其前後有關(guān)淨(jìng)水構(gòu)築物的高程佈置有關(guān)，一般約3~4米，沉澱區(qū)的長(zhǎng)度L決定於水準(zhǔn)流速

和停留時(shí)間T，即：L=

T

沉澱池的寬度決定於流量Q、池深H和水準(zhǔn)流速

即：B=Q/H

沉澱區(qū)的L、B、H之間互相關(guān)聯(lián)，為獲得良好的效果，沉澱池應(yīng)具有合理的構(gòu)造形式，一般認(rèn)為狹長(zhǎng)型較好。長(zhǎng)寬比：h—堰前水深（以米計(jì)）。長(zhǎng)深比：寬深比：（三）出水區(qū)1、溢流堰出水出水溢流堰頂要十分平整，保證在池寬方向上能均勻出流水，溢流堰如不平，會(huì)使出水不均，進(jìn)而影響池內(nèi)水流的均勻性。將溢流堰作成鋸齒形狀，即由許多小的三角堰組成，這樣就能增大堰前水深，使堰頂不平引起的出水不均勻程度減輕，堰口夾角一般為60°～90°，對(duì)90°的三加薄壁堰出水的流量為：2、齒型溢流堰出水3、不淹沒(méi)孔口出水不淹沒(méi)孔口出水，在出水槽壁上設(shè)一排孔口，孔口設(shè)於沉澱池水面以下，而位於出水槽水面以上，這種出水裝置比溢流堰出水要均勻一些，一個(gè)孔口的出流量為：

0—每個(gè)孔口面積。Q正比與h1/2；孔口流速0.6~0.7m/s；d=20~30mm。（m/s）4、淹沒(méi)孔口出水若出水槽壁上孔口的位置沒(méi)於槽口水面以下，在水面以下12~15cm,便是淹沒(méi)孔口出水。

h為孔口前後的標(biāo)高差，這樣每個(gè)孔口的出水量只與孔口前後的水位差有關(guān)，而與孔口的位置無(wú)關(guān)。所以，淹沒(méi)孔口出水時(shí)，孔口的位置不平，對(duì)出水的均勻性沒(méi)有影響，這是比溢流堰出水優(yōu)越的方面，擔(dān)當(dāng)孔口後出水槽中的水面有較大坡降時(shí)，出水的均勻性便受到影響，是其缺點(diǎn)。

沉澱池出水時(shí)，會(huì)在出水堰（或孔）前形成一個(gè)出流水舌，將未沉下的細(xì)粒雜質(zhì)帶出池外，出水單寬流量愈大，出流水舌的影響就愈大，一般出水單寬流量為5~6l/s.m為宜，最好2~3l/s.m。

當(dāng)單寬流量過(guò)大時(shí)，可在池後部設(shè)幾條出水槽，這樣就能大大地降低出水的單寬流量，能減小出水時(shí)向上的流速，提高出水水質(zhì)。（四）存泥區(qū)和排泥措施要求：1、池底做成向前傾斜的i=0.02坡度；2、在池底中部或一側(cè)蛇排泥溝，排泥溝i=0.05橫坡，池前設(shè)排泥鬥，鬥底設(shè)排泥管通向室外下水道，為避免堵塞，排泥管徑≮200~300mm，排泥管底端設(shè)底閥或閥門，當(dāng)池內(nèi)集泥過(guò)厚時(shí)，需停池進(jìn)行排泥，排泥時(shí)打開(kāi)排泥管上的閥門，將池內(nèi)水放空，然後用人力以壓力水槍沖刷沉泥，直至全部積泥鏡排泥管排出為止。3、人工排泥一次需一天，一年需排除一至數(shù)次。4、沉泥在池中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間濃縮後，濃度可達(dá)400kg/m3。1、人工排泥2、鬥底排泥前部池底設(shè)置許多排泥鬥，可在不停水的情況下進(jìn)行排泥，排泥鬥壁傾角為30°~45°，每個(gè)鬥底都有排泥管，管上設(shè)閥門或底閥。定期開(kāi)啟閥門，可