天然水體和廢水中含有各種各樣的雜質(zhì)，如天然水體中含有大量細(xì)小的黏土顆粒，廢水中含有的藻類、細(xì)菌、細(xì)小的顆粒物等。這些雜質(zhì)按其尺寸可分為三類：懸浮物（>0.1μ m )、膠體（1nm~0.1μ m ）以及分子和離子（<1nm)。大部分懸浮顆?？赏ㄟ^(guò)顆粒與水的密度差，在外力（如重力、離心力、磁力等）的作用下進(jìn)行分離。依靠重力對(duì)水中的懸浮物顆粒進(jìn)行分離是廢水處理中一種重要的處理技術(shù)，在各類型的廢水處理系統(tǒng)中，重力分離幾乎是不可缺少的，并且是在同一系統(tǒng)中可能多次采用的單元操作，其分離原理是利用廢水中的懸浮物與廢水的相對(duì)密度不同，使懸浮物在重力的作用下沉降，從而達(dá)到與水分離的目的。

當(dāng)懸浮物的相對(duì)密度大于廢水的相對(duì)密度時(shí)，在重力作用下，懸浮物下沉形成沉淀物，稱之為沉降或沉淀。這種方法簡(jiǎn)單易行，一般適用于去除20~100μ m 以上的顆粒。當(dāng)懸浮物的相對(duì)密度小于廢水的相對(duì)密度時(shí)，懸浮物上浮到水面，稱之為自然上浮（或重力浮選）。若懸浮物的相對(duì)密度與廢水的相對(duì)密度接近時(shí)，必須通入空氣或藥劑進(jìn)行機(jī)械攪拌，形成大量氣泡，將懸浮物帶至水面，這種強(qiáng)制上浮又稱氣浮或浮選。膠體不能直接用沉淀法去除，需要經(jīng)混凝處理后，使顆粒尺寸變大，才能通過(guò)沉淀法去除。

沉淀的原理與分類：

重力沉降法是利用沉淀作用分離廢水中懸浮固體的既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)的方法，可去除廢水中的砂粒、化學(xué)沉降物、化學(xué)混凝處理所形成的化學(xué)絮凝體和生物處理所形成的生物污泥，既可作為化學(xué)處理和生物處理的預(yù)處理，也可以用于化學(xué)處理或生物處理后分離化學(xué)沉淀物、活性污泥或生物膜，還可以用于污泥的濃縮脫水和灌溉農(nóng)田前作灌前處理。

根據(jù)廢水中懸浮顆粒的濃度高低和絮凝性能的強(qiáng)弱，沉淀可分為四種基本類。

(1）自由沉淀

也稱離散沉淀。顆粒在沉淀過(guò)程中呈離散狀態(tài)，互不干擾，其形狀、尺寸、密度等均在沉淀過(guò)程中不發(fā)生改變，下沉速度恒定。自由沉淀是一種無(wú)絮凝傾向或弱絮凝傾向的固體顆粒在稀溶液中沉淀。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在廢水處理工藝中的沉砂池和初沉池的前期。

（2）絮凝沉淀

當(dāng)水中懸浮顆粒濃度不高，但具有絮凝性時(shí)，在沉淀過(guò)程中，顆粒相互干擾，其尺寸、質(zhì)量均會(huì)隨沉淀深度的增加而增大，沉速亦隨深度而增加。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在廢水處理工藝中的初沉池后期、二沉池前期以及給水處理工藝中的混凝沉淀單元。

（3）擁擠沉淀

也稱分層沉淀、成層沉淀、集團(tuán)沉淀。當(dāng)懸浮顆粒濃度較大時(shí)，每個(gè)顆粒在下沉過(guò)程中都要受到周圍其他顆粒的干擾，在清水與渾水之間形成明顯的交界面，但相對(duì)位置不變而成為一個(gè)整體覆蓋層并逐漸向下移動(dòng)。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在高濁水的沉淀單元、活性污泥的二沉池等。

(4）壓縮沉淀

當(dāng)懸浮顆粒濃度很高時(shí)，顆粒相互接觸，相互支撐，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間的水被擠出界面，顆粒群被壓縮。這種現(xiàn)象發(fā)生在沉淀池底部。

以上四種沉淀類型中，自由沉淀是沉淀法的基礎(chǔ)，沉淀池的理論分析與設(shè)計(jì)都是基于自由沉淀的。

水處理中遇到的大多數(shù)顆粒，如給水處理中的礬花、污水中的許多懸浮物質(zhì)、活性污泥等，都屬于絮凝性顆粒。由于絮凝沉淀的顆粒沉速在沉淀過(guò)程中逐漸加快，其顆粒的去除率略高于自由沉淀。對(duì)于絮凝沉淀，一般仍按自由沉淀理論對(duì)沉淀池進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。

擁擠沉淀理論在給水處理中主要用于高濁度水源水（如黃河水）的預(yù)沉淀。壓縮沉淀主要用于污泥濃縮池的設(shè)計(jì)。在有關(guān)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要增加固體通量設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)體現(xiàn)擁擠沉淀和壓縮沉淀對(duì)沉淀池的設(shè)計(jì)要求。

此外，近年來(lái)在國(guó)外的水處理中還發(fā)展了一種壓重沉淀法（ ballasted flocculent settling )。該工藝是在混凝過(guò)程中向水中加入一定量的沉淀核心，一般用0.1mm左右的細(xì)砂，以形成很重的礬花絮體，在后續(xù)的沉淀池可以高速沉淀分離。沉泥中所含細(xì)砂經(jīng)過(guò)水力旋流分離器分離后再重復(fù)使用。

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