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沉淀水处理的工作原理和效率

沉降是通过重力将悬浮固体从液体中分离出来。当固体和颗粒从液体悬浮液中脱落并沉降时，它们就变成了沉积物。这一过程通常被称为沉降，经常用于水和废水处理。

液体中的悬浮固体可以从细砂（>1000 nm）到胶体（1-1000 nm）。像细沙或淤泥这样的固体可能需要几秒钟到几分钟才能从液体悬浮液中沉淀出来。然而，细泥沙和胶体可能需要数周甚至数年才能自然脱离悬浮状态。

当然，公司和市政单位不能等待数年甚至数小时，让固体自然沉降。因此，使用澄清剂和化学品来提高沉降速度和效率。澄清池和化学品使您能够不断回收清洁的水，并处理从水中去除的固体。

混凝剂和聚合物絮凝剂是两种常用于辅助沉淀水处理的化学品。常见的阳离子混凝剂：聚二甲基二烯丙基氯化铵，絮凝剂：阳离子聚丙烯酰胺

澄清池，也称为沉淀池，采用机械方法连续去除沉淀的固体。这些澄清池包括增稠器、水平流池、径向流澄清池、斜板池、固体接触澄清池、压载沉淀池等。沉淀池和泻湖也可用于无机械强化的沉淀。

请注意，沉淀不是也不能用于所有水处理应用。了解废水的特性，以确定其是否是有效的处理过程，这一点至关重要。此外，您需要确定水处理的目标。

密度低于流体密度的固体将具有浮力，需要不同的去除过程，如溶解空气浮选。

此外，沉淀可能是需要的几个水处理步骤之一。例如，市政单位可能有生产饮用水的目标。因此，他们将在紫外线和反渗透等下游处理之前使用该工艺去除固体。而砂石骨料生产商可能只需要去除固体以重新使用或排放其水。

当使用沉淀作为水处理过程时，必须了解沉淀理论。简单地说，如果你把一个物体放到流体中，而它的密度大于流体，那么物体就会下沉。这就是为什么与砂粒相比，低密度胶体需要很长时间才能沉淀。物体下沉的速度称为沉降速度，我们称之为V。

可以用斯托克斯定律计算沉降速度。斯托克斯定律是一个计算粒子密度、流体密度、流体粘度、重力和粒子直径的公式。

需要注意的是，上面的斯托克斯定律公式假设悬浮颗粒是球形和固体。然而，悬浮固体通常是不规则的形状，其大小和密度也不尽相同。此外，悬浮固体受流动流体的速度和方向（流速）的影响。我们可以调整公式并添加形状因子来解释这些变量。然而，这篇文章侧重于沉淀的基础，所以我们不会讨论公式的变化。

根据固体的大小、物理特性和密度，有四种沉降过程。这些过程通常分为不受阻碍和受阻碍的沉降类别。

离散沉降是指悬浮固体浓度较低（约<1%v/v）的流体中颗粒的沉降。在此过程中，粒子独立沉降，与相邻粒子没有明显的相互作用。

絮凝沉降是指在沉降过程中絮凝或凝聚的颗粒。当颗粒聚集在一起（絮凝或聚结）时，它们会增加质量并更快沉降。这通常在颗粒浓度超过1%v/v时观察到。

随着固体浓度的增加，大约8%v/v，它们足够接近，从而影响相邻颗粒的沉降。这种接近导致被其他颗粒置换的流体的速度场重叠并阻碍沉降。该过程显示粒子保持其相对于其他粒子的位置，并以质量或区域的形式沉降。

当颗粒密度高到它们永久接触时，就会发生压缩沉降。这导致形成污泥层，其中下部颗粒层支撑上部颗粒层的重量。固体被重力压缩，从它们之间的孔隙中挤出水分。

通常使用烧杯试验来计算原水样品中悬浮颗粒的沉降速度。使用有刻度的圆柱形烧杯，计算颗粒从水柱顶部落下并在烧杯底部沉淀所需的时间。可以利用这些信息计算沉降速度。