水中悬浮物质可通过颗粒和水的密度差，在重力作用下进行分离。一般来说，20－100Pm以卜的颗粒可以直接用沉淀法去除，但较小的颗粒，特别是胶体微粒（109－106m）却不能，因为它们的自然沉速太慢了，需采取一些措施或用别的方法才能去除。这些措施和方法有混凝、沉淀、澄清、过滤和气浮等。
l）沉淀
（1）沉淀理论基础。悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特征，可分为自由沉降、絮凝沉降、拥挤沉降（成层沉降）和压缩沉降4种基本类型。
1．自由沉降。颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受于扰。沉砂池以及在初次沉淀池内的初期沉降就属这种类型。颗粒在静水中受到两个基本力的作用：一个是重力，另一个是水对它的浮力。两个力的方向相反，因此颗粒所受的净作用力是这两个力的差，即为颗粒沉降的推动力。当颗粒下沉时，立即会受到阻力作用，当推动力和阻力达到平衡时，颗粒将以等速下沉。如果颗粒是均质球形，在层流区，颗粒物的沉降速度就符合StokeS公式。
由于在水处理中遇到的颗粒形状、大小、密度各不相同，因此要用沉降速度公式来计算真实颗粒的沉降速度是困难的。在实际应用中，一般通过沉淀试验来判定水样的沉降性能。】
Ⅱ．絮凝沉降。在沉降过程中各颗粒之间能互相釉结，其尺寸、质量会随深度的增大而逐渐变大，沉速亦随深度而增加。在混凝沉淀池以及初次沉淀池的后期和二次沉淀池中初期的沉降即属于此种类型。
絮凝沉降的特征也可以通过沉淀试验确定。试验用的沉淀柱高度应当与拟采用的实际沉降设备的高度相同，而巨要尽量避免剧烈搅动而使已凝聚颗粒破碎，影响沉淀效果。
Ⅲ．拥挤沉降。颗粒在水中的浓度较大时，各颗粒间互相靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的于扰，但颗粒间的相对位置不变，作为一个整体面成层下降。从而，在清水和浑水之间形成明显的界面，沉降过程实际上就是这个界面的下沉过程。高浊度水的沉淀以及二次沉淀池后期的沉降通常属于这一类型。当浑液面以等速沉降至一定高度后，沉速逐渐减慢。从等速沉降转人降速沉降的一点称为临界点。临界点前为拥挤沉降区，临界点后则进人压缩沉降区的范围。
Ⅳ．压缩沉降。颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，是颗粒群被压缩。这种沉降往往发生在沉淀池底部的污泥斗中或污泥浓缩池内。
理想沉淀池。Hazen和Camp首先提出了理想沉淀池这一概念，他们假定：①沉淀池中各过水断面上各点的流速均相同；②在沉降过程中悬浮颗粒以等速下沉，颗粒的水平分速等于水流速度；③悬浮颗粒落到池底后不再浮起，就认为已被除去。
（2）普通沉淀池。按照池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和辐流式3种。
1．平流式沉淀池。平流式沉淀池是早和常用的形式，尤其在较大流量的水处理厂中。它是一个长矩形的池子，水通过进水槽流人池内，经挡板稳流后均匀地分布在池子的整个宽度上。水在池内缓慢流动，水中悬浮物逐渐沉向池底。清水溢过沉淀池末端的溢流堰，经出水槽排出池外。
Ⅱ．竖流式沉淀池。坚流式沉淀池的平面形状一般做成圆形或方形。水由中心管的下口进人池中，通过反射板的拦阻向四周分布于整个水平断面上，缓缓向上流动。水中的悬浮颗粒也随之上升，但同时它又受重力作用而有下沉的趋势。那些重力下沉速度超过上升流速的颗粒就沉降到污泥斗中，澄清后的水由池子四周的堰口溢出池外。污泥斗靠静水压头排泥，不必装设排泥机械。
Ⅲ．辐流式沉淀池。辐流式沉淀池是直径较大、水深相对较浅的圆形池子。它的直径一般在20－30m以上，大可达100m，池深约2．5－5m，适用于大型水厂。在中央进水的辐流式沉淀池中，水由中心管管壁上的孔口流人，在穿孔挡板的作用下，均匀地沿池子半径向四周辐射流动。由于水断面不断增大，因此流速逐渐变小，颗粒的沉降轨迹是向下弯的曲线，可使更多的颗粒沉人池底。澄清后的水从设在池壁顶端的锯齿形堰口溢出，通过水槽流出池外。
（3）斜板斜管沉淀池。普通沉淀池的主要缺点在于悬浮物质的去除率不高（一般只有40％－70％）和体积庞大、占地面积多。通过投加混凝剂、助凝剂等化学药剂以改善悬浮物的沉降性能或者改进沉淀池的结构可以克服这些缺点。
1．浅池沉降原理。在理想沉淀池中，若将水深为H的沉淀池分隔成n个水深为H／n的沉淀池，则当沉淀区长度为原来长度的1砌时，就可处理与原来相同的水量，并达到相同的处理效果。因而减少沉淀池的体积，沉淀效率，也就是沉淀池越浅，就越能缩短沉淀时间。这就是浅池沉降原理。
Ⅱ．构造。根据水流和泥流的相对方向，可将斜板斜管沉淀池分为异向流（逆向流）、同向流和侧向流（横向流尸种类型，其中以异向流应用广泛。
（4）浓悬浮液沉淀池。在水处理过程中，用于处理高浊度水的沉淀池或活性污泥法处理系统内的二次沉淀池以及用于污泥浓缩的浓缩池，它们在构造上与一般沉淀池相同，但在运行上有自己的特点。由于进水中不断带人新的悬浮物，为了使泥水交界面不致上升，影响出水水质，或者由于回流工艺的设计要求，需要连续地从池底排出经过浓缩的污泥。在这种沉淀池里，同时起着水的澄清和污泥浓缩的作用。
2）混凝
水和废水中常常会有自然沉降法不能除去的悬浮微粒和胶体污染物。对于这类原水，首先投加化学药剂来破坏胶体和悬浮微粒在水中形成的稳定分散系，使其凝集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后才能用重力沉降法分离。这一过程包括凝聚和絮凝两个步骤，凝聚是指使胶体脱稳并聚集为微絮粒的过程，而絮凝则指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。二者统称为混凝。
（1）混凝过程的理论基础。
I．胶体的稳定性和胶体结构。水中的同种胶体微粒带有同号电荷，在静电斥力的作用下，不易相互聚集，具有一定稳定性。
Ⅱ．胶体的脱稳和水的混凝机理。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳。使胶体脱稳的机理可归结为以下4种。
I）压缩双电层。当投人电解质后，水中与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加了。这些离子可与胶粒吸附的反离子发生交换或挤人吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低g电位，并使扩散层厚度缩小。这种作用称为压缩双电层。
Ⅱ）吸附电中和作用。吸附电中和作用是指胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分或全部电荷，减少了静电斥力，因而容易与其他颗粒接近而相互吸附。
Ⅲ）吸附架桥作用。如果投加的化学药剂是具有能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个异号胶粒上，胶粒间就能连结、团聚成絮凝体而被除去，这就是吸附架桥作用。
Ⅳ）网捕作用。向水中投加含金属离子的化学药剂后，由于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉降下来，这称为网捕作用。
在实际水处理过程中，上述4种机理往往是综合在一起发挥作用，只不过在某些条件下以某种作用为主而已。
（2）混凝剂、助凝剂及其作用。水处理中，使胶体微粒脱稳的电解质称为混凝剂，常用的混凝剂是铝盐和铁盐。
