成層沉澱實驗指導書

一、成層沉澱實驗指（zhǐ）導書-實驗目的
1.加深對成層（céng）沉（chén）澱的特（tè）點，基本概（gài）念及沉澱規律的理解。
2.掌握成沉沉澱的實驗（yàn）方法，並對實驗數（shù）據進行分析（xī）整理，繪（huì）製靜沉曲線。
3.通過實驗（yàn）確定某汙水曝氣池（chí）混合液的靜沉曲（qǔ）線，並為設（shè）計澄清（qīng）濃縮池提供必要的設計參數。
二、實驗原（yuán）理
進入沉（chén）澱池（chí）的混合液，在重力作用下進行泥水分離，汙泥下沉，清（qīng）水上升，最終經過等濃區後清水區出流。因此，為了滿足（zú）澄清（qīng）的要（yào）求，即出流水（shuǐ）不帶走懸（xuán）浮物，水流上升速度v一定要（yào）小於或等於等濃區汙泥沉降u,即v=Q/A≤u，在工程應用（yòng）中，該式常寫成
A=aQ/u
Q：處理水量，

u：等濃區汙泥沉速，m/h
A：沉澱池按沉清要求的平麵麵積,

a：修正係數,a=1.05-1.2
進入沉澱池後（hòu）分離出來的汙泥，從上至下逐（zhú）漸濃縮，最後由池底排出（chū），這一過程通過（guò）兩種作用完成：一是重力作用下形成靜沉固體通量G

,其值取決於（yú）每一段麵處汙泥濃度（dù）C

及汙泥沉速（sù）u

,即G

；二是連（lián）續排泥造成汙泥下降（jiàng），形成排（pái）泥（ní）固體通量G

,其值取決於每一（yī）斷麵處汙泥濃度（dù）Ci和由於排泥而造成的泥麵下（xià）沉速度v

v：排泥時泥麵下沉速度

：回流汙泥量
汙泥在（zài）沉澱池內單位時間，單位麵（miàn）積下沉的汙泥（ní）量，取決於汙泥性能

和運（yùn）行條件

，即固體通量

，極（jí）限固（gù）體通量，當進入沉（chén）澱池的進泥銅梁G

大於極限固體通量時，汙泥在下（xià）沉到該斷麵時，多餘汙泥（ní）將於此斷麵處積累（lèi）。長此下去，回流汙泥不（bú）僅達不到應有的濃度，池內（nèi）泥麵反而上升，最後隨水流流（liú）出。因此按濃度要求，沉澱池設計應滿足

：進泥通量
Q：處理水量，

R：回流比
C

：曝氣池混（hún）合液汙泥質量濃度

：極限固體通量（liàng），

A：沉澱池按弄所要求的（de）平麵麵積，

澄清濃縮（suō）池在（zài）連續穩（wěn）定運行（háng）中，池內可分（fèn）為四區，5－1所示。池內汙泥濃度沿著池（chí）高的分布狀況如圖（tú）5-2。

1.加（jiā）速段（ab段）
汙泥絮凝區（qū），此段時間很短，曲線（xiàn）略向下（xià）彎曲，這是渾液（yè）麵（miàn）形（xíng）成的過程，反映了顆粒絮凝性能。
2.等速沉澱階段（bc段）
實（shí）驗開始時，沉澱柱上端出（chū）現一清晰的（de）泥（ní）—水界麵並等速下沉。這是由於懸浮顆粒的相互牽製和強（qiáng）烈幹擾，均衡了他們各自的沉（chén）澱（diàn）速度，使顆粒群體以共同（tóng）幹擾後的速度下沉。此
時，汙泥濃（nóng）度不（bú）變，汙泥顆粒是（shì）等速沉降，它不因沉澱（diàn）曆時的不同而（ér）變化。表現為沉澱過程線上的（de）bc段，是一斜率不變（biàn）的直線，故稱為等速沉澱段。
3．過渡段段（cd段）
過渡段又稱變濃區，此段為汙泥等濃（nóng）區（qū）向壓縮區的過（guò）渡段，其（qí）中（zhōng）既有懸浮物的幹（gàn）擾沉澱，也有懸浮物的擠壓脫水作用，在沉澱過程線上，是cd間所表現出的彎曲段，即沉速逐漸減小此時等濃區消失，故c點又稱為沉層沉澱臨界點。
4．壓縮階段（cd段）
當汙泥（ní）濃度進（jìn）一步（bù）增大後，顆（kē）粒間相互直接接觸，機械支托，形成鬆散的網狀結構，在壓力作（zuò）用（yòng）下（xià）顆粒重新排列組合，他攜帶的水分子（zǐ）也從（cóng）網中脫出，這就是壓縮（suō）過程，此過程也是等速沉澱過程。
三、步驟及記錄
1.將取自（zì）處（chù）理廠（chǎng）活（huó）性汙泥曝氣池內正常運行的混合液，放入水池，攪拌均勻，同時取樣測定其原汙泥混合液的濃度MLSS值。
2.在（zài）原水箱中用（yòng）活性汙泥水配製MLSS為3.0g/L左右的混合（hé）液50L，攪拌均（jun1）勻後用泵打入沉澱柱。當柱中水位上升到高於底部（bù）法蘭盤平齊處1m時，手動停泵同時關閉（bì）閥門。
3.每隔1min讀數一次，讀出泥水界麵沉降（jiàng）距（jù）離。讓水樣靜沉，前期以1-2min為間隔，後期（qī）以5-10min為間隔，記錄液麵的沉澱位置。
相關數據記錄入表
成沉沉澱記錄入表。

沉澱（diàn）時間/min	渾（hún）液麵位置/cm	渾液麵高度/cm
0	50	100
2	55	95
4	62.5	87.5
6	72	78
8	79	71
10	86.5	63.5
12	93	57
14	97	53
16	102	48
18	105	45
20	107	43
22	109.5	40.5
24	112	38
26	113.5	36.5
28	115	35
30	116	34
32	117.5	32.5
34	118	32
36	119	31
38	120	30
40	121	29

4. 當泥水界麵沉降距離5min內小於2cm時停止讀數，然後打開底閥排泥水（shuǐ），並將自來水打入柱中清洗（xǐ）。
5.再按（àn）MLSS為4.0，5.0，6.0，7.0，8.0g/L配製混合液，分別（bié）重複前述實驗。
四、實驗基本參數（shù）整理
1.在界麵（miàn）高度與時間關係曲（qǔ）線上繪（huì）製出所有（yǒu）濃度（dù）的成沉沉澱曲（qǔ）線的（de）直線部（bù）分。

2.利用界麵高度-時間曲線（xiàn）的直（zhí）線部分計（jì）算界麵沉澱速度

和（hé）重力固體通量

。
3.已汙泥質量濃度c為橫坐標，

為縱（zòng）坐標，作重力沉降（jiàng）固體通量曲（qǔ）線。
五（wǔ）、實驗總結
1．向沉澱柱進水時，速度（dù）要適中。既要較快進（jìn）完水，以防進水過程柱內以形（xíng）成渾液麵；又要防止速度過快造成柱內水體紊動，影響實驗結果（guǒ）。
2．第一次成層沉澱實驗，汙泥濃度要與設計（jì）曝（pù）氣他混合液（yè）濃度一致，且（qiě）沉澱（diàn）時間要盡（jìn）可能長一些，最好在1.5h以（yǐ）上（shàng）。
六、思考（kǎo）題
1.觀察實驗現象，注意成層沉澱不同於前述兩種沉澱的地方並分析原因。
答：1區域沉澱的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的（de）沉降受到周圍其它顆粒影響，顆粒（lì）間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界麵。二（èr）次沉澱池與汙泥濃縮池中均有區域沉澱（diàn）發生（shēng）。2自由沉澱發生在水中懸浮固（gù）體（tǐ）濃度不高（gāo），沉澱過程懸浮固體之間互不幹（gàn）擾，顆粒各自單獨進行（háng）沉澱（diàn），顆粒的沉澱軌跡呈直（zhí）線。整個（gè）沉澱過（guò）程中，顆粒的物理性質，如形狀，大小及比重等不發生變化。這種顆粒（lì）在沉砂池中的沉澱是自由沉澱。3絮凝沉澱的懸浮顆粒濃（nóng）度不（bú）高，但沉澱過程中懸浮顆粒之間有互（hù）相絮凝作用，顆粒因互相聚集增（zēng）大而加快沉降。沉澱過程（chéng）中，顆粒的質量、形狀和沉速是變（biàn）化的，實際沉速很難用理論公式計算，需通過試驗測定。化學混凝沉澱屬絮凝沉澱。4壓縮沉澱發生在高（gāo）濃度（dù）懸浮顆粒的沉（chén）降過程中，顆粒相互之間（jiān）已（yǐ）擠（jǐ）集成團塊結構，互相（xiàng）接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作（zuò）用下（xià）被擠出，使汙（wū）泥得到濃縮。二（èr）沉池汙泥（ní）鬥中的濃（nóng）縮過程以及在濃縮池中汙泥的濃縮過程存在壓縮（suō）沉澱。
2.多筒測定與單筒測定的u-c曲線有何區別？為什麽？
3.簡（jiǎn）述成沉沉澱實（shí）驗的重要（yào）性（xìng）並說明其如何應用到（dào）二沉澱的（de）設計中。
答：汙水生物（wù）處理的二（èr）沉池常用到成層沉澱實（shí）驗。層沉澱類型的沉澱池，除了要滿足水力表麵負荷率外，還要（yào）滿足（zú）汙泥固體（tǐ）表麵負荷率（即（jí）汙泥固體通量），才能取得理想的固-液分離和汙泥濃（nóng）縮效果。因此，汙泥固體表麵負荷率是二沉池設計和運行的重要參數。由（yóu）於沉層（céng）沉澱過程收汙水中（zhōng）懸浮固體性質、濃度、沉澱時間和水力條件等因素的影響，因此，常需要（yào）通過實驗方法求得設計參數。另外，成層沉澱（diàn）過程線是求二次沉澱池斷麵麵積設計參數的重要資料。
4.實驗設備，實驗（yàn）條件對實驗（yàn）結果有何影響？為（wéi）什麽？如何才能得到（dào）正確的結果並用於生（shēng）產之中？
答：實驗設備有：有機玻璃沉澱柱（zhù）（D=100mm），攪拌裝（zhuāng）置等。由於器壁效應的存在，如果沉澱柱（zhù）管徑太小，則會對實驗結果產（chǎn）生很大的影響。因此沉澱柱的（de）管徑一般要大於或等於200mm才能得到正確的（de）結果。另外，柱內的攪拌裝置應該是慢速（sù）裝置，如果太快同（tóng）樣影響（xiǎng）實驗結果。

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