成層沉淀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
一：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1.加深對(duì)成層沉淀的特點(diǎn)，基本概念及沉淀規(guī)律的理解。
2.掌握成沉沉淀的實(shí)驗(yàn)方法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，繪制靜沉曲線。
3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定某污水曝氣池混合液的靜沉曲線，并為設(shè)計(jì)澄清濃縮池提供必要的設(shè)計(jì)參數(shù)。
二：實(shí)驗(yàn)原理
進(jìn)入沉淀池的混合液，在重力作用下進(jìn)行泥水分離，污泥下沉，清水上升，最終經(jīng)過(guò)等濃區(qū)后清水區(qū)出流。因此，為了滿足澄清的要求，即出流水不帶走懸浮物，水流上升速度v一定要小于或等于等濃區(qū)污泥沉降u,即v=Q/A≤u，在工程應(yīng)用中，該式常寫成
A=aQ/u
Q：處理水量，
u：等濃區(qū)污泥沉速，m/h
A：沉淀池按沉清要求的平面面積,
a：修正系數(shù),a=1.05-1.2
進(jìn)入沉淀池后分離出來(lái)的污泥，從上至下逐漸濃縮，最后由池底排出，這一過(guò)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
,其值取決于每一段面處污泥濃度C
及污泥沉速u,即G=Cu；二是連續(xù)排泥造成污泥下降，形成排泥固體通量G,其值取決于每一斷面處污泥濃度Ci和由于排泥而造成的泥面下沉速度v
v：排泥時(shí)泥面下沉速度
：回流污泥量污泥在沉淀池內(nèi)單位時(shí)間，單位面積下沉的污泥量，取決于污泥性能
和運(yùn)行條件
，即固體通量
，極限固體通量，當(dāng)進(jìn)入沉淀池的進(jìn)泥銅梁G
大于極限固體通量時(shí)，污泥在下沉到該斷面時(shí)，多余污泥將于此斷面處積累。長(zhǎng)此下去，回流污泥不僅達(dá)不到應(yīng)有的濃度，池內(nèi)泥面反而上升，最后隨水流流出。因此按濃度要求，沉淀池設(shè)計(jì)應(yīng)滿足
：進(jìn)泥通量Q：處理水量，
R：回流比
C
：曝氣池混合液污泥質(zhì)量濃度
G
：極限固體通量，
A：沉淀池按弄所要求的平面面積，
澄清濃縮池在連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行中，池內(nèi)可分為四區(qū)，5－1所示。池內(nèi)污泥濃度沿著池高的分布狀況如圖5-2。
1.加速段（ab段）
污泥絮凝區(qū)，此段時(shí)間很短，曲線略向下彎曲，這是渾液面形成的過(guò)程，反映了顆粒絮凝性能。
2.等速沉淀階段（bc段）
實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，沉淀柱上端出現(xiàn)一清晰的泥—水界面并等速下沉。這是由于懸浮顆粒的相互牽制和強(qiáng)烈干擾，均衡了他們各自的沉淀速度，使顆粒群體以共同干擾后的速度下沉。此
時(shí)，污泥濃度不變，污泥顆粒是等速沉降，它不因沉淀歷時(shí)的不同而變化。表現(xiàn)為沉淀過(guò)程線上的bc段，是一斜率不變的直線，故稱為等速沉淀段。
3．過(guò)渡段段（cd段）
過(guò)渡段又稱變濃區(qū)，此段為污泥等濃區(qū)向壓縮區(qū)的過(guò)渡段，其中既有懸浮物的干擾沉淀，也有懸浮物的擠壓脫水作用，在沉淀過(guò)程線上，是cd間所表現(xiàn)出的彎曲段，即沉速逐漸減小此時(shí)等濃區(qū)消失，故c點(diǎn)又稱為沉層沉淀臨界點(diǎn)。
4．壓縮階段（cd段）
當(dāng)污泥濃度進(jìn)一步增大后，顆粒間相互直接接觸，機(jī)械支托，形成松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在壓力作用下顆粒重新排列組合，他攜帶的水分子也從網(wǎng)中脫出，這就是壓縮過(guò)程，此過(guò)程也是等速沉淀過(guò)程。
三．步驟及記錄
1.將取自處理廠活性污泥曝氣池內(nèi)正常運(yùn)行的混合液，放入水池，攪拌均勻，同時(shí)取樣測(cè)定其原污泥混合液的濃度MLSS值。
2.在原水箱中用活性污泥水配制MLSS為3.0g/L左右的混合液50L，攪拌均勻后用泵打入沉淀柱。當(dāng)柱中水位上升到高于底部法蘭盤平齊處1m時(shí)，手動(dòng)停泵同時(shí)關(guān)閉閥門。
3.每隔1min讀數(shù)一次，讀出泥水界面沉降距離。讓水樣靜沉，前期以1-2min為間隔，后期以5-10min為間隔，記錄液面的沉淀位置。
相關(guān)數(shù)據(jù)記錄入表
成沉沉淀記錄入表。
| 沉淀時(shí)間/min | 渾液面位置/cm | 渾液面高度/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 |
5.再按MLSS為4.0，5.0，6.0，7.0，8.0g/L配制混合液，分別重復(fù)前述實(shí)驗(yàn)。
四．實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)整理
1.在界面高度與時(shí)間關(guān)系曲線上繪制出所有濃度的成沉沉淀曲線的直線部分。
2.利用界面高度-時(shí)間曲線的直線部分計(jì)算界面沉淀速度
和重力固體通量
。3.已污泥質(zhì)量濃度c為橫坐標(biāo)，
為縱坐標(biāo)，作重力沉降固體通量曲線。五．實(shí)驗(yàn)總結(jié)
1．向沉淀柱進(jìn)水時(shí)，速度要適中。既要較快進(jìn)完水，以防進(jìn)水過(guò)程柱內(nèi)以形成渾液面；又要防止速度過(guò)快造成柱內(nèi)水體紊動(dòng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2．第一次成層沉淀實(shí)驗(yàn)，污泥濃度要與設(shè)計(jì)曝氣他混合液濃度一致，且沉淀時(shí)間要盡可能長(zhǎng)一些，最好在1.5h以上。
六．思考題
1.觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，注意成層沉淀不同于前述兩種沉淀的地方并分析原因。
答： 1區(qū)域沉淀的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的沉降受到周圍其它顆粒影響，顆粒間相對(duì)位置保持不變，形成一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中均有區(qū)域沉淀發(fā)生。2自由沉淀發(fā)生在水中懸浮固體濃度不高，沉淀過(guò)程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀，顆粒的沉淀軌跡呈直線。整個(gè)沉淀過(guò)程中，顆粒的物理性質(zhì)，如形狀，大小及比重等不發(fā)生變化。這種顆粒在沉砂池中的沉淀是自由沉淀。3絮凝沉淀的懸浮顆粒濃度不高，但沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因互相聚集增大而加快沉降。沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、形狀和沉速是變化的，實(shí)際沉速很難用理論公式計(jì)算，需通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定。化學(xué)混凝沉淀屬絮凝沉淀。4壓縮沉淀發(fā)生在高濃度懸浮顆粒的沉降過(guò)程中，顆粒相互之間已擠集成團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中的濃縮過(guò)程以及在濃縮池中污泥的濃縮過(guò)程存在壓縮沉淀。
2.多筒測(cè)定與單筒測(cè)定的u-c曲線有何區(qū)別？為什么？
3.簡(jiǎn)述成沉沉淀實(shí)驗(yàn)的重要性并說(shuō)明其如何應(yīng)用到二沉淀的設(shè)計(jì)中。
答：污水生物處理的二沉池常用到成層沉淀實(shí)驗(yàn)。層沉淀類型的沉淀池，除了要滿足水力表面負(fù)荷率外，還要滿足污泥固體表面負(fù)荷率（即污泥固體通量），才能取得理想的固-液分離和污泥濃縮效果。因此，污泥固體表面負(fù)荷率是二沉池設(shè)計(jì)和運(yùn)行的重要參數(shù)。由于沉層沉淀過(guò)程收污水中懸浮固體性質(zhì)、濃度、沉淀時(shí)間和水力條件等因素的影響，因此，常需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法求得設(shè)計(jì)參數(shù)。另外，成層沉淀過(guò)程線是求二次沉淀池?cái)嗝婷娣e設(shè)計(jì)參數(shù)的重要資料。
4.實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？為什么？如何才能得到正確的結(jié)果并用于生產(chǎn)之中？
答：實(shí)驗(yàn)設(shè)備有：有機(jī)玻璃沉淀柱（D=100mm），攪拌裝置等。由于器壁效應(yīng)的存在，如果沉淀柱管徑太小，則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。因此沉淀柱的管徑一般要大于或等于200mm才能得到正確的結(jié)果。另外，柱內(nèi)的攪拌裝置應(yīng)該是慢速裝置，如果太快同樣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。