成層沉淀實驗指導書
一：實驗目的
1.加深對成層沉淀的特點，基本概念及沉淀規律的理解。
2.掌握成沉沉淀的實驗方法，并對實驗數據進行分析整理，繪制靜沉曲線。
3.通過實驗確定某污水曝氣池混合液的靜沉曲線，并為設計澄清濃縮池提供必要的設計參數。
二：實驗原理
進入沉淀池的混合液，在重力作用下進行泥水分離，污泥下沉，清水上升，最終經過等濃區后清水區出流。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污泥沉降u,即v=Q/A≤u，在工程應用中，該式常寫成
A=aQ/u
Q：處理水量，
u：等濃區污泥沉速，m/h
A：沉淀池按沉清要求的平面面積,
a：修正系數,a=1.05-1.2
進入沉淀池后分離出來的污泥，從上至下逐漸濃縮，最后由池底排出，這一過程通過兩種作用完成：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
=C
u
；二是連續排泥造成污泥下降，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：排泥時泥面下沉速度
：回流污泥量
污泥在沉淀池內單位時間，單位面積下沉的污泥量，取決于污泥性能
和運行條件
，即固體通量
，極限固體通量，當進入沉淀池的進泥銅梁G
大于極限固體通量時，污泥在下沉到該斷面時，多余污泥將于此斷面處積累。長此下去，回流污泥不僅達不到應有的濃度，池內泥面反而上升，最后隨水流流出。因此按濃度要求，沉淀池設計應滿足
：進泥通量
Q：處理水量，
R：回流比
C
：曝氣池混合液污泥質量濃度
G
：極限固體通量，
A：沉淀池按弄所要求的平面面積，
澄清濃縮池在連續穩定運行中，池內可分為四區，5－1所示。池內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，此段時間很短，曲線略向下彎曲，這是渾液面形成的過程，反映了顆粒絮凝性能。
2.等速沉淀階段（bc段）
實驗開始時，沉淀柱上端出現一清晰的泥—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，污泥濃度不變，污泥顆粒是等速沉降，它不因沉淀歷時的不同而變化。表現為沉淀過程線上的bc段，是一斜率不變的直線，故稱為等速沉淀段。
3．過渡段段（cd段）
過渡段又稱變濃區，此段為污泥等濃區向壓縮區的過渡段，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點又稱為沉層沉淀臨界點。
4．壓縮階段（cd段）
當污泥濃度進一步增大后，顆粒間相互直接接觸，機械支托，形成松散的網狀結構，在壓力作用下顆粒重新排列組合，他攜帶的水分子也從網中脫出，這就是壓縮過程，此過程也是等速沉淀過程。
三．步驟及記錄
1.將取自處理廠活性污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。當柱中水位上升到高于底部法蘭盤平齊處1m時，手動停泵同時關閉閥門。
3.每隔1min讀數一次，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。
相關數據記錄入表
成沉沉淀記錄入表。
|
沉淀時間/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 |
4. 當泥水界面沉降距離5min內小于2cm時停止讀數，然后打開底閥排泥水，并將自來水打入柱中清洗。
5.再按MLSS為4.0，5.0，6.0，7.0，8.0g/L配制混合液，分別重復前述實驗。
四．實驗基本參數整理
1.在界面高度與時間關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-時間曲線的直線部分計算界面沉淀速度
和重力固體通量
。
3.已污泥質量濃度c為橫坐標，
為縱坐標，作重力沉降固體通量曲線。
五．實驗總結
1．向沉淀柱進水時，速度要適中。既要較快進完水，以防進水過程柱內以形成渾液面；又要防止速度過快造成柱內水體紊動，影響實驗結果。
2．第一次成層沉淀實驗，污泥濃度要與設計曝氣他混合液濃度一致，且沉淀時間要盡可能長一些，最好在1.5h以上。
六．思考題
1.觀察實驗現象，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面。二次沉淀池與污泥濃縮池中均有區域沉淀發生。2自由沉淀發生在水中懸浮固體濃度不高，沉淀過程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀，顆粒的沉淀軌跡呈直線。整個沉淀過程中，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。沉淀過程中，顆粒的質量、形狀和沉速是變化的，實際沉速很難用理論公式計算，需通過試驗測定。化學混凝沉淀屬絮凝沉淀。4壓縮沉淀發生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，顆粒相互之間已擠集成團塊結構，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程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。
2.多筒測定與單筒測定的u-c曲線有何區別？為什么？
3.簡述成沉沉淀實驗的重要性并說明其如何應用到二沉淀的設計中。
答：污水生物處理的二沉池常用到成層沉淀實驗。層沉淀類型的沉淀池，除了要滿足水力表面負荷率外，還要滿足污泥固體表面負荷率（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，污泥固體表面負荷率是二沉池設計和運行的重要參數。由于沉層沉淀過程收污水中懸浮固體性質、濃度、沉淀時間和水力條件等因素的影響，因此，常需要通過實驗方法求得設計參數。另外，成層沉淀過程線是求二次沉淀池斷面面積設計參數的重要資料。
4.實驗設備，實驗條件對實驗結果有何影響？為什么？如何才能得到正確的結果并用于生產之中？
答：實驗設備有：有機玻璃沉淀柱（D=100mm），攪拌裝置等。由于器壁效應的存在，如果沉淀柱管徑太小，則會對實驗結果產生很大的影響。因此沉淀柱的管徑一般要大于或等于200mm才能得到正確的結果。另外，柱內的攪拌裝置應該是慢速裝置，如果太快同樣影響實驗結果。
