成层沉淀实验指导书
一：实验目的
1.加深对成层沉淀的特点，基本概念及沉淀规律的理解。
2.掌握成沉沉淀的实验方法，并对实验数据进行分析整理，绘制静沉曲线。
3.通过实验确定某污水曝气池混合液的静沉曲线，并为设计澄清浓缩池提供必要的设计参数。
二：实验原理
进入沉淀池的混合液，在重力作用下进行泥水分离，污泥下沉，清水上升，最终经过等浓区后清水区出流。因此，为了满足澄清的要求，即出流水不带走悬浮物，水流上升速度v一定要小于或等于等浓区污泥沉降u,即v=Q/A≤u，在工程应用中，该式常写成
A=aQ/u
Q：处理水量，
u：等浓区污泥沉速，m/h
A：沉淀池按沉清要求的平面面积,
a：修正系数,a=1.05-1.2
进入沉淀池后分离出来的污泥，从上至下逐渐浓缩，最后由池底排出，这一过程通过两种作用完成：一是重力作用下形成静沉固体通量G
,其值取决于每一段面处污泥浓度C
及污泥沉速u
,即G
=C
u
；二是连续排泥造成污泥下降，形成排泥固体通量G
,其值取决于每一断面处污泥浓度Ci和由于排泥而造成的泥面下沉速度v
v：排泥时泥面下沉速度
：回流污泥量
污泥在沉淀池内单位时间，单位面积下沉的污泥量，取决于污泥性能
和运行条件
，即固体通量
，极限固体通量，当进入沉淀池的进泥铜梁G
大于极限固体通量时，污泥在下沉到该断面时，多余污泥将于此断面处积累。长此下去，回流污泥不仅达不到应有的浓度，池内泥面反而上升，最后随水流流出。因此按浓度要求，沉淀池设计应满足
：进泥通量
Q：处理水量，
R：回流比
C
：曝气池混合液污泥质量浓度
G
：极限固体通量，
A：沉淀池按弄所要求的平面面积，
澄清浓缩池在连续稳定运行中，池内可分为四区，5－1所示。池内污泥浓度沿着池高的分布状况如图5-2。
1.加速段（ab段）
污泥絮凝区，此段时间很短，曲线略向下弯曲，这是浑液面形成的过程，反映了颗粒絮凝性能。
2.等速沉淀阶段（bc段）
实验开始时，沉淀柱上端出现一清晰的泥—水界面并等速下沉。这是由于悬浮颗粒的相互牵制和强烈干扰，均衡了他们各自的沉淀速度，使颗粒群体以共同干扰后的速度下沉。此
时，污泥浓度不变，污泥颗粒是等速沉降，它不因沉淀历时的不同而变化。表现为沉淀过程线上的bc段，是一斜率不变的直线，故称为等速沉淀段。
3．过渡段段（cd段）
过渡段又称变浓区，此段为污泥等浓区向压缩区的过渡段，其中既有悬浮物的干扰沉淀，也有悬浮物的挤压脱水作用，在沉淀过程线上，是cd间所表现出的弯曲段，即沉速逐渐减小此时等浓区消失，故c点又称为沉层沉淀临界点。
4．压缩阶段（cd段）
当污泥浓度进一步增大后，颗粒间相互直接接触，机械支托，形成松散的网状结构，在压力作用下颗粒重新排列组合，他携带的水分子也从网中脱出，这就是压缩过程，此过程也是等速沉淀过程。
三．步骤及记录
1.将取自处理厂活性污泥曝气池内正常运行的混合液，放入水池，搅拌均匀，同时取样测定其原污泥混合液的浓度MLSS值。
2.在原水箱中用活性污泥水配制MLSS为3.0g/L左右的混合液50L，搅拌均匀后用泵打入沉淀柱。当柱中水位上升到高于底部法兰盘平齐处1m时，手动停泵同时关闭阀门。
3.每隔1min读数一次，读出泥水界面沉降距离。让水样静沉，前期以1-2min为间隔，后期以5-10min为间隔，记录液面的沉淀位置。
相关数据记录入表
成沉沉淀记录入表。
|
沉淀时间/min |
浑液面位置/cm |
浑液面高度/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. 当泥水界面沉降距离5min内小于2cm时停止读数，然后打开底阀排泥水，并将自来水打入柱中清洗。
5.再按MLSS为4.0，5.0，6.0，7.0，8.0g/L配制混合液，分别重复前述实验。
四．实验基本参数整理
1.在界面高度与时间关系曲线上绘制出所有浓度的成沉沉淀曲线的直线部分。
2.利用界面高度-时间曲线的直线部分计算界面沉淀速度
和重力固体通量
。
3.已污泥质量浓度c为横坐标，
为纵坐标，作重力沉降固体通量曲线。
五．实验总结
1．向沉淀柱进水时，速度要适中。既要较快进完水，以防进水过程柱内以形成浑液面；又要防止速度过快造成柱内水体紊动，影响实验结果。
2．第一次成层沉淀实验，污泥浓度要与设计曝气他混合液浓度一致，且沉淀时间要尽可能长一些，最好在1.5h以上。
六．思考题
1.观察实验现象，注意成层沉淀不同于前述两种沉淀的地方并分析原因。
答： 1区域沉淀的悬浮颗泣浓度较高(5000mg/L以上)，颗粒的沉降受到周围其它颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生。2自由沉淀发生在水中悬浮固体浓度不高，沉淀过程悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物理性质，如形状，大小及比重等不发生变化。这种颗粒在沉砂池中的沉淀是自由沉淀。3絮凝沉淀的悬浮颗粒浓度不高，但沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因互相聚集增大而加快沉降。沉淀过程中，颗粒的质量、形状和沉速是变化的，实际沉速很难用理论公式计算，需通过试验测定。化学混凝沉淀属絮凝沉淀。4压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，颗粒相互之间已挤集成团块结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的浓缩过程以及在浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。
2.多筒测定与单筒测定的u-c曲线有何区别？为什么？
3.简述成沉沉淀实验的重要性并说明其如何应用到二沉淀的设计中。
答：污水生物处理的二沉池常用到成层沉淀实验。层沉淀类型的沉淀池，除了要满足水力表面负荷率外，还要满足污泥固体表面负荷率（即污泥固体通量），才能取得理想的固-液分离和污泥浓缩效果。因此，污泥固体表面负荷率是二沉池设计和运行的重要参数。由于沉层沉淀过程收污水中悬浮固体性质、浓度、沉淀时间和水力条件等因素的影响，因此，常需要通过实验方法求得设计参数。另外，成层沉淀过程线是求二次沉淀池断面面积设计参数的重要资料。
4.实验设备，实验条件对实验结果有何影响？为什么？如何才能得到正确的结果并用于生产之中？
答：实验设备有：有机玻璃沉淀柱（D=100mm），搅拌装置等。由于器壁效应的存在，如果沉淀柱管径太小，则会对实验结果产生很大的影响。因此沉淀柱的管径一般要大于或等于200mm才能得到正确的结果。另外，柱内的搅拌装置应该是慢速装置，如果太快同样影响实验结果。
