环境工程专业实验——絮凝

絮凝沉淀实验絮凝沉淀实验 一一 实验目的实验目的 1了解絮凝沉淀特点和规律； 2掌握絮凝沉淀实验方法和实验数据整理方法； 3借助实验室的沉淀分析来确定沉淀池必要的设计参数和运行参数的实验方法。 二二 实验装置和仪器实验装置和仪器 量筒 100ml， 烧杯 500ml， 称量瓶， 分析天平， 抽滤瓶 烘箱， 定时钟， 循环水真空泵， 布氏漏斗， 三三 实验相关知识点实验相关知识点 悬浮物浓度不太高，一般在 600700mg/L 以下的絮凝颗粒，在沉降过程中颗粒之间相 互碰撞而产生絮凝作用的沉淀称为絮凝沉淀。在给水过程中的混凝沉淀、污水处理中，初 沉池内的悬浮物沉淀均属此类。 絮凝沉淀过程中由于颗粒相互碰撞，使颗粒粒径和质量凝聚变大，从而沉降速度不断 加大，因此，颗粒沉降实际是一个变速沉降过程。在实验中所说的絮凝沉淀颗粒的沉速是 该颗粒的平均沉淀速度。絮凝颗粒在平流沉淀池中的沉淀轨迹是一条曲线，不同于自由沉 淀的直线运动。在沉淀池内颗粒去除率不仅与颗粒沉速有关，而且与沉淀有效水深有关。 因此在沉淀柱内，不仅要考虑器壁对悬浮颗粒沉淀的影响，还要考虑沉淀柱高对沉淀效率 的影响。 实验装置如图 4-1。每根沉淀柱在高度方向每隔 500600mm 开设一取样口，柱上部设 溢流孔。将悬浮物浓度及水温已知的水样注入沉淀柱，搅拌均匀后开始计时，每隔 20min、40min、60min、分别在每个取样口同时取样 50100mL，测定其悬浮物浓度并 利用下式计算各水样的去除率。 %100 c 0 0 c c E i 以取样口高度为纵坐标，以取样时间为横坐 标，将同一沉淀时间与不同高度的去除率标注在 坐标内，将去除率相对的各点连成去除曲线，绘 制絮凝沉淀等去除率曲线。 静沉中絮凝沉淀颗粒去除率的计算基本思路 和自由沉淀一致，但方法有所不同。自由沉淀采用累积曲线计算法，而絮凝沉淀采用的是 纵深分析法，根据絮凝沉淀等去除率曲线，应用图解法近似求出不同时间、不同高度的颗 粒去除率，图解法就是在絮凝沉淀曲线上作中间曲线，计算见图 4-2。去除率分为两部分。 全部被去除的悬浮颗粒（全部被去除的悬浮颗粒（E Er r） 。即指在指定的停留时间 T 及给定的沉淀池有效水深 H0两直线相交点的等去除率线所对应的 E 值，它只表示 uu0=H0/T 的那部分完全可以去除 颗粒的去除率。 部分被去除的悬浮颗粒部分被去除的悬浮颗粒。悬浮物沉淀时，虽然有些颗粒小，沉速小，不可能从池顶 沉到池底，但处在池体的某一高度时，在满足 hi/ui=H0/u0时就可以被去除（请举例说明！ ） 。这部分颗粒是指沉速 uH0/T 的那些颗粒。这部分的沉淀效率也不相同，其中颗粒大的 沉速快。其计算方法、原理和分散颗粒沉淀一样，用图解法，因中间曲线对应的不同去除 效率的水深度分别为 h1、h2、h3、hi，则 hi/H0近似地代表了这部分颗粒中所能沉到池 底的比例。这样可将分散颗粒沉淀中的用dp u us P 0 0 0 )()()( 34 1 23 2 12 1 EE H h EE H h EE H h OOO 代替。综上所述，总去除率用下式计算（41 式）： )()()()( 1 0 23 1 12 2 1 1 ntnt i tt O tt O tt O r EE H h EE H h EE H h EE H h EE 图 4-3 举例说明： 在指定高度 1.8m 处，沉淀时间为 23 分钟的全部去除效率 Er=40%。对应的 u=1.8m60/23=4.7m/h。部分去除计算：1.28 是指在 23min 时，去除效率在 5040之 间对应高度的平均值；7.1 指 50%40%之间部分颗粒的去除效率，后几项依次类推。 1.280.70.40.15 %4050406050(7060)(8090)407.1 3.92.20.854% 1.81.81.81.8 E 图 4-3 等效率去除曲线 图 4-4 各取样点去除效率 四四 实验步骤实验步骤 1按 500-700mg/l 的浓度配制实验水样，或取用城市污水加入 6 中。开启搅拌器 7， 搅拌均匀后取原水样测定其悬浮物浓度 SS（每次取 300ml，平行做三次） 2启动 4，打开旋塞 3，依次向 14 号柱进水，水样注入到溢流口阀门处时（4 个柱 子水样液面高度必须保证相同） ，关闭旋塞 5 同时记录沉淀时间。每根沉淀柱选定一个沉淀 时间，建议建议取 20min，40min，70min，110min（但需要视实际沉淀情况而定）（但需要视实际沉淀情况而定） 。 3当到达各柱的沉淀时间时，在每根柱子上，自上而下依次同时取样（4 个取样口） ， 分别测定水样悬浮物浓度 SS（每个口取样量 400ml，测定其 SS，平行测定三次） 4从溢流口位置至下准确测量沉淀柱 4 个取样口距离 h1，h2，h3，h4。实验原始数据 记入表 4-1，SS 的去除效率计算结果记入表 4-2。 表表 4-14-1 絮凝沉淀实验数据记录表絮凝沉淀实验数据记录表 实验日期： 水样性质来源： 沉淀柱直径 D= 柱高 H= 水温/： 原水悬浮物浓度 SS： 柱号 沉淀时间 /min 取样点 编号 SS /（mg/L） SS 的平均值 /（mg/L） 取样点沉 淀水深/m 1-1 1-2 1-3 1 min 1-4 2-1 2-2 2-3 2 min 2-4 3-1 3 min 3-2 3-3 3-4 4-1 4-2 4-3 4 min 4-4 表表 4-24-2 各取样点悬浮物去除率各取样点悬浮物去除率 E E 值计算表值计算表 沉淀柱1234 沉淀时间 /min 沉淀水深 h/m min min min min m m m m 取样点沉淀水深是指：设溢流口处为 0.0m 位置，向下方量取的其它 4 个取样口的距 离。 五五 实验结果整理实验结果整理 1将表 4-1 的实验数据整理，计算各取样点的去除效率 E，填入表 4-2 中。 2以沉淀时间 t 为横坐标，以深度为纵坐标，将各取样点的去除率 E 标注标注在坐标图纸上， 见图 4-3。 3在上述基础上，用内插法绘出等效率曲线（坐标纸绘制） 。E 最好是以 5%或 10%为间距， 例如：25%、35%、45%、55%、65%或 20%、30%、40%、50% 、60%、70%。 4自定某一有效水深 H，过 H 做 x 轴的平行线，与各去除率线相交，再根据 4-1 式计算不 同沉淀时间（自行选定 4 个）的总去除效率。 （实验报告要求计算过程详细！绘图完整清晰！实验报告要求计算过程详细！绘图完整清晰！ 结果明确！结果