仿真实验三 絮凝沉降与沉淀池设计 仿真实验教学指导书

仿真实验三  絮凝沉降与沉淀池 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实验目的：絮凝沉降实验是研究浓度一般的絮凝颗粒的沉降规律。一般是通过几根沉降柱的静沉实验获取颗粒沉降曲线。为污水处理 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 某些构筑物的设计和生产运行提供重要依据。1.加深对絮凝沉降的特点、基本概念及沉降规律的理解。2.掌握絮凝试验方法，并利用实验数据绘制絮凝沉降曲线。3.能够结合絮凝沉降规律进行沉淀池设计因素的分析。 实验要求： (1)学习和掌握絮凝沉降试验方法； (2)观察沉淀过程，加深对絮凝沉降特点、基本概念及沉淀规律的理解； (3)进一步了解和掌握絮凝沉降的规律，根据实验结果绘制絮凝沉降关系曲线。 (4)根据絮凝沉降关系分析沉淀池的设计因素，给出专业的分析、结论。 实验原理： 絮凝颗粒在沉淀过程中会互相碰撞形成新的颗粒，其尺寸、质量随深度的增加而增大，沉速也加大，水处理工艺中的许多沉淀都属于絮凝沉淀。絮凝颗粒的沉淀轨迹是一条曲线，且难以用数学方法表达，因此要用实验来确定必要的设计参数。絮凝沉降与自由沉降不同，去除率不仅与颗粒的沉速有关，而且与沉淀有效水深有关。因此取样不但要考虑时间，而且要考虑取样的位置。去除率随时间的延长而增加，随深度的加深而减小，因此需要使用具有多个取样口的沉淀柱来进行沉淀性能测定。在不同的沉淀时间，从不同水深取出水样，测出悬浮物浓度，计算悬浮物去除率。将这些去除率绘于相应的深度与时间的坐标上。再绘出等去除率曲线。最后借助于这些等去除率曲线，计算对应于某深度和停留时间的悬浮物去除率。 絮凝沉淀采用的方法是纵深分析法。颗粒去除率按下式计算： 其中： ——沉降高度为H、沉降时间为T时沉淀柱中颗粒的总去除率； ——沉降时间为T时，沉降高度H处被全部去除的颗粒的去除率，这部分颗粒具有沉速 H——沉淀高度(0、H3、H2、H1、H0)，由水面向下量测取样口位置； h——沉淀时间 T 对应各等效率曲线间中点的高度（h1、h2…hn）。 上式可解读为，沉淀柱中颗粒的总去除率 由两部分组成，沉速 颗粒被全部去除，沉速 的颗粒只有部分被去除。在不同水深的这些颗粒的沉淀效率也不相同，也是大的沉淀快，小的沉淀慢。 实验内容与操作步骤： (1) 絮凝沉降操作流程如下列图1所示： 图1：絮凝沉降仿真实验的操作流程 (2) 图2：絮凝沉降仿真实验虚拟设备面板 絮凝沉降实验装置及面板如下图所示： (3)絮凝沉降虚拟仿真实验 1.点击选择原水来源和设置原水浓度SS(mg/L)； 2.设计“沉淀柱取样口”的位置：“沉淀柱”的总高度可通过鼠标直接点击“水深标尺”最大量程的数值进行修改；“水深标尺”以水面高度为“0”，当沉淀柱的水未注满时，“水深标尺”的取值无意义。“沉淀柱”侧面共设5个“取样口”，其安装位置由“位置控制量h1、h2...h5（m）”控制，修改 h1、h2...h5的数值，对应的“取样口”会自动调整到该位置。 3.输入数据，设定沉淀时间，每改变一次时间，需要依次点击5个“取样阀门”，进行取样操作；然后点击“数据写入”按钮，便可在“实验记录表”中留下该时刻对应的一组实验记录。 5.“计时钟”的量程由沉淀“实验总时间”确定，“实验记录表”中的数据值可以是 SS 浓度值（mg/L）或百分率（%）表达，由“拨动开关”确定。 6.当未进行采样，或水面高度未达到 “0”位时，点击 “数据写入”按钮，会出现提示，这时只需要加满实验用水，或实施5个 “取样口”的采样操作，即可恢复正常。 7.按照事先制定的实验方案，完成多个时间点的采样测定，获得具有足够数据的“实验数据记录表”； 8.全部检测完成后，按下“数据存盘”按钮保存的数据；保存数据的文本文件名在“文件名对话框”中予以指定；使用“数据清除”按钮清除“实验记录表”以便进行下一次实验。 9.絮凝沉淀实验最直接的目的在于为沉淀池设计提供依据，点击“沉淀池设计”按钮，会运行“沉淀池设计及絮凝沉降结果应用”程序，如图3所示。 10.全部实验完成后按下“Stop”键退出。 图3：沉淀池设计及絮凝沉降结果应用的程序界面 (4)沉淀池设计： 1.沉淀池可设计成矩形或园形，操作“选择沉淀池形”开关可显示矩形沉淀池的 “长、 宽、深”或幅流沉淀池的 “直径、中心深、底坡”输入窗，以便设计数据； 2.“拨动开关”用于指定二沉池设计控制准则，选择是根据原水的经验水质数据，还 是污泥的沉降指数“SVI”数值，实施设计； 3.设置原水中污泥浓度值“g/L”，进入二沉池的原水流量（M3/h），和二沉池底排出的污泥流量（M3/h）； 4.在虚拟仪器中显示出，设计工况下二沉池出水的 SS 数值，回流污泥浓度“g/L”， 外排污泥浓度与停留时间SRT关系图，面积负荷与去除率关系图；图中清楚地显示出设计工况点与技术参数曲线的相关关系，设计中应讨论的其他主要技术参数也在各自的数据窗中予以显示。  (5)操作练习1：絮凝沉降虚拟仿真实验 进行纺织厂泥水絮凝沉降性能的测定,确定在深度：0.5,1.1,1.7,2.3,2.9m 处设置采样口，实验中实际获得的是在这些采样口获得样品的 ss 浓度值 (mg/L)，完成实验记录如表1；在电子表格 Excel 使用实验记录表，在 “B15”单元格输入公式“=($B$3-B6)/$B$3*100”后用填充柄扩展填充至“B15：K19”的整个区域，可方便地计算出全部去除百分率（%） 表1：指定深度和时间的 ss 测定值 (mg/L)记录表 泥水来源：纺织厂； 原水 SS 浓度：2500(mg/L) 深度 (m) 时间(min) 10 22 30 39 51 63 77 90 106 118 0.5                     1.1                     1.7                     2.3                     2.9                                           表2：不同深度上絮凝沉降的去除率(%) 泥水来源：纺织厂； 原水 SS 浓度：2500(mg/L) 深度 (m) 时间(min) 10 22 30 39 51 63 77 90 106 118 0.5                     1.1                     1.7                     2.3                     2.9                                           图4：等百分去除率曲线图 借助于等百分去除率曲线图4，计算对应于深度2.5m和停留时间30min的沉淀池的悬浮物去除率，具体计算方法如下： 图5：等百分去除率图 (6)操作练习2(选择)：市政污水厂与焦化厂泥水絮凝沉降性能的测定与比较 要求： 1.沉淀柱水深设计为4m，5 个采样口的深度为0.8m、1.4m、2.0m、2.8m、3.6m，原水分别来自市政污水厂和焦化厂，SS 浓度为 1800 mg/L； 2.按照操作练习1的要求完成全部工作内容。 (7)操作练习3(选择)：市政污水厂沉淀池的可视化设计 市政污水厂沉淀池的处理水流量300（M3/h），污泥浓度1.6g/L，设计幅流沉淀池，要求出水ss 浓度小于50mg/L。 实验分析与讨论: 1、絮凝沉降实验中，沉淀柱的直径设置对沉淀实验有何影响，如何估算采样消耗的水量； 2、选择某一有效水深H,过H做水平轴的平行线，与各去除率相交，再根据公式计算不同沉淀时间的总去除率； 3、絮凝沉降与自由沉降有哪些不同？ 4、参照自由沉降的数据处理，以沉淀时间t为横坐标， 为纵坐标，绘出不同有效水深H的 －t关系曲线和 －u关系曲线，形状上会有何变化。 5、两种不同性质的污水经絮凝沉淀实验后，所得同一去除率的曲线不同，试分析其原因，并加以讨论。 补充: “等百分去除率图”的绘制: “等百分去除率图”的绘制始终是絮凝沉降实验数据处理中一项困难的任务，事实上只要制作成Excel模板，即可轻松解决。在 Excel 中绘制的“等百分去除率图”实际上是5个系列的XY函数图，其 X坐标为时间，所有的Y 坐标数据均为深度，如下图所示，关键在于在对应的数据标记处，链接了单元格内容为“百分去除率”的“数据标签”，“B4:K8”单元格内容更新后，自动获得新的“等百分去除率图”，当然数据源中的“时间”和“深度”也是与初始设置相互链接，同步更新的。