成層沉淀實驗

試驗五成層沉淀試驗一試驗目的在污水生物處理的二沉池、污泥處理的重力濃縮池和污水混凝沉淀法處理的的沉淀池中，懸浮固體濃度比較高，其沉淀過程，固體顆粒彼此相互干擾，沉速大的顆粒無法超越沉速小的顆?？焖傧鲁?，全部的顆粒聚合成一個整體，各自保持相對不變的位置，共同下沉,并消失一個清楚的泥一水界面，此界面漸漸向下移動，這個泥一水界面下沉速度就是顆粒的下沉速度，這種類型的沉淀，稱為成層沉淀(又稱擁擠沉淀或區(qū)域沉淀)。成層沉淀類型的沉淀池，除了要滿意水力表面負荷率外，還要滿意污泥固體表面負荷率(即污泥固體通量)，才能取得抱負的固-液分別和污泥濃縮效果。因此，污泥固體表面負荷率是二沉池、污泥濃縮池設計和運行的重要參數。由于沉層沉淀過程受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，常需要通過試驗方法求得設計參數，以直到生產運行。本試驗的目的是：(1)深入對成層沉淀的基本概念、特點以及沉淀規(guī)律的理解。(2)把握活性污泥沉淀特性曲線的測定方法。(3)把握固體通量曲線的分析方法、繪制方法。二試驗原理澄清濃縮池在連續(xù)穩(wěn)定運行中，池內可分為四區(qū)，如圖5—1所示。池內污泥濃度沿著池高的分布狀況如圖5-2o5-1穩(wěn)定運行沉淀池內狀況5-2池內污泥沿池高分布Co原污泥濃度；C污泥濃度本試驗采納的是多次靜態(tài)沉降試驗法，又稱污泥固體通量分析法(簡稱固體通量分析法)，是迪克(Dick)于1969年采納靜態(tài)濃縮試驗的方法，分析了連續(xù)式重力濃縮池的工況后，提出的考慮污泥濃縮功能時二沉池和污泥濃縮池表面積的一種計算方法。所謂固體通量,即單位時間內通過單位面積的固體質量kg/(m2-h)o當二沉池和連續(xù)流污泥重力濃縮池運行正常時，池中固體量處于動態(tài)平衡狀態(tài)。單位時間內進入池的固體質量等于排出池的固體質量(00)，見圖5-3圖5-3二沉池混合液沉降示意圖圖5-3二沉池混合液沉降示意圖一是自身重力作用引起的沉降，形成靜沉固體通量Gg；二是由于污泥回流和排泥產生的底流引起的污泥顆粒沉降Guo上述污泥沉降過程的固體通量可以用下式表示:Gt二Gg+Gu=Ui?Ci+u?Ci(5-1)式中：Gt一總的固體通量，kg/(m2?h)Gg一污泥本身的重力產生的固體通量，kg/(m2-h)。一排泥速率為u時造成的底流產生的固體通量，kg/（m2?h）u一污泥濃度為C時污泥重力沉降速率，m/hG一污泥濃度，g/Lu一相應于某一底流濃度時的底流速率，m/h式（5-1）中的其次項（u-Ci）與二次沉淀池或濃縮池的操作運行方式、污泥性質和要求濃縮的程度有關。設計時,u是采納閱歷值。對于活性污泥法,u值約為7.IX10$?L4X10%/s。式（5-1）中的第一項（u?C）與污泥沉淀性質有關，可以通過沉降試驗確定。圖5-4中線2為Gu—G曲線；線3為Gg—G曲線，兩個曲線縱坐標疊加后為曲線1,即G「一G曲線。在總固體通量曲線Gt上有個最低點A,與這一點相對應的固體通量值冊稱為極限固體負荷率。當二次沉淀池或濃縮池的入流污泥負荷Ga>G,時，說明池面積設計過小，或當Ga〉〉Gl,（Ga-GL）這部分污泥是泥水斷面不斷提升，直到污泥被出流帶走。對于二次沉淀池，Ga可用式（5-2）表示：(5-2)仁_（Q+Q>Pmlssa~A式中：Pmlss一曝氣池混合液濃度，g/L;(5-2)Q—污水流量，m3/h；Qu一底流流量，m3/h；A一二次沉淀池面積，m2；G,值可以通過沉淀試驗求得。設計時，常采納閱歷值，對于活性污泥混合液，G.約3.0?6.0kg/（m2?h）o進行沉淀試驗時,取同一種污泥的不同固體濃度混合液,分別在沉淀柱內進行沉淀試驗,每根柱子可得出一條泥一水界面沉淀過程線（見圖5-5）,從中可以求出泥水界面下沉速率U與相應的污泥濃度G的關系曲線3（見圖5-4）o活性污泥混合液在沉淀柱里的沉淀過程可以分為3個階段，如圖5-5所示。.沉層沉淀階段（ab段，等速沉淀階段）試驗開頭時，沉淀柱上端消失一清楚的泥一水界面并等速下沉。這是由于懸浮顆粒的相互牽制和劇烈干擾，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(xiàn)為沉淀過程線上的ab段，是一斜率不變的直線，故稱為等速沉淀段。界面的沉速與污泥的起始濃度有關。污泥起始濃度越高，界面形成越快，沉降速度越慢。采納試驗方法求Gl時，首先要測定這一階段的沉速，以便求得心，然后通過計算得到G“.過渡段段（be段）過渡段又稱變濃區(qū)，此段為污泥等濃區(qū)向壓縮區(qū)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be間所表現(xiàn)出的彎曲段，即沉速漸漸減小，此時等濃區(qū)消逝，故b點又稱為沉層沉淀臨界點。.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，下層污泥支撐著上層污泥，同時，在上層污顆粒的擠壓下，水從污泥間隙中被擠出來。在這一階段，泥水界面以極緩慢的速率下降，是等速沉淀的過程，但沉速很小。多次靜態(tài)沉降試驗法是采納同一種污泥不同濃度單獨進行試驗的，并未考慮到實際沉淀池或濃縮池中污泥濃度是連續(xù)分布的，下層沉速較小的污泥層必將影響上層污泥的沉速，因此，由多次靜態(tài)沉降試驗法求得的Gl偏高，與實際值有肯定的出入。三試驗設施與試劑.沉淀柱。有機玻璃沉淀柱，攪拌裝置轉速n=L0r/niin,底部有進水、放空孔。.量筒、玻璃漏斗、濾紙、秒表、尺子。.配水及投配系統(tǒng)（圖5-7）。四試驗步驟.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，攪拌勻稱，同高位水箱電機5-7成層沉淀實驗裝置時取樣測定其原污泥混合液的污泥濃度MLSS值。高位水箱電機5-7成層沉淀實驗裝置.打開進泥閥，關閉放空閥，向沉淀柱進泥，同時開啟攪拌。.混合液液面提升到肯定位置（視泥量而定）可以停止進泥。紀錄液面高度H,并開頭計時。.分另lj在30s>lmin>2min>4min>7min>10min>15min>20min>25min>30min>40min,紀錄不同沉降時間所對應的界面沉降高度，將試驗結果紀錄表5-1o.再配置兩種與前面不同濃度（梯度提升）的MLSS,重復2?4步驟試驗。.運行完畢，打開排空閥，用自來水清洗沉淀柱。五留意事項.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，影響試驗結果。.第一次成層沉淀試驗，污泥濃度要與設計曝氣他混合液濃度全都，且沉淀時間要盡可能長一些。六試驗結果整理.紀錄試驗設施和操作的基本參數試驗日期：年月日污泥來源：沉淀柱高度H：m沉淀柱直徑D：m混合液濃度MLSS=mg/L.試驗數據紀錄可以參考表5-1。.以沉淀時間t為橫坐標，界面高度H為縱坐標，作H?t關系圖。4.以界面高度與時間關系曲線的直線部分計算界面沉速5和心。參考下表進行紀錄:污泥濃度Ci(g?L)界面沉降速度Ui(=Ah/At)/(cm-min1)Gg(Gg=Ui?Ci)/(kg?m-2?h-1)5.以污泥濃度G為橫坐標，Gg為縱坐標，作重力沉降固體通量曲線(見圖5-4,