水污染控制工程实验指导书_上

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1、WORD格式可编辑《水污染控制工程》实验指导书编写人：张洁李燕环测学院环境工程实验室编2012年9月10日《水污染控制工程》是环境工程的一门重要的专业必修课；本门课的核心内容为水污染控制工艺的原理及其工程设计，属于应用性较强的综合性课程。在课程的教学过程中，应该坚持理论与实际相结合的原则；实验课程主要包括混凝、沉降、吸附、离子交换、生化反应常数的测定、曝气设备的充氧能力测定、可生化性测定等单项实验，针对相应的污水水质进行工艺选择等综合实验。通过实验，使得学生加深对水处理工艺设备运行机理的理解，促进对污水处理工艺理论的掌握，培养学生在水污染控制工艺、

2、原理与工程设计方面的创造性思维方式和分析问题并解决实际问题的能力。专业知识整理分享WORD格式可编辑专业知识整理分享WORD格式可编辑实验一自由沉淀实验一、实验目的本实验采用中端取样法确沉降性能曲线，即沉降效率E随时间t的变化曲线（E-t曲线）和沉降效率E随沉降速度u的变化曲线（E-u曲线），以期达到以下目的：1.熟练掌握中端取样法的实验原理及实验步骤；2.加深理解沉淀的基本概念和污水中杂质的沉淀性能；3.掌握总去除效率的确定方法；4.为沉淀池的设计提供设计参数。二、实验原理浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等

3、速下沉，其沉速在层流区符合Stokes公式，但由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得，而是要通过静沉实验确定。由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使D≥100mm以免颗粒沉淀受柱壁干扰。本实验采用中部取样法，即在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实验，取样位置设在有效水深为H的沉降柱中端H/2处，如图1-1所示。实验开始时，沉淀时间为0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度

4、为C0（mg/l），此时去除率E=0。实验开始后，悬浮物在筒内的分布变得不均匀。不同沉淀时间ti，颗粒下沉到池底的最小沉淀速度ui相应为。严格来说，此时应将实验筒内有效水深H的全部水样取出，测量其悬浮物含量，来计算出ti专业知识整理分享WORD格式可编辑时间内的沉淀效率。但这样工作量太大，而且每个实验筒只能求一个沉淀时间的沉淀效率。为了克服上述弊病，又考虑到实验筒内悬浮物浓度随水深的变化，所以我们提出的实验方法是将取样口设在H/2处，近似地认为该处水样的悬浮物浓度代表整个有效水深内悬浮物的平均浓度。这样做在工程上的误差是允许的，而实验及测定工作也可

5、以大为简化，在一个实验筒内就可以多次取样，完成沉淀曲线的实验。若原水中悬浮物浓度为C0，经t时间沉降后水样残留Ci，则沉降效率Ei为：；沉降速度为按某一特定沉降速度设计的沉淀池中，按上式计算所得的沉降效率只包括从水面到水深H处的水层中沉速≧的全部颗粒，而对＜的颗粒则没能计入。为清除计算误差，悬浮物总去除效率采用下式计算：图1-1图1-2注：图1-1、1-2中的纵坐标P表示水中残余悬浮物浓度与原水悬浮物浓度之比。实际上沉淀时间ti内，由水中沉至池底的颗粒是由两部分颗粒组成，即沉速us≥u0的那一部分颗粒能全部沉至池底。除此之外，颗粒沉速us＜u0的那

6、一部分颗粒，也有一部分能沉至池底。这是因为，这部分颗粒虽然粒径很小（沉速us＜u0）专业知识整理分享WORD格式可编辑，但是这部分颗粒并不都在水面，而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内，因此，只要在水面下，它们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速u0的颗粒由水面降至池底所用的时间ti，那么这部分颗粒也能从水中被除去。沉速us＜u0的那部分颗粒虽然有一部分能从水中去除，但其中也是粒径大的沉到池底的多，粒径小的沉到池底的少，各种粒径颗粒去除率并不相同。因此若能分别求出各种粒径的颗粒占全部颗粒的百分比，并求出该粒径在时间ti内能沉至池底的颗粒占本粒径颗

7、粒的百分比，则二者乘积即为此种粒径颗粒在全部颗粒中的去除率。因此，分别求出us＜u0的那些颗粒的去除率，并相加后，即可得出这部分颗粒的去除率。为了推求其计算式，我们首先绘制u～P关系曲线，其横坐标为颗粒沉速u，纵坐标为未被去除颗粒的百分比P，如图1-2示。由图中可见，故ΔP是当选择的颗粒沉速由u1降至u2时，整个水中所能多去除的那部分颗粒的去除率，也就是所选择的要去除的颗粒粒径由d1减到d2时，此时水中所能多去除的，即粒径在d1～d2之间的那部分颗粒所占的百分比。因此当ΔP间隔无限小时，则dP代表了小于di的某一粒径d占全部颗粒的百分比。由于颗粒均

8、匀分布，又为等速沉淀，故沉速为us