您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > IT计算机/网络 > 电子商务 > 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:1nTnT1T2T2T1T1THhHhHhn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;T——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;THuu/0H——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THuu/0颗粒被全部去除,沉速0uu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)絮凝沉降实验装置及面板如下图所示:图2:絮凝沉降仿真实验虚拟设备面板(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)10223039516377901061180.51.11.72.32.9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)10223039516377901061180.51.11.72.32.9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1800mg/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。
本文标题:仿真实验三絮凝沉降与沉淀池设计仿真实验教学指导书
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2716049 .html