自由沉降试验及其沉降曲线问题解析

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资源描述

1:自由沉降试验及其沉降曲线自由沉降适用于悬浮固体浓度较低,且为非絮凝性或弱絮凝性的水质状况。试验是在设有一个取样口的透明沉降柱中进行的。柱的内径为100mm,有效高度为1.5~2.0m。取样口可设在工作水深为H的低部,也可设在H/2的中部,二者分别称为底部取样和中部取样。目前趋向于采用中点取样法,这是因为:随着沉降时间的延长,沉降柱内的悬浮固体浓度势必形成上稀下浓的线形不均匀分布态势,而我们要测定的是沉降柱内整个水层的残留SS浓度,用H/2处的SS浓度代表柱内的SS平均浓度,能减小采用底部取样带来的沉降效率的负偏差。沉降试验及沉降曲线绘制的方法(1)将水样在试验装置内循环搅拌均匀后,从取样口取两份100mL水样,用重量法测定初始SS浓度C0;(2)将柱内水位迅速调整至溢流口处,开始记时;(3)当累计沉降历时为t1、t2、t3…tn(常取5、10、30、60、90和120min)时,各取100mL水样两份,用来测定对应沉降时间的残留SS浓度C1、C2、C3…Cn,同时记录各次取样后的水面累计下降高度Δh1、Δh2、Δh3…Δhn-1;(4)列表计算与各沉降时间对应的沉降效率E;(5)在标准计算纸上绘制E-t和E-u沉降曲线。目前常用的沉降试验数据处理方法有两种:一种是常规计算法,另一种是Camp图解积分法。前者计算简单,但误差较大,得到的E-t和E-u曲线;后者比较复杂,但结果精确,得到的是ET-t和ET-u曲线。(一)常规计算法(1)由沉降时间t(h)和对应的工作水深H(m),按公式u=H/t计算沉降速度u(m/h)式中的工作水深H是指由水面到柱底零断面的实际高度,而与取样口位置无关。工作水深随沉降历时的变化情况如图3-5。由图可见,在[t0,tn]区间内,H随t呈跳跃式的不连续变化。如忽略[t0,ti]范围内所经历的各次水深变化,则工作水深可按下式近似计算。2:自由沉淀中颗粒沉速受颗粒大小的影响,特别是小颗粒在布朗运动作用下不沉淀。絮凝沉淀完全克服了布朗运动的影响;因为絮凝剂形成的矾花越大,颗粒密度与溶液密度的差越大,沉降越快。自由沉淀的颗粒,彼此互不干扰,也不受容器壁的干扰,只受颗粒在水中的重力作用。絮凝沉淀的颗粒,其尺寸、沉速都会逐渐增大自由沉降是物理过程,是针对水中较大颗粒物;而混凝沉降是借助混凝剂.助凝剂,通过脱稳.电中和,桥联,网捕卷扫作用,是不易沉淀的细小悬浮物和胶体相互凝结长大,然后自由沉降,是一个化学物理过程.水处理中没有纯粹的自由沉淀,也没有纯粹的絮凝沉淀。象初沉池和终沉池中,两种沉淀作用都有。只不过为了达到好的沉淀效果和节省占地面积,一般会采取一些措施增强絮凝沉淀作用:如设计合理的沉淀池中心桶中可发生絮凝作用。至于化学混凝和絮凝则另当别论。在自由沉降中,由于悬浮物固体浓度低,而且颗粒之间不发生凝聚,因此在沉降过程中颗粒的形状.粒径和密度都保持不变,互不干扰的各自独立完成匀速沉降过程.固体颗粒在沉砂池及初次沉淀池内的初期沉降就属于自由沉降.絮凝沉淀,颗粒在沉淀过程中接触碰撞势能相互凝聚为较大的絮体,颗粒粒径和沉降速度随沉降时间的延续而增大.投入的药量应根据胶体浓度及无机金属盐水解产物的分子形态、荷电性质和荷电量等确定。当高分子混凝剂投药量最大时,会产生“胶体保护”作用。胶体保护可理解为:当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后,两胶粒接近时,就受到高分子的阻碍而不能聚集,这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。排斥力可能来源于“胶粒-胶粒”之间高分子受到压缩变形而具有排斥势能,也可能由于高分子之间的电斥力(对带电高分子而言)或水化膜。而且投药量大也容易出现产生大量含水率很高的污泥的问题。这种污泥难于脱水,会给污泥处置带来很大困难。所以投药量最大时,混凝效果不一定是好的,应该根据具体废水的性质以及共存杂质的种类和浓度,通过实验,选定出适当的混凝剂种类与投加的剂量。混凝沉淀时,投入过多的药剂时药剂本身也对水体造成污染(增大COD含量等等),而且浪费药剂,增加成本。所以混凝沉淀时一定要先做好实验室小试才能投入运营。

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