1、环境工程水处理实验仿真系统操作手册北京东方仿真控制技术有限公司2004 年 3 月RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/1目 录环境工程水处理实验安装手册 2环境工程水处理实验操作手册自由沉淀实验 8混凝实验 16曝气充氧实验 34过滤实验 39气浮实验
2、48活性污泥实验 55RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/2环境工程水处理实验安装手册欢迎您使用本公司的软件并希望您提出宝贵意见！建议配置：Windows98 操作系统， PentiumII-233 以上，至少 32M 内存，800x600x16位真彩（
3、标准小字体） ，至少 200M 的硬盘空间。安装步骤：1、如果您是 Windows95 用户，要能正常的使用本软件，则系统需要用 DCOM95 升级，运行光盘中的 dcom95.exe 即可。2、安装程序主体（1） 、启动安装程序：用鼠标双击 Wes2004.exe 安装向导将引导您安装程序，下图为安装时的信息画面，点击“Next”按钮进行下一步。在安装过程中点击“Cancel” 按钮会取消当前操作，如果安装向导检测到是终止本次安装，则会出现对话框提示：RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,1000
4、29北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/3（2）、选择安装路径：安装向导确定了程序的默认安装目录（一般情况是C:EsExperimentWes2004，其中盘符会根据您的操作系统的安装路径而有所不同），如您同意安装程序文件在此目录，点击“Next”按钮进行下一步骤。另外，点击“Back”按钮可回到上一画面。点击“Browse” 按钮可以调出更改安装目录的对话框，您可以改变安装路径的盘符、目录和新建
5、目录的名称，然后点击“OK”确定更改并返回，点击 “Cancel”取消更改并返回。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/4（3）、建立程序启动菜单：安装向导确定了程序的默认启动菜单“开始程序东方仿真”，建议您采用默认设置，如果您要更改，请务必记住您所要建立
6、的程序组的名称，以便启动程序。然后点击“Next”进入下一步。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/5（4） 、开始拷贝文件：安装向导现在开始拷贝文件到您所制定的安装目录，窗口上有当前文件的拷贝过程和和整个拷贝过程的进度。RunYuBuiding610NO
7、.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/6（6） 、安装完毕：安装向导拷贝完文件和完成相应的设置后会显示如下的画面，点击“Finish”按钮完成安装。启动程序：如果您在建立启动程序菜单时选择了默认设置，那么在安装完毕后，请点击“开始程序东方仿真”启动程序，如下图；如果您更改了启动程序菜单的名
8、称，那么以您做的改动为准。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/7如果您在安装和使用过程中有什么问题，请及时与我们联系：010-64810799 。欢迎您访问我公司网页：http:/ 以及时得到升级信息和了解我们的最新产品。北京东方仿真控制技术有限公司20
9、04 年 3 月RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/8实验一、自有沉淀实验一、实验目的1、通过实验加深对自由沉淀的概念、特点、规律的理解2、掌握自由有沉淀的实验方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算3、根据实验数据绘制沉淀曲线，计算某一沉淀速率的下的沉
10、淀效率二、实验原理及设备自由沉淀的特征是：水中的固体悬浮物浓度不是很高，而且不具有凝聚的性质，在沉淀的过程中，固体颗粒不改变形状、尺寸，也不互相粘合，各自独立的完成沉淀过程。废水中的固体颗粒在沉砂池中的沉淀以及低浓度污水在初沉池中的沉降过程都是自由沉淀。自由沉淀过程可以由斯托克斯公式(Stokes) 进行描述，即： 218gdu式中：u颗粒的沉速； g颗粒的密度；液体的密度液体的粘滞系数；g重力加速度；d颗粒的直径。但是由于水中颗粒的复杂性，公式中的一些参数很难确定，因此对沉淀的效果、特性的研究，通常要通过实验来实现。本实验就是通过测定在一个自由沉淀的有机玻璃管内同一截面上不同时间的浊度，计算
11、沉淀速率和沉淀（去除）率，从而得到沉淀率-沉淀速率的关系曲线。同时，考察理想沉淀池我们可以得到： quAQ式中：Q沉淀池的设计处理水量A沉淀池的面积u颗粒沉速q表面负荷表面负荷 q 与颗粒沉速 u 在数值上是相等的，但是单位不同，通过沉淀性能测定求得应去除颗粒群的最小沉速 u，同时也就得到了理想沉淀池的表面负荷 q 值。通过上式可以看到，在一定流量（处理水量）下，沉淀池表面积越大，则分离的悬浮颗粒沉淀速率越小，颗粒粒径也就越小，由沉淀性能曲线可知，其沉淀率越大。由此看出，RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing C
12、hina,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/9沉淀池的沉淀率仅与颗粒沉速或者表面负荷有关，而与沉淀池的深度和沉淀时间无关。因此，在可能的条件下，应该把沉淀池建的浅些，表面积大些，这就是颗粒沉淀的浅层理论。在普通沉淀池内装设斜板（斜管） ，也是基于这个理论。实验设备主要由一个有机玻璃的沉淀柱和一台污水泵组成，污水泵的出、入口分别与沉淀柱的上、下两端相连，启动污水泵，就能起到搅拌作用。沉
13、淀柱主要参数：内径 0.25 米，高 2.2 米，内装高岭土和水的混合液，深度为 2 米，侧面有 3 个取样口的深度为a：0.2 米b：1 米c：1.8 米为了能方便、快速的测定水中的悬浮物浓度，采用了 LaMotte 公司的 2020 型浊度计，此浊度计为新型散射光浊度计，测量范围 0.00-1100NTU，用悬浮物浓度为 640mg/L、浊度为 400NTU 的标准液进行校正。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：10
14、0029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/10三、实验操作1、请先登录进入实验后，会出现“登录”对话框，如下图所示请认真填写班级、姓名、学号三项内容，这三项内容将被记录到实验报告文件当中。2、实验主界面实验主界面如下图所示3、样品浊度测量界面浊度测量界面如下图所示RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：
15、100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/114、开始搅拌进行自由沉淀实验，首先要将沉淀柱中的污水搅拌到均匀。本实验采用一台污水泵起到搅拌作用，用鼠标点击如下图所示的绿色按钮接通电源开关，开始搅拌5、停止搅拌、开始计时、采集样品搅拌均匀以后，用鼠标点击如下图所示的红色按钮切断电源，停止搅拌同时，用鼠标点击如下图所示的“计时”按钮开始计时RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,
16、100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/12再同时，点击沉淀柱右侧的三个取样口中的一个取样，系统会自动完成取样动作，仅在第一次演示取样动画，播放动画的同时，计时自动停止，播放完毕后，计时自动继续。演示动画完成后，出现数据分组窗口，选择当前采集的样品，要作为哪组的数据然后，尽快点击另外两个取样口取样，第一次所取得的这三个样品，作为“原水悬浮物浓度数据”。所取得的这三个样品，作为“原水悬浮物浓
17、度数据” 。然后，分别在第5、10、15、20、30、40、50、60 分钟从 b 位置的取样口取样，作为“沉淀率和沉淀速率数据” 。6、样品测量和数据记录样品的悬浮物浓度由一台浊度计测量浊度，然后换算为悬浮物浓度确定，测量界面如下图所示RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部
18、 网址：http:/13点击或者拖动上面的滚动条切换样品，下面的信息栏会自动显示样品编号、数据用途、采样位置和时间等内容，便于进行数据记录。点击“测量”按钮或者浊度计上的“Read”按钮，可以测量当前样品的浊度。把当前的数据写入“数据处理”界面当中数据表格当中，如果你开启了自动记录功能，可以点击“自动记录”按钮，数据就会自动写入数据表格。7、数据处理和绘制曲线数据记录完毕后，点击右上角的“自动计算”按钮，系统就会根据写入的数据自动计算出结果，并显示在表格内。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,10
19、0029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/14计算完成后，到“沉淀性能”曲线页，点击右上角的“开始绘制”按钮，就可以根据前面的数据和计算结果画出“沉淀性能”曲线。8、实验报告的后期处理窗口的最下面一排有四个按钮：保存把当前的实验数据保存到一个数据文件当中RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,10002
20、9北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/15加载从一个数据文件当中读取实验数据报表根据实验数据生成可打印的实验报表退出关闭实验报告窗口四、实验注意事项：1、搅拌时间要足够，否则沉淀柱内的悬浮物浓度不够高或者不均匀，会导致曲线的范围变窄2、搅拌停止以后，要尽快的采集原水悬浮物浓度的样品，否则会因为悬浮物自身的沉淀导致数据偏差3、采样间隔的时间不必规定死，但要保证数据足够，并且开始的时候采样时间应该短4
21、、由于取样必然会导致液面的变化，实际上取样口的深度会一直减小，但是在实际当中随时的测量水深又不方便，考虑到使用新的悬浮物浓度测量方法以后，需要的样品水量很小，所以这种误差可以忽略5、在以往的实验设计当中，一般都是用烘干称重法测量水中的悬浮物浓度，但是这种方法比较复杂，而且有自身的局限性，首先是要求采样量要大，否则不能保证精度，其次实容易受水中溶解性物质的干扰。虽然是标准的测量方法，然而在实际生产操作时，几乎都不采用，都是采用浊度这个替代参数。实际上，如果用浊度代替悬浮物浓度，也可以得到类似的关系曲线，本实验为了符合大家以前的习惯，把浊度转化为悬浮浓度。RunYuBuiding610NO.10
22、XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/16实验二、混凝实验操作手册一、实验要求：通过烧杯实验，确定已知混凝剂的最佳 PH 值和最佳投药量。二、实验原理：混凝阶段所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体杂质。胶体颗粒靠自然沉降是不能去除的。通过投加混凝剂，在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用，或通过高分子链
23、状物吸附胶粒，形成絮凝体，俗称矾花。自投加混凝剂直至形成矾花的过程叫混凝。混凝过程最关键的是确定最佳混凝工艺条件，因混凝剂的种类较多，混凝条件很难确定；要选定某种混凝剂的投加量，还需考虑 PH 值的影响。通过烧杯实验，确定一种混凝剂的最佳 PH 值和最佳投药量。在一系列烧杯上用不同的混凝剂投加量和不同的 PH 值测定混凝效果，从而得到混凝效果-混凝剂投加量，混凝效果-PH 值的曲线。设备介绍：本实验所用的搅拌器的原型为 SC 系列搅拌器，由微电脑控制，液晶显示，主要功能有以下几点：预先设定搅拌时间、搅拌转速，并有数字显示，当试验达到预设时间后即自动停止搅拌。转速共有 3 级可调，时间从 1mi
24、n 到 99min 无级可调。达到搅拌时间后，各叶片停止搅拌并上升到位。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/17四、实验步骤最佳混凝剂投量实验1、 加入原水点击主界面上的 1 号烧杯，即可弹出 1 号烧杯配置窗口。点击配置窗口下方的原水图标，即可向一号烧
25、杯中注入 800ml 原水。如图所示：RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/18采用同样的方法为其余的烧杯各加入 800ml 原水。2、加入混凝剂点击 1 号烧杯配置界面下方的混凝剂图标，即可出现混凝剂量输入框，输入数字 2，表示加入 2mg 混凝剂，即
26、20ml 混凝剂溶液。注：每个烧杯中加入的混凝剂量不能多于 10mg。同样，在 2 号烧杯中加入 3mg 混凝剂，在 3 号烧杯中加入 4mg 混凝剂，在 4 号烧杯中加入 5mg 混凝剂，在 5 号烧杯中加入 6mg 混凝剂，在 6 号烧杯中加入 7mg 混凝剂。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真
27、控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/193、启动控制面板点击主界面的控制面板，即可弹出控制面板界面，如图所示：点击右边的电源按钮，即可启动控制面板。4、高速搅拌设定搅拌时间为 1 分钟，搅拌转速为 300 转/分，开始搅拌。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部
28、网址：http:/201 分钟后，系统即自动停止搅拌。5、中速搅拌继续设定搅拌转速 150 转/分，搅拌时间 5 分钟，开始搅拌。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/216、低速搅拌继续设定搅拌速度 70 转/分，时间 10 分钟，开始搅拌。7、静置沉淀
29、慢速搅拌完成后，即可打开烧杯配置界面，查看烧杯状态RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/22经过一段时间后，沉淀接近完成，界面上即显示出烧杯液体的浊度和酸度，当浊度不再变化，即表示沉淀完全。8、记录数据沉淀完全后，点击主界面的自动记录按钮，自动记录数据。打
30、开数据处理窗口，查看记录的数据。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/23点击数据曲线面板上的自动绘制按钮，绘制数据曲线。根据曲线即可得到最佳混凝剂投量。最佳 PH 值测量1、调节 PH 值RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDong
31、LiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/24点击主界面的一号烧杯，打开 1 号烧杯配置界面。点击配置界面上的倒空图标，倒空烧杯内液体，并清洗烧杯。点击原水图标，加入 800ml 原水。点击 HCl 图标，在弹出的输入框中输入 30，即加入 30mlHCl。采用同样的方法。在 2 号烧杯中加入 800ml 原水和 20mlH
32、Cl。在 3 号烧杯中加入 800ml 原水和 10mlHCl。在 4 号烧杯中加入 800ml 原水和 1mlHCl。在 5 号烧杯中加入 800ml 原水和 10mlNaOH。在 6 号烧杯中加入 800ml 原水和 20mlNaOH。注：每个烧杯中加入的酸和碱量不能超过 50ml。2、高速搅拌设定搅拌时间为 1 分钟，搅拌转速为 300 转/分，开始搅拌。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010
33、-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/251 分钟后，系统即自动停止搅拌。3、加入混凝剂在每个烧杯中加入最佳投量的混凝剂，约 5mg。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事
34、业部 网址：http:/264、高速搅拌设定搅拌时间为 1 分钟，搅拌转速为 300 转/分，开始搅拌。1 分钟后，系统即自动停止搅拌。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/275、中速搅拌继续设定搅拌转速 150 转/分，搅拌时间 5 分钟，开始搅拌。6
35、、低速搅拌继续设定搅拌速度 70 转/分，时间 10 分钟，开始搅拌。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/287、静置沉淀慢速搅拌完成后，即可打开烧杯配置界面，查看烧杯状态经过一段时间后，沉淀接近完成，界面上即显示出烧杯液体的浊度和酸度，当浊度不再变化，即表示沉淀完全。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话：010-64927579, 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：http:/298、数据处理沉淀完成后，点击主界面的自动记录，记录实验数据。点击数据曲线面板上的自动绘制按钮，绘制数据曲线。根据曲线即可得到最佳 PH 值。
