TW-HJ535成层沉降实验装置
TW-HJ535成层沉降实验装置在教学中的应用与探索
在环境工程实践教学中，TW-HJ535成层沉降实验装置不仅能让学生直观理解沉淀规律，更是培养他们工程设计思维的重要桥梁。
在现代环境工程教学中，实验装置是连接理论知识与工程实践的重要桥梁。TW-HJ535成层沉降实验装置便是这样一款专门用于水处理沉淀教学的关键设备。
该装置通过模拟污水曝气池混合液的沉淀过程，帮助学生深入理解成层沉淀的特点、基本概念及沉淀规律。对于职业院校的学生来说，这种直观的实践体验是无可替代的。
01 设备组成与技术特点
TW-HJ535成层沉降实验装置设计科学，配置完善。其主要由调速电机搅拌器、调速器、取样口、PVC配水箱、水泵、电控箱、连接管道和球阀等组成，全部安装于坚固的不锈钢台架上。
该装置的核心部分是4根有机玻璃沉淀柱，每根尺寸为Φ100×1400mm。这些沉淀柱设有取样口并配备优质全铜阀门，带刻度标尺，内部还设有不锈钢搅拌器。
设备的水泵额定流量为1m³/h，扬程15m，功率370W；电机功率15W，带调速器。原水箱尺寸为600×400×500mm，采用PVC板焊制而成。
整体装置外形尺寸为1000×800×2000mm，框架为可移动式设计，带脚轮及禁锢脚，方便在实验室内灵活布置和使用。
02 实验原理与目的
成层沉淀是水处理过程中非常重要的物理过程。当悬浮物浓度较高时（如活性污泥混合液），颗粒之间会相互干扰，形成一个整体共同下沉，与上清液之间形成清晰的泥水界面。
实验开始时，沉淀柱上端会出现清晰的泥水界面，并以等速下沉。这是因为悬浮颗粒相互牵制和干扰，均衡了各自的沉淀速度，使颗粒群体以共同干扰后的速度下沉。
随着沉淀过程的进行，泥水界面的下沉速度会逐渐减慢，最终进入压缩阶段，颗粒间相互支撑，机械支托，形成松散的网状结构。
通过本实验，学生能够掌握成沉沉淀的实验方法，对实验数据进行分析整理，绘制静沉曲线，并为设计澄清浓缩池提供必要的设计参数。
03 实验步骤与操作方法
进行实验时，首先将取自处理厂活性污泥曝气池内正常运行的混合液放入水池，搅拌均匀，并取样测定其原污泥混合液的浓度MLSS值。
接着，在原水箱中用活性污泥水配制MLSS为3.0g/L左右的混合液50L，搅拌均匀后用泵打入沉淀柱。当柱中水位上升到高于底部法兰盘平齐处1m时，手动停泵同时关闭阀门。
实验过程中，需要定时记录数据：每隔1min读数一次，读出泥水界面沉降距离。让水样静沉，前期以1-2min为间隔，后期以5-10min为间隔，记录液面的沉淀位置。
当泥水界面沉降距离5min内小于2cm时停止读数，然后打开底阀排泥水，并将自来水打入柱中清洗。此后可以按MLSS为4.0，5.0，6.0，7.0，8.0g/L配制混合液，分别重复前述实验。
04 教学应用与注意事项
在教学中，TW-HJ535装置能够帮助学生直观观察沉淀过程的四个阶段：加速段、等速沉淀阶段、过渡段和压缩阶段。这种直观体验是教科书和视频无法提供的。
实验后，学生需要在界面高度与时间关系曲线上绘制所有浓度的成沉沉淀曲线的直线部分，并利用直线部分计算界面沉淀速度和重力固体通量。
最后，以污泥质量浓度c为横坐标，固体通量为纵坐标，作重力沉降固体通量曲线。这一数据分析过程对学生理解固体通量概念及其在沉淀池设计中的应用至关重要。
需要注意的是，向沉淀柱进水时，速度要适中。既要较快进完水，以防进水过程柱内已形成浑液面；又要防止速度过快造成柱内水体紊动，影响实验结果。
05 工程实践与教学设计
在工程实践中，成层沉淀实验数据是二沉池设计的重要依据。层沉淀类型的沉淀池，除了要满足水力表面负荷率外，还要满足污泥固体表面负荷率（即污泥固体通量）。
因此，在教学设计中，我们通常会安排学生分组进行实验，每组4-5人，分别负责记录数据、操作设备、取样分析和结果计算。
通过团队协作，学生不仅掌握了实验技能，还培养了沟通协调能力。
我们还会引导学生对比不同MLSS浓度下的沉淀效果，分析浓度对沉淀速度的影响规律，从而深入理解固体通量概念及其在沉淀池设计中的应用。
这种探究式学习方法能够有效激发学生的学习兴趣和创新能力。
实践证明，通过TW-HJ535实验装置的训练，学生毕业后在设计澄清浓缩池时，能够更加科学地确定设计参数，避免了凭经验设计的盲目性。
许多毕业生反馈，这种紧密结合工程实际的实验教学，使他们在工作岗位上能够快速上手，具备了解决实际问题的能力。这正是我们职业院校培养技术技能人才的终极目标。
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