顆粒自由沉淀實驗

1、實驗20 顆粒自由沉淀實驗一、實驗目的1.1 研究濃度較稀時的單顆粒沉淀規(guī)律，加深其對沉淀特點、基本概念的理解。1.2 掌握顆粒自由沉淀試驗的方法，并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析、整理、計算和繪制顆粒自由沉淀曲線。二、實驗原理濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀，其特點是靜沉過程中顆?；ゲ桓蓴_、等速下降，其沉速在層流區(qū)符合斯托克斯（Stocks）公式。但是由于水中顆粒的復雜性，顆粒粒徑、顆粒相對密度很難或無法準確地測定，因而沉降效果、特性無法通過公式求得，而是通過靜沉實驗確定。由于自由沉淀時顆粒是等速下沉，下沉速度與沉淀高度無關，因而自由沉淀可在一般沉淀柱內(nèi)進行，但其直徑應足夠大，一般D，以免顆粒沉

2、淀受柱壁干擾。具有大小不同顆粒的懸浮物靜沉總?cè)コ剩ǎ┡c截流速度（u0）、顆粒重量百分率的關系如下： 20-1式中：沉淀效率； 理想沉淀池截流沉速： 所有沉速小于的顆粒質(zhì)量占原水中全部顆粒質(zhì)量的百分率； 小于截流沉速的顆粒沉速。此種計算方法也稱為懸浮物去除率的累積曲線計算方法。設在一水深為H的沉淀柱內(nèi)進行自由沉淀實驗。實驗開始，沉淀時間為0，此時沉淀柱內(nèi)懸浮物分布是均勻的，即每個斷面上顆粒的數(shù)量與粒徑的組成相同，懸浮物濃度為C0（mg/L），此時去除率=0。實驗開始后，不同沉淀時間，顆粒沉淀速度相應為： 20-2式中：顆粒沉淀速度，mm/s；取樣口至水面高度，mm；沉淀時間，min。此即為時間

3、內(nèi)從水面下沉到池底（此處為取樣點）的顆粒所具有的沉速。此時取樣點處水樣懸浮物濃度為，未被去除的顆粒所占的百分比為： 20-3式中：懸浮顆粒剩余率；原水（時刻）懸浮顆粒濃度，mg/L；時刻懸浮顆粒濃度，mg/L。此時被去除的顆粒所占的百分比為： 20-4式中：懸浮顆粒去除率；、同上。需要說明的是，實際沉淀時間時間內(nèi)，由水中沉至池底的顆粒是由兩部分顆粒組成，即沉速的那一部分顆?？赡苋砍林脸氐?。除此之外，顆粒沉速的那一部分顆粒也有一部分能沉至池底。這是因為，這部分顆粒雖然粒徑很小，沉速，但是這部分顆粒并不都在水面，而是均勻分布在整個沉淀柱的高度內(nèi)。因此，只有在水面下它們下沉至池底所用的時間能少于或

4、等于具有沉速的顆粒由水面降至池底所用的時間，那么這部分顆粒也能從水中被除去；沉速的那部分顆粒雖然有一部分能從水中去除，但其中也是粒徑大的沉到池底的多，粒徑小的沉到池底的少，各種粒徑顆粒去除率并不相同。因此公式（20-）未包含的那部分顆粒被去除。注：本實驗用濁度代替懸浮物濃度進行各種計算。三、實驗儀器及用具（1）自由沉淀實驗裝置如圖20-1所示。（2）濁度儀。圖20-1 自由沉淀實驗裝置1配水箱；2水泵；3攪拌裝置；41.2m高有效水位沉淀柱；50.9m高有效水位沉淀柱；6水循環(huán)用閥；7配水閥門；8沉淀柱上水閥門；9放空閥門；10取水樣閥門；11溢流管四、實驗步驟4.1 準備實驗原水。取適量硅藻

5、土和自來水配制水樣，置于水箱中。4.2 開啟循環(huán)管路閥門，啟動水泵和攪拌裝置。4.3 水箱內(nèi)水質(zhì)均勻后，開啟進水閥，等進水達到預定水高時，關閉進水閥，停水泵。過35分鐘后，開動秒表記錄時間，沉淀實驗開始。4.4 當時間為0min、2min、5min、10min、15min、30min、40min、60min時，取水樣測濁度（注意：取水樣時，需先放掉一些水，以便沖洗取樣口處的沉淀物），在每次取樣前后讀出水面高度。相關數(shù)據(jù)記錄如表20-1和20-2所列。表20-1 顆粒自由沉降實驗記錄 取樣口高度為0.5m靜沉時間t/min水樣濁度/NTU取樣前，取樣口至水面高度H前/mm取樣后，取樣口至水面高度

6、H后/mm0251015304060表20-2 顆粒自由沉降實驗記錄 取樣口高度為1.0m靜沉時間t/min水樣濁度/NTU取樣前，取樣口至水面高度H前/mm取樣后，取樣口至水面高度H后/mm0251015304060五、成果整理5.1 計算懸浮物去除率、懸浮物剩余率p、沉淀速度u，將結果填入表20-3和20-4。5.2 據(jù)表20-3和20-4中數(shù)據(jù)，繪制t-曲線、u-曲線、u-P曲線。表20-3 顆粒自由沉淀實驗成果表 取樣口高度為0.5m取樣口至水面高度H=（H前+H后）/2靜沉時間t/min懸浮物去除率/%懸浮物剩余率p/%沉淀速度u/（mm/s）251015304060表20-4 顆粒自由沉淀實驗成果表 取樣口高度為1.0m取樣口至水面高度H=（H前+H后）/2靜沉時間t/min懸浮物去除