32試驗二 自由沉淀

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試驗二自由沉淀

一、試驗?zāi)康?/p>

1、觀測沉淀過程，加深對自由沉淀特點、基本概念及沉淀規(guī)律的理解；2、把握顆粒自由沉淀試驗的方法，求出沉淀曲線。

二、試驗原理

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_、等速下沉，其沉速在層流區(qū)符合Stokes公式。由于水中顆粒的繁雜性，顆粒粒徑、顆粒比重很難或無法確鑿地測定，因而沉淀效果、特性無法通過公式求得，而是要通過靜沉試驗確定。

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(guān)，因而自由沉淀可在一般沉淀柱內(nèi)進行，但其直徑應(yīng)足夠大，一般應(yīng)使D≥100mm以免顆粒沉

淀受柱壁干擾。圖1

自由沉淀試驗裝置圖

1、沉淀柱2、水泵3、水箱4、支架

5、氣體流量計6、氣體入口7、排水口8、取樣口

一般來說，自由沉淀試驗可按以下兩個方法進行：（一）底部取樣法

底部取樣法的沉淀效率通過曲線積分求得。設(shè)在一水深為H的沉淀柱內(nèi)進行自由沉淀試驗，如圖1所示。將取樣口設(shè)在水深H處，試驗開始時（t=0），整個試驗筒內(nèi)懸浮物顆粒濃度均為C0。分別在t1、t2、……、tn時刻取樣，分別測

得濃度為C1、C2、……Cn。那么，在時間恰好為t1、t2、……、tn時，沉速為h/t1=u1、h/t2=u2、……、h/tn=un的顆粒恰好通過取樣口向下沉，相應(yīng)地這些顆粒在高度H中已不復(fù)存在了。記pi=Ci/C0，則1-pi代表時間ti內(nèi)高度H中完全去除的顆粒百分數(shù)，pj-pk（k>j≥i）代表沉速位于uj和uk之間的顆粒百分數(shù)，在時間ti內(nèi)，這部分顆粒的去除百分數(shù)為

(uj?uk)/2ui?(pj?pk)，當(dāng)j、k無限接近時，

(uj?uk)/2ui?(pj?pk)?piujuidpj。這樣，在時間ti內(nèi)，沉淀柱的總沉淀效率

P?(1?pi)??效率。

ujui0dpj。實際操作過程中，可繪出p-u曲線并通過積分求出沉淀

（二）中部取樣法

與底部取樣法不同的是，中部取樣法將取樣口設(shè)在沉淀柱有效沉淀高度（H）的中部。

試驗開始時，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)量與粒徑的組成一致，懸浮物濃度為C0（mg/l），此時去除率E=0。

試驗開始后，懸浮物在筒內(nèi)的分布變得不均勻。不同沉淀時間ti，顆粒下沉到池底的最小沉淀速度ui相應(yīng)為ui?H。嚴格來說，此時應(yīng)將試驗筒內(nèi)有效水ti深H的全部水樣取出，測量其懸浮物含量，來計算出ti時間內(nèi)的沉淀效率。但這樣工作量太大，而且每個試驗筒只能求一個沉淀時間的沉淀效率。為了戰(zhàn)勝上述弊病，又考慮到試驗筒內(nèi)懸浮物濃度隨水深的變化，所以我們提出的試驗方法是將取樣口裝在H/2處，近似地認為該處水樣的懸浮物濃度代表整個有效水深內(nèi)懸浮物的平均濃度。我們認為這樣做在工程上的誤差是允許的，而試驗及測定工作也可以大為簡化，在一個試驗筒內(nèi)就可以屢屢取樣，完成沉淀曲線的試驗。假設(shè)此時