(好資料)3.2實(shí)驗(yàn)二_自由沉淀--水處理教案(清華大學(xué)精品課程)

實(shí)驗(yàn)二自由沉淀一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 觀(guān)察沉淀過(guò)程，加深對(duì)自由沉淀特點(diǎn)、基本概念及沉淀規(guī)律的理解；2、 掌握顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)的方法，求出沉淀曲線(xiàn)。二、實(shí)驗(yàn)原理濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀，其特點(diǎn)是靜沉過(guò)程中顆?；ゲ桓蓴_、等速下沉，其沉速在層流區(qū)符合Stokes公式。由于水中顆粒的復(fù)雜性，顆粒粒徑、顆粒比重很難或無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)定，因而沉淀效果、特性無(wú)法通過(guò)公式求得，而是要通過(guò)靜沉實(shí)驗(yàn)確定。由于自由沉淀時(shí)顆粒是等速下沉，下沉速度與沉淀高度無(wú)關(guān)，因而自由沉淀可在一般沉淀柱內(nèi)進(jìn)行，但其直徑應(yīng)足夠大，一般應(yīng)使D100mm以免顆粒沉淀受柱壁干擾。圖1自由沉淀實(shí)驗(yàn)裝置圖1、沉淀柱 2、水泵 3、水箱 4、支架5、氣體流量計(jì) 6、氣體入口 7、排水口 8、取樣口一般來(lái)說(shuō)，自由沉淀實(shí)驗(yàn)可按以下兩個(gè)方法進(jìn)行：（一） 底部取樣法底部取樣法的沉淀效率通過(guò)曲線(xiàn)積分求得。設(shè)在一水深為H的沉淀柱內(nèi)進(jìn)行自由沉淀實(shí)驗(yàn)，如圖1所示。將取樣口設(shè)在水深H處，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)（t=0），整個(gè)實(shí)驗(yàn)筒內(nèi)懸浮物顆粒濃度均為C0。分別在t1、t2、tn時(shí)刻取樣，分別測(cè)得濃度為C1、C2、Cn。那么，在時(shí)間恰好為t1、t2、tn時(shí)，沉速為h/t1=u1、h/t2=u2、h/tn=un的顆粒恰好通過(guò)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(shí)間ti內(nèi)高度H中完全去除的顆粒百分?jǐn)?shù)，pj-pk（kji）代表沉速位于uj和uk之間的顆粒百分?jǐn)?shù)，在時(shí)間ti內(nèi)，這部分顆粒的去除百分?jǐn)?shù)為，當(dāng)j、k無(wú)限接近時(shí)，。這樣，在時(shí)間ti內(nèi)，沉淀柱的總沉淀效率。實(shí)際操作過(guò)程中，可繪出p-u曲線(xiàn)并通過(guò)積分求出沉淀效率。（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。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，沉淀時(shí)間為0，此時(shí)沉淀柱內(nèi)懸浮物分布是均勻的，即每個(gè)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(shí)去除率E=0。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，懸浮物在筒內(nèi)的分布變得不均勻。不同沉淀時(shí)間ti，顆粒下沉到池底的最小沉淀速度ui相應(yīng)為。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，此時(shí)應(yīng)將實(shí)驗(yàn)筒內(nèi)有效水深H的全部水樣取出，測(cè)量其懸浮物含量，來(lái)計(jì)算出ti時(shí)間內(nèi)的沉淀效率。但這樣工作量太大，而且每個(gè)實(shí)驗(yàn)筒只能求一個(gè)沉淀時(shí)間的沉淀效率。為了克服上述弊病，又考慮到實(shí)驗(yàn)筒內(nèi)懸浮物濃度隨水深的變化，所以我們提出的實(shí)驗(yàn)方法是將取樣口裝在H/2處，近似地認(rèn)為該處水樣的懸浮物濃度代表整個(gè)有效水深內(nèi)懸浮物的平均濃度。我們認(rèn)為這樣做在工程上的誤差是允許的，而實(shí)驗(yàn)及測(cè)定工作也可以大為簡(jiǎn)化，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)筒內(nèi)就可以多次取樣，完成沉淀曲線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。假設(shè)此時(shí)取樣點(diǎn)處水樣水樣懸浮物濃度為Ci，則顆?？?cè)コ?。而則反映了ti時(shí)未被去除的顆粒（即ddi的顆粒）所占的百分比。三、實(shí)驗(yàn)水樣硅藻土自配水。四、主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 沉淀實(shí)驗(yàn)筒直徑140mm，工作有效水深（由溢出口下緣到筒底的距離）為2000mm；2、 過(guò)濾裝置；3、 懸浮物定量分析所需設(shè)備。以SS為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，定量分析設(shè)備包括萬(wàn)分之一電子天平，帶蓋稱(chēng)量瓶，干燥器，烘箱等；以懸浮物濁度為衡量指標(biāo)時(shí)，定量分析設(shè)備為濁度儀。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、 將水樣倒入攪拌筒中，用泵循環(huán)攪拌約5分鐘，使水樣中懸浮物分布均勻；2、 用泵將水樣輸入沉淀實(shí)驗(yàn)筒，在輸入過(guò)程中，從筒中取樣兩次，每次約20ml（若以SS為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，取樣量應(yīng)提高到100ml并在取樣后準(zhǔn)確記下水樣體積）。此水樣的懸浮物濃度即為實(shí)驗(yàn)水樣的原始濃度C0；3、 當(dāng)廢水升到溢流口，溢流管流出水后，關(guān)緊沉淀實(shí)驗(yàn)筒底部閥門(mén)，停泵，記下沉淀開(kāi)始時(shí)間。4、 觀(guān)察靜置沉淀現(xiàn)象；5、 隔5、10、20、30、45、60、75、90分鐘，從實(shí)驗(yàn)筒底部取樣口及中部取樣口各取樣兩次，每次約20ml（若以SS為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，取樣量應(yīng)提高到100ml并在取樣后準(zhǔn)確記下水樣體積）。取水樣前要先排出取樣管中的積水約10ml左右，取水樣后測(cè)量工作水深的變化；6、 將每一種沉淀時(shí)間的兩個(gè)水樣作平行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量其SS值或濁度。水樣SS值的測(cè)量步驟如下：用濾紙過(guò)濾（濾紙應(yīng)當(dāng)是已在烘箱內(nèi)烘干后稱(chēng)量過(guò)的），過(guò)濾后，再把濾紙放入已準(zhǔn)確稱(chēng)量的帶蓋稱(chēng)量瓶?jī)?nèi)，在105-110烘箱內(nèi)烘干后稱(chēng)量濾紙的增重即為水樣中懸浮物的重量。7、 分別對(duì)底部取樣法和中部取樣法計(jì)算不同沉淀時(shí)間t的水樣中的懸浮物濃度C，沉淀效率E，以及相應(yīng)的顆粒沉速u(mài)，并畫(huà)出E-t和E-u的關(guān)系曲線(xiàn)