顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)20 顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1 研究濃度較稀時(shí)的單顆粒沉淀規(guī)律，加深其對沉淀特點(diǎn)、基本概念的理解。1.2 掌握顆粒自由沉淀試驗(yàn)的方法，并能對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、計(jì)算和繪制顆粒自由沉淀曲線。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(fù)雜性，顆粒粒徑、顆粒相對密度很難或無法準(zhǔn)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(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(guān)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(jì)算方法也稱為懸浮物去除率的累積曲線計(jì)算方法。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)。實(shí)驗(yàn)開始，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=0。實(shí)驗(yàn)開始后，不同沉淀時(shí)間，顆粒沉淀速度相應(yīng)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(shí)間，min。此即為時(shí)間

3、內(nèi)從水面下沉到池底（此處為取樣點(diǎn)）的顆粒所具有的沉速。此時(shí)取樣點(diǎn)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(shí)刻）懸浮顆粒濃度，mg/L；時(shí)刻懸浮顆粒濃度，mg/L。此時(shí)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(shí)際沉淀時(shí)間時(shí)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砍林脸氐住３酥?，顆粒沉速的那一部分顆粒也有一部分能沉至池底。這是因?yàn)?，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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)用濁度代替懸浮物濃度進(jìn)行各種計(jì)算。三、實(shí)驗(yàn)儀器及用具（1）自由沉淀實(shí)驗(yàn)裝置如圖20-1所示。（2）濁度儀。圖20-1 自由沉淀實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟4.1 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)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(dòng)水泵和攪拌裝置。4.3 水箱內(nèi)水質(zhì)均勻后，開啟進(jìn)水閥，等進(jìn)水達(dá)到預(yù)定水高時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，停水泵。過35分鐘后，開動(dòng)秒表記錄時(shí)間，沉淀實(shí)驗(yàn)開始。4.4 當(dāng)時(shí)間為0min、2min、5min、10min、15min、30min、40min、60min時(shí)，取水樣測濁度（注意：取水樣時(shí)，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(guān)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(shí)驗(yàn)記錄 取樣口高度為0.5m靜沉?xí)r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(shí)驗(yàn)記錄 取樣口高度為1.0m靜沉?xí)r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(jì)算懸浮物去除率、懸浮物剩余率p、沉淀速度u，將結(jié)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(shí)驗(yàn)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?xí)r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(shí)驗(yàn)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?xí)r間t/min懸浮物去除