实验一自由沉淀实验.doc

实验一 自由沉淀实验一 实验目的(1)初步掌握颗粒自由沉淀的试验方法：(2)进一步了解和掌握自由沉淀规律，根据试验结果绘制时间沉淀率（tE），沉速沉淀率（uE）和Ct/C0u的关系曲线。 二 实验原理沉淀是指从液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等四类。本试验是研究探讨污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律。试验用沉淀管进行，如图。设水深为h，在t时间能沉到h深度的颗粒的沉速uh/t。根据某给定的时间t0，计算出颗粒的沉速u0。凡是沉淀速度等于或大于u0的颗粒，在t0时都可以全部去除。设原水中悬浮物浓度为c0（mg/L），则沉淀率为：在时间t时能沉到h深度的颗粒的沉淀速度为：式中：c0原水中悬浮物浓度（mg/L）ct经t时间后，污水中残存的悬浮物浓度（mg/L）h取样口高度（cm）t取样时间（min）自由沉淀试验装置三 实验装置与设备1、沉淀管、储水箱、水泵和搅拌装置2、秒表，皮尺3、测定悬浮物的设备：分析天平，称量瓶，烘箱、滤纸、漏斗、漏斗架、量筒，烧杯等。4、污水水养，采用高岭土配置。四 实验步骤1将一定量的高岭土投入到配水箱中，开动搅拌机，充分搅拌。2取水样200ml（测定悬浮浓度为c0）并且确定取样管内取样口位置。2启动水泵将混合液打入沉淀管到一定高度，停泵，停止搅拌机，并且记录高度值。开动秒表，开始记录沉淀时间。3当时间为1、3、5、10、15、20、40、60分钟时，在取样口分别取水200ml，测定悬浮物浓度（ct）。4、每次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后皆需测量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时取二者的平均值。5测定每一沉淀时间的水样的悬浮物浓度固体量。首先调烘箱至1051，跌好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105烘箱中至恒重，称取重量，然后将恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体。最后将带有滤渣的滤纸移入称量瓶中，称其悬浮物的重量（还要重复烘干至恒重的过程）6悬浮固体计算：式中：1称量瓶+滤纸重量（g）2称量瓶+滤纸重量+悬浮物（g）V水样体积（100ml）五 试验结果整理1.根据不同沉淀时间的取样口距液面平均深度h和沉淀时间t，计算出各种颗粒的沉淀速度ut和沉淀率E，并绘制沉淀时间沉淀率和沉速沉淀率的曲线2利用上述资料，计算不同时间t时，沉淀管内未被去除的悬浮物的百分比，即：P（ct/c0）100以颗粒沉速u为横坐标，以P为纵坐标，绘制uP关系曲线。3讨论自由沉淀净沉曲线的意义。1-1 颗粒自由沉淀实验记录静沉时间/min滤纸编号称量瓶号称量瓶+滤纸质量/g取样体积/mL瓶纸+SS质量/g水样SS质量/gC0/(mg/L)Ci/(mg/L)沉淀高度H/cm0510203060120表1-2 实验原始数据整理表沉淀高度/cm沉淀时间/min实测水样SS/(mg/L)计算用SS/(mg/L)未被移除颗粒百分比Pi颗粒沉速u/(mm/s)实验一 自由沉淀实验一、 实验目的1、通过实验加深对自由沉淀的特点、规律的理解。2、掌握自由沉淀的实验方法，并能对实验数据进行计算，根据实验数据绘制沉淀曲线。二、 实验原理自由沉淀的特征是：水中的固体悬浮物浓度不是很高，而且不具有凝聚的性质，在沉淀的过程中，固体颗粒不改变形状、尺寸，也不互相粘合，各自独立的完成沉淀过程。废水中的固体颗粒在沉砂池中的沉淀以及低浓度污水在初沉池中的沉降过程都是自由沉淀。自由沉淀过程可以由斯托克斯公式(Stokes)进行描述，即：式中：u颗粒的沉速； g颗粒的密度； 液体的密度 液体的粘滞系数； g重力加速度； d颗粒的直径。但是由于水中颗粒的复杂性，公式中的一些参数很难确定，因此对沉淀的效果、特性的研究，通常要通过实验来实现。本实验就是通过测定在一个自由沉淀的有机玻璃管内同一截面上不同时间的浊度，计算沉淀速率和沉淀（去除）率，从而得到沉淀率-沉淀速率的关系曲线。同时，考察理想沉淀池我们可以得到：式中：Q沉淀池的设计处理水量 A沉淀池的面积 u颗粒沉速 q表面负荷表面负荷q与颗粒沉速u在数值上是相等的，但是单位不同，通过沉淀性能测定求得应去除颗粒群的最小沉速u，同时也就得到了理想沉淀池的表面负荷q值。通过上式可以看到，在一定流量（处理水量）下，沉淀池表面积越大，则分离的悬浮颗粒沉淀速率越小，颗粒粒径也就越小，由沉淀性能曲线可知，其沉淀率越大。由此看出，沉淀池的沉淀率仅与颗粒沉速或者表面负荷有关，而与沉淀池的深度和沉淀时间无关。因此，在可能的条件下，应该把沉淀池建的浅些，表面积大些，这就是颗粒沉淀的浅层理论。在普通沉淀池内装设斜板（斜管），也是基于这个理论。三、 实验设备一个有机玻璃的沉淀柱，主要参数：内径0.25米，高2.2米，内装高岭土和水的混合液，深度为2米，侧面有3个取样口，深度分别为a：0.2米b：1米c：1.8米一台污水泵，污水泵的出、入口分别与沉淀柱的上、下两端相连，启动污水泵，就能起到搅拌作用。2020型浊度计，测量范围0.00-1100NTU，用悬浮物浓度为640mg/L、浊度为400NTU的标准液进行校正。四、实验步骤1、进入实验后，会出现“登录”对话框，请认真填写班级、姓名、学号三项内容，它们将被记录到实验报告文件当中。2、用鼠标点击污水泵绿色按钮，接通电源，开始搅拌。3、搅拌均匀以后，点击污水泵红色按钮，切断电源，停止搅拌。同时，点击计时器的“计时”按钮开始计时。再同时，点击沉淀柱的a取样口取样，系统会自动完成取样动作，仅在第一次取样时演示取样动画，播放动画的同时，计时自动停止，播放完毕后，计时自动继续。演示动画完成后，出现数据分组窗口，把当前采集的样品作为“原水悬浮物浓度数据”。然后，尽快点击b、c取样口取样，均作为“原水悬浮物浓度数据”。4、分别在第5、10、15、20、30、40、50、60分钟从b取样口取样，作为“沉淀率和沉淀速率数据”。5、点击“样品测量”，样品的悬浮物浓度由一台浊度计测量浊度后换算为悬浮物浓度确定。点击或者拖动滚动条切换样品，信息栏会自动显示样品编号、数据用途、采样位置和时间等内容。点击“测量”按钮或者浊度计上的“Read”按钮，可以测量当前样品的浊度。样品全部测量后，点击“自动记录”，把测得的数据写入“数据处理”界面中的表格。6、数据记录完毕后，点击“自动计算”，系统就会自动计算出结果，并显示在表格内。计算完成后，到“沉淀性能曲线”页，点击“开始绘制”，就可以根据前面的数据和计算结果画出“沉淀性能”曲线。五、实验数据记录和处理1、 原水悬浮物浓度数据：编号取样位置时间浊度悬浮物浓度1a2b3c原水悬浮物浓度C0计算结果：2、 剩余率和沉淀速率数据：编号取样位置时间min浊度NTU悬浮物浓度Ct沉淀速率u沉淀效率E123456783、 沉淀速率沉淀效率曲线：六、实验注意事项1、搅拌时间要足够，否则沉淀柱内的悬浮物浓度不够高或者不均匀，会导致曲线的范围变窄。2、搅拌停止以后，要尽快的采集原水悬浮物浓度的样品，否则会因为悬浮物自身的沉淀导致数据偏差。3、采样间隔的时间不必规定死，但要保证数据足够，并且开始的时候采样时间应该短。4、由于取样必然会导致液面的变化，实际上取样口的深度会一直减小，但是在实际当中随时的测量水深又不方便，考虑到使用新的悬浮物浓度测量方法以后，需要的样品水量很小，所以这种误差可以忽略。5、在以往的实验设计当中，一般都是用烘干称重法测量水中的悬浮物浓度