颗粒自由沉淀试验

1、实验20颗粒自由沉淀实验一、实验目的1.1 研究浓度较稀时的单颗粒沉淀规律，加深其对沉淀特点、基本概念的理解。1.2 掌握颗粒自由沉淀试验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自 由沉淀曲线。二、实验原理浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下降，其沉速在层流区符合斯托克斯（ Stocks）公式。但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒 径、颗粒相对密度很难或无法准确地测定，因而沉降效果、特性无法通过公式求得，而是通 过静沉实验确定。由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般 D至1

2、00mm,以免颗粒沉淀受柱壁干扰。具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率（n）与截流速度（u。）、颗粒重量百分率的关系如下：20-1吊u=(1)Y式中：沉淀效率；Uo 理想沉淀池截流沉速：Po 所有沉速小于u 0的颗粒质量占原水中全部颗粒质量的百分率；Us 小于截流沉速的颗粒沉速。此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲线计算方法。设在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实验。实验开始，沉淀时间为0,此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为Co（mg/L ）,此时去除率 =0。实验开始后，不同沉淀时间ti,颗粒沉淀速度Ui相应为：HUi 二 -20-2ti式

3、中：Ui颗粒沉淀速度，mm/s;H取样口至水面高度，mm；ti沉淀时间，min。此即为ti时间内从水面下沉到池底（此处为取样点）的颗粒所具有的沉速。此时取样点 处水样悬浮物浓度为G,未被去除的颗粒所占的百分比为：P =鱼20-3C。式中：P悬浮颗粒剩余率；C。原水（0时刻）悬浮颗粒浓度，mg/L ;Ci - ti时刻悬浮颗粒浓度，mg/L。此时被去除的颗粒所占的百分比为：Cii = 1 Pi = 1 20-4Co式中：、一悬浮颗粒去除率；P、Co、Ci 同上。需要说明的是，实际沉淀时间ti时间内，由水中沉至池底的颗粒是由两部分颗粒组成，即沉速u之ui的那一部分颗粒可能全部沉至池底。除此之外，颗

4、粒沉速u < ui的那一部分颗粒也有一部分能沉至池底。这是因为，这部分颗粒虽然粒径很小，沉速u cui ,但是这部分颗粒并不都在水面，而是均匀分布在整个沉淀柱的高度内。因此，只有在水面下它们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速ui的颗粒由水面降至池底所用的时间ti,那么这部分颗粒也能从水中被除去；沉速u < ui的那部分颗粒虽然有一部分能从水中去除，但其中也是粒径大的沉到池底的多，粒径小的沉到池底的少，各种粒径颗粒去除率并不相同。因此公式(20-4)未包含u <ui的那部分颗粒被去除。注：本实验用浊度代替悬浮物浓度进行各种计算。三、实验仪器及用具(1)自由沉淀实验装置如图

5、 20-1所示。(2)浊度仪。图20-1自由沉淀实验装置1配水箱；2水泵；3搅拌装置；41.2m高有效水位沉淀柱；50.9m高有效水位沉淀柱；6水 循环用阀；7配水阀门；8沉淀柱上水阀门；9一放空阀门；10取水样阀门；11 一溢流管四、实验步骤4.1 准备实验原水。取适量硅藻土和自来水配制水样，置于水箱中。4.2 开启循环管路阀门，启动水泵和搅拌装置。4.3 水箱内水质均匀后，开启进水阀，等进水达到预定水高时，关闭进水阀，停水泵。过35分钟后，开动秒表记录时间，沉淀实验开始。4.4 当时间为 0min、2min、5min、10min、15min、30min、40min、60min 时，取水样测

6、浊 度（注意：取水样时，需先放掉一些水，以便冲洗取样口处的沉淀物），在每次取样前后读出水面高度。相关数据记录如表 20-1和20-2所列。表20-1颗粒自由沉降实验记录取样口高度为0.5m静沉时间t/min水样浊度/NTU取样前，取样口至水回局度H 前/mm取样后，取样口至水回局度H 后/mm0251015304060表20-2颗粒自由沉降实验记录取样口高度为1.0m静沉时间t/min水样浊度/NTU取样前，取样口至水回局度H 前/mm取样后，取样口至水回局度H 后/mm0251015304060五、成果整理5.1 计算悬浮物去除率“、悬浮物剩余率p、沉淀速度u,将结果填入表20-3和20-4。5.2 据表20-3和20-4中数据，绘制t-n曲线、u曲线、u-P曲线。表20-3颗粒自由沉淀实验成果表取样口高度为0.5m取样口至水回局度H= （ H 前+H 后）/2静沉时间t/min悬浮物去除率"/%悬浮物剩余率p/%沉淀速度u/ （mm/s）251015304060取样口至水回局度H= ( H 前+H 后)/2静沉时间t/min悬浮物去除率”/%悬浮物剩余率p/%沉淀速度u/ (