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试验二自由沉淀

一、试验目的

1、观测沉淀过程，加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解；2、把握颗粒自由沉淀试验的方法，求出沉淀曲线。

二、试验原理

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、等速下沉，其沉速在层流区符合Stokes公式。由于水中颗粒的繁杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法确凿地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得，而是要通过静沉试验确定。

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，一般应使D≥100mm以免颗粒沉

淀受柱壁干扰。图1

自由沉淀试验装置图

1、沉淀柱2、水泵3、水箱4、支架

5、气体流量计6、气体入口7、排水口8、取样口

一般来说，自由沉淀试验可按以下两个方法进行：（一）底部取样法

底部取样法的沉淀效率通过曲线积分求得。设在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀试验，如图1所示。将取样口设在水深H处，试验开始时（t=0），整个试验筒内悬浮物颗粒浓度均为C0。分别在t1、t2、……、tn时刻取样，分别测

得浓度为C1、C2、……Cn。那么，在时间恰好为t1、t2、……、tn时，沉速为h/t1=u1、h/t2=u2、……、h/tn=un的颗粒恰好通过取样口向下沉，相应地这些颗粒在高度H中已不复存在了。记pi=Ci/C0，则1-pi代表时间ti内高度H中完全去除的颗粒百分数，pj-pk（k>j≥i）代表沉速位于uj和uk之间的颗粒百分数，在时间ti内，这部分颗粒的去除百分数为

(uj?uk)/2ui?(pj?pk)，当j、k无限接近时，

(uj?uk)/2ui?(pj?pk)?piujuidpj。这样，在时间ti内，沉淀柱的总沉淀效率

P?(1?pi)??效率。

ujui0dpj。实际操作过程中，可绘出p-u曲线并通过积分求出沉淀

（二）中部取样法

与底部取样法不同的是，中部取样法将取样口设在沉淀柱有效沉淀高度（H）的中部。

试验开始时，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一致，悬浮物浓度为C0（mg/l），此时去除率E=0。

试验开始后，悬浮物在筒内的分布变得不均匀。不同沉淀时间ti，颗粒下沉到池底的最小沉淀速度ui相应为ui?H。严格来说，此时应将试验筒内有效水ti深H的全部水样取出，测量其悬浮物含量，来计算出ti时间内的沉淀效率。但这样工作量太大，而且每个试验筒只能求一个沉淀时间的沉淀效率。为了战胜上述弊病，又考虑到试验筒内悬浮物浓度随水深的变化，所以我们提出的试验方法是将取样口装在H/2处，近似地认为该处水样的悬浮物浓度代表整个有效水深内悬浮物的平均浓度。我们认为这样做在工程上的误差是允许的，而试验及测定工作也可以大为简化，在一个试验筒内就可以屡屡取样，完成沉淀曲线的试验。假设此时

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