a4-水污染控制工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、1自由沉淀實(shí)驗(yàn)自由沉淀實(shí)驗(yàn)顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)是研究濃度較稀時(shí)的單顆顆粒的沉淀規(guī)律。一般是通過沉淀柱靜沉實(shí)驗(yàn)獲取顆粒沉淀曲線。它不僅具有理論指導(dǎo)意義，而且也是水處理工程中某些構(gòu)筑物如沉砂池、沉淀池設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過觀察沉淀過程，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.初步掌握顆粒自由沉淀的實(shí)驗(yàn)方法，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、計(jì)算。3.進(jìn)一步了解和掌握自由沉淀規(guī)律，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制自由沉淀曲線，包括時(shí)間

2、~沉淀效率（t~E）的關(guān)系曲線、顆粒沉速~沉淀效率（u~E）的關(guān)系曲線。二.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理沉淀是指從液體中借重力作用去除固體顆粒的一種過程。根據(jù)液體中固體物質(zhì)的濃度和性質(zhì)，可將沉淀過程分為自由沉淀、絮凝沉淀、成層沉淀和壓縮沉淀等四類。當(dāng)廢水中的懸浮物濃度不高時(shí)，在靜沉過程中顆粒之間互不干擾、碰撞，呈單顆粒狀態(tài)下沉，這種沉淀屬于自由沉淀。自由沉淀時(shí)顆粒是等速下沉，下沉速度與沉淀的高度無關(guān)，因而自由沉淀可在一般的沉淀柱內(nèi)進(jìn)行。為使沉淀顆粒

3、不受器壁的干擾，沉淀柱的直徑一般應(yīng)不小于100mm。如果沉淀柱的有效水深為H，如圖11所示，通過不同的沉淀時(shí)間t，可求得不同的沉速u，u=Ht。如沉淀時(shí)間為t，相應(yīng)的沉速為u0，則顆粒的去除率由兩部分構(gòu)成：沉速u≥u0顆粒能全部去除，去除率為E1；所有沉速小于u0的顆粒能部分去除，去除率為E2，則E=E1E2。設(shè)所有沉速小于u0的顆粒占總顆粒數(shù)的百分?jǐn)?shù)為P0，其中某一種沉速為ux的顆粒的去除百分?jǐn)?shù)為uxu0，則所有沉速小于u0的顆粒ux

4、的去除百分?jǐn)?shù)即E2=。沉速u≥u0顆粒所占的百分?jǐn)?shù)為1―P0，E1=1―P0，則總?cè)コ剩?000PxdpuuE=（1―P0）?000Pxdpuu但沉速小于u0的顆粒占總顆粒數(shù)的百分?jǐn)?shù)P0不易統(tǒng)計(jì)，故E2較難計(jì)算。實(shí)驗(yàn)中可按以下方法進(jìn)行去除率的計(jì)算。在t=0時(shí)，沉淀柱中任何一點(diǎn)的懸浮物濃度是一致的，等于C0。隨著沉淀的進(jìn)行，沉淀柱中懸浮物濃度不再是均勻的，其濃度隨水深而增加，從沉淀柱下部取樣測(cè)出的濃度將大于上部和中部的濃度，嚴(yán)格來說，經(jīng)

5、過沉淀時(shí)間t后，應(yīng)將沉淀柱中有效水深內(nèi)的水樣全部取出，混勻后測(cè)出其濃度Ct，來計(jì)算沉淀時(shí)間為t的沉淀效率Et。Et=%10000??CCCt在不同的沉淀時(shí)間t1、t2、……分別取樣，可繪制出時(shí)間時(shí)間~沉淀效率曲線、顆粒沉速~沉淀效率曲線。上述實(shí)驗(yàn)的工作量太大。經(jīng)研究，可以從有效水深內(nèi)的上、中、下部取相同數(shù)量的水樣混勻后求出有效水深內(nèi)（污泥層以上）的平均懸浮物濃度?；蛘?，為了簡化，可以假定懸浮物濃度沿深度呈直線變化，這樣，將取樣口設(shè)在沉淀

6、柱中部0.5H處，則該處水樣的懸浮物濃度可近似地代表整個(gè)有效水深內(nèi)的平均濃度，據(jù)此計(jì)算出沉淀時(shí)間為t時(shí)的沉淀效率。在不同的沉淀時(shí)間t1、t2、……分別從中部取樣，測(cè)出其懸浮物濃度C1、C2……，并量出水深的變化H、H1……（如沉淀柱直徑足夠大，則水深變化可忽略不計(jì)），可計(jì)算出u1、u2、……（等于Ht1、H1t2……），根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)可繪制出時(shí)間~沉淀效率（t~E）曲線、顆粒沉速~沉淀效率（u~E）曲線。3表11自由沉淀實(shí)驗(yàn)記錄水溫：時(shí)間

7、(min)取樣體積(mL)稱量瓶濾紙共重(g)稱量瓶濾紙SS共重(g)SS(g)C(mgL)C平均(mgL)沉淀高度H(cm)05102030456090注：注：除C0取三個(gè)水樣外，其余均只取兩個(gè)水樣。六.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、計(jì)算及繪圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、計(jì)算及繪圖1.將實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)按表12進(jìn)行整理，以備分析之用。表12實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理沉淀高度(cm)沉淀時(shí)間(min）顆粒沉速(mms)沉淀效率(%)%10000??CCCt2.分別以沉淀時(shí)間、顆粒沉速

8、為橫坐標(biāo)，沉淀效率為縱坐標(biāo)繪制t~E曲線和u~E曲線。七.思考題思考題1.簡述自由沉淀的特點(diǎn)。2.繪制自由沉淀曲線的意義。3.在層流區(qū)時(shí)，顆粒沉速可用什么公式描述？說明公式中各項(xiàng)變化對(duì)沉速的影響。4.說明理想沉淀池的四個(gè)假設(shè)。5.水中顆粒的比重為2.6，粒徑為0.1mm，求它在水溫10oC時(shí)的單顆粒沉降速度?；炷龑?shí)驗(yàn)混凝實(shí)驗(yàn)混凝實(shí)驗(yàn)是水處理的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一，被廣泛應(yīng)用于科研、生產(chǎn)中。分散在水中的膠體顆粒帶有電荷，同時(shí)在布朗運(yùn)動(dòng)及其表面水化