实验指导书(2013修订版)概要.doc

《水污染控制工程》 实验指导书 环境工程系 二〇一三年三月 实验一 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，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（）与截流速度（u0）、颗粒重量百分率的关系如下： 1 式中：——沉淀效率； ——理想沉淀池截流沉速： ——所有沉速小于的颗粒质量占原水中全部颗粒质量的百分率； ——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C0（mg/L），此时去除率=0。 实验开始后，不同沉淀时间，颗粒沉淀速度相应为： 20-2 式中：颗粒沉淀速度，； Ｈ取样口至水面高度，； 沉淀时间，。 此即为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，未被去除的颗粒所占的百分比为： 20-3 式中：－悬浮颗粒剩余率； －原水（０mg/L； －时刻悬浮颗粒浓度，mg。 20-4 式中：－悬浮颗粒去除率； 、、同上。 需要说明的是，实际沉淀时间时间内，由水中沉至池底的颗粒是由两部分颗粒组成，即沉速的那一部分颗粒可能全部沉至池底。除此之外，颗粒沉速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，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的颗粒由水面降至池底所用的时间，那么这部分颗粒也能从水中被除去；沉速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（2-４）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-1所示。 （2）浊度仪。 -1 自由沉淀实验装置 1—配水箱；2—水泵；3—搅拌装置；4—1.2m高有效水位沉淀柱；5—0.9m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—放空阀门；10—取水样阀门；11—溢流管 4.1 准备实验原水。取和自来水配制水样，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，开启阀，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2-1和20-2所列。 表2-1 颗粒自由沉降实验静沉时间t/min水样浊度/NTU表2-2 颗粒自由沉降实验静沉时间t/min水样浊度/NTU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-3和20-4。 5.2据表-3和20-4中数据，绘制t-曲线、u-曲线、u-P曲线。 -3 颗粒自由沉淀实验成果表 取样口高度为0.5m 取样口至水面高度 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/%u/（mm/s）-4 颗粒自由沉淀实验成果表 取样口高度为1.0m 取样口至水面高度 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/%u/（mm/s）u0的颗粒只有一部分去除，而且按u/u0的比例去除。 沉淀开始时可以认为悬浮物在水中的分布是均匀的。随着沉淀历时的增加，悬浮物在筒内的分布变为不均匀。严格来说经过沉淀时间t后，应将试验筒内有效水深H的全部水样取出，测出其悬浮物含量，来计算t时间内的沉