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时间:2018-08-06
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1、《水处理实验技术》指导书 实验一颗粒自由沉淀实验 一、颗粒自由沉淀实验 颗粒自由沉淀实验是研究浓度较稀时的单颗颗粒的沉淀规律。一般是通过沉淀柱静沉实验,获取颗粒沉淀曲线。它不仅具有理论指导意义,而且也是给水排水处理工程中,某些构筑物如给水与污水的沉砂池设计的重要依据。 目的 1.加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 2.掌握颗粒自由沉淀实验的方法,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。 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
2、程中颗粒互不干扰、等速下沉,其沉速在层流区符合Stokes(斯笃克斯)公式。 但是由于水中颗粒的复杂性,颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定,因而沉淀效果、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,一般应使D≥100mm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留速度U。、颗粒重量百分率的关系如下: (3-1) 此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲
3、线计算法。 设在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实验,如图3一且示。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E=0。 实验开始后,不同沉淀时间I;,颗粒最小沉淀速度U;相应为 (3-2) 此即为ti,时间内从水面下沉到池底(此处为取样点)的最小颗粒di所具有的沉速。此时取 样点处水样悬浮物浓度为Ci,而 (3-3) 此时去除率E0,表示具有沉速u≥ui(粒径d≥di)的颗粒去除率,而
4、(3-4) 则反映了ti时,未被去除之颗粒即d5、 沉速us<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。因此若能分别求出各种粒径的颗粒占全部颗粒的百分比,并求出该粒径在时间ti内能沉至池底的颗粒占本粒径颗粒的百分比,则二者乘积即为此种粒径颗粒在全部颗粒中的去除率。如此分别求出us<ui的那些颗粒的去除率,并相加后,即可得出这部分颗粒的去除率。 为了推求其计算式,我们首先绘制ui~P关系曲线,其横坐标为颗粒沉速u,纵坐标为未被去除颗粒的百分比P,如图3-2示。由6、图中可见, (3-5) 故ΔP是当选择的颗粒沉速由u1降至u2时,整个水中所能多去除的那部分颗粒的去除率,也就是所选择的要去除的颗粒粒径由d1减到d2时,此时水中所能多去除的,即粒径在d1~d2之间的那部分颗粒所占的百分比。因此当ΔP间隔无限小时,则dP代表了小于di的某一粒径d占全部颗粒的百分比。这些颗粒能沉至池底的条件,应是由水中某一点沉至池底所的用的时间,必须等于或小于具有沉速为ui的颗粒由水面沉至池底所用的时间,即应满足 由于颗粒均匀分布,又为等速沉淀,故沉速和uα7、在x水深以内才能沉到池底。因此能沉至池底的这部分颗粒,占这种粒径的百分比为,如图3-1所示,而 此即为同一粒径颗粒的去除率。取u0=ui,且为设计选用的颗粒沉速;us=uα,则有 由上述分析可见,dPS。反映了具有沉速uS颗粒占全部颗粒的百分比,而 则反映了在设计沉速为u0的前提下,具有沉速uS(<u0)的颗粒去除量占本颗粒总量的百分比。故 (3-6) 正是反映了在设计沉速为u0时,具有沉速为uS的颗粒所能去除的部分占全部颗粒的比率。利用积分求解这部分U。M。。的颗粒的去除率8、,则为 故颗粒的去除率为 (3-7) 工程中常用下式计算 (3-8) 设备及用具 1.有机玻璃管沉淀柱一根,内径D≥100mm,高1.5m。工作水深即由溢流口至取样口距离,共两种,H1=0.9m,H2=1.2m。每根沉降往上设溢流管,取样管,进水及放空管。 2.配水及投配系统包括钢板水池,搅拌装置,水泵、配水管,循环水管和计量水深用标尺、如图3-3示。 3.计量水深用标尺,计时用秒表或手等。 4.玻璃烧杯,移液管,玻璃棒,瓷盘等。 5.悬浮物定量分析所需设备万分之一天平,
5、 沉速us<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。因此若能分别求出各种粒径的颗粒占全部颗粒的百分比,并求出该粒径在时间ti内能沉至池底的颗粒占本粒径颗粒的百分比,则二者乘积即为此种粒径颗粒在全部颗粒中的去除率。如此分别求出us<ui的那些颗粒的去除率,并相加后,即可得出这部分颗粒的去除率。 为了推求其计算式,我们首先绘制ui~P关系曲线,其横坐标为颗粒沉速u,纵坐标为未被去除颗粒的百分比P,如图3-2示。由
6、图中可见, (3-5) 故ΔP是当选择的颗粒沉速由u1降至u2时,整个水中所能多去除的那部分颗粒的去除率,也就是所选择的要去除的颗粒粒径由d1减到d2时,此时水中所能多去除的,即粒径在d1~d2之间的那部分颗粒所占的百分比。因此当ΔP间隔无限小时,则dP代表了小于di的某一粒径d占全部颗粒的百分比。这些颗粒能沉至池底的条件,应是由水中某一点沉至池底所的用的时间,必须等于或小于具有沉速为ui的颗粒由水面沉至池底所用的时间,即应满足 由于颗粒均匀分布,又为等速沉淀,故沉速和uα7、在x水深以内才能沉到池底。因此能沉至池底的这部分颗粒,占这种粒径的百分比为,如图3-1所示,而 此即为同一粒径颗粒的去除率。取u0=ui,且为设计选用的颗粒沉速;us=uα,则有 由上述分析可见,dPS。反映了具有沉速uS颗粒占全部颗粒的百分比,而 则反映了在设计沉速为u0的前提下,具有沉速uS(<u0)的颗粒去除量占本颗粒总量的百分比。故 (3-6) 正是反映了在设计沉速为u0时,具有沉速为uS的颗粒所能去除的部分占全部颗粒的比率。利用积分求解这部分U。M。。的颗粒的去除率8、,则为 故颗粒的去除率为 (3-7) 工程中常用下式计算 (3-8) 设备及用具 1.有机玻璃管沉淀柱一根,内径D≥100mm,高1.5m。工作水深即由溢流口至取样口距离,共两种,H1=0.9m,H2=1.2m。每根沉降往上设溢流管,取样管,进水及放空管。 2.配水及投配系统包括钢板水池,搅拌装置,水泵、配水管,循环水管和计量水深用标尺、如图3-3示。 3.计量水深用标尺,计时用秒表或手等。 4.玻璃烧杯,移液管,玻璃棒,瓷盘等。 5.悬浮物定量分析所需设备万分之一天平,
7、在x水深以内才能沉到池底。因此能沉至池底的这部分颗粒,占这种粒径的百分比为,如图3-1所示,而 此即为同一粒径颗粒的去除率。取u0=ui,且为设计选用的颗粒沉速;us=uα,则有 由上述分析可见,dPS。反映了具有沉速uS颗粒占全部颗粒的百分比,而 则反映了在设计沉速为u0的前提下,具有沉速uS(<u0)的颗粒去除量占本颗粒总量的百分比。故 (3-6) 正是反映了在设计沉速为u0时,具有沉速为uS的颗粒所能去除的部分占全部颗粒的比率。利用积分求解这部分U。M。。的颗粒的去除率
8、,则为 故颗粒的去除率为 (3-7) 工程中常用下式计算 (3-8) 设备及用具 1.有机玻璃管沉淀柱一根,内径D≥100mm,高1.5m。工作水深即由溢流口至取样口距离,共两种,H1=0.9m,H2=1.2m。每根沉降往上设溢流管,取样管,进水及放空管。 2.配水及投配系统包括钢板水池,搅拌装置,水泵、配水管,循环水管和计量水深用标尺、如图3-3示。 3.计量水深用标尺,计时用秒表或手等。 4.玻璃烧杯,移液管,玻璃棒,瓷盘等。 5.悬浮物定量分析所需设备万分之一天平,
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