a4-水污染控制工程实验指导书

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1、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，而且也是水处理工程中某些构筑物如沉砂池、沉淀池设计的重要依据。一.实验目的1.通过观察沉淀过程，加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。2.初步掌握颗粒自由沉淀的实验方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算。3.进一步了解和掌握自由沉淀规律，根据实验结果绘制自由沉淀曲线，包括时间~沉淀效率（t~E）的关系曲线、颗粒沉速~沉淀效率（u~E）的关系曲线。二.实验原理沉淀是指从

2、液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等四类。当废水中的悬浮物浓度不高时，在静沉过程中颗粒之间互不干扰、碰撞，呈单颗粒状态下沉，这种沉淀属于自由沉淀。自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀的高度无关，因而自由沉淀可在一般的沉淀柱内进行。为使沉淀颗粒不受器壁的干扰，沉淀柱的直径一般应不小于100mm。如果沉淀柱的有效水深为H，如图1-1所示，通过不同的沉淀时间t，可求得不同的沉速u，u=H/t。如沉淀时间为t，相应的沉速

3、为u0，则颗粒的去除率由两部分构成：沉速u≥u0颗粒能全部去除，去除率为E1；所有沉速小于u0的颗粒能部分去除，去除率为E2，则E=E1+E2。设所有沉速小于u0的颗粒占总颗粒数的百分数为P0，其中某一种沉速为ux的颗粒的去除百分数为ux/u0，则所有沉速小于u0的颗粒ux的去除百分数即E2=。沉速u≥u0颗粒所占的百分数为1―P0，E1=1―P0，则总去除率：E=（1―P0）+但沉速小于u0的颗粒占总颗粒数的百分数P0不易统计，故E2较难计算。实验中可按以下方法进行去除率的计算。在t=0时，沉淀柱中任何一

4、点的悬浮物浓度是一致的，等于C0。随着沉淀的进行，沉淀柱中悬浮物浓度不再是均匀的，其浓度随水深而增加，从沉淀柱下部取样测出的浓度将大于上部和中部的浓度，严格来说，经过沉淀时间t后，应将沉淀柱中有效水深内的水样全部取出，混匀后测出其浓度Ct，来计算沉淀时间为t的沉淀效率Et。Et=在不同的沉淀时间t1、t2、……分别取样，可绘制出时间时间~沉淀效率曲线、颗粒沉速~沉淀效率曲线。上述实验的工作量太大。经研究，可以从有效水深内的上、中、下部取相同数量的水样混匀后求出有效水深内（污泥层以上）的平均悬浮物浓度。或者，

5、为了简化，可以假定悬浮物浓度沿深度呈直线变化，这样，将取样口设在沉淀柱中部0.5H处，则该处水样的悬浮物浓度可近似地代表整个有效水深内的平均浓度，据此计算出沉淀时间为t时的沉淀效率。在不同的沉淀时间t1、t2、……分别从中部取样，测出其悬浮物浓度C1、C2……，并量出水深的变化H、H1……（如沉淀柱直径足够大，则水深变化可忽略不计），可计算出u1、u2、……（等于H/t1、H1/t2……），根据所测数据可绘制出时间~沉淀效率（t~E）曲线、颗粒沉速~沉淀效率（u~E）曲线。11图1-1沉淀柱示意图三.主要实

6、验设备1.自由沉淀装置，如图1-2所示。2.分析天平3.称量瓶4.烘箱5.滤纸6.漏斗7.漏斗架8.量筒9.烧杯四.实验水样可采用生活污水、浊度不太大的工业废水如造纸废水、轧钢废水等或用高岭土、硅藻土配制水样。五.实验步骤1.实验前将各阀门均关闭，将水样倒入低位水箱，用泵将水样送至高位水箱，开动搅拌装置，搅拌约10分钟，使水样中的悬浮物颗粒分布均匀。然后打开高位水箱放空阀取水样三次，测定水样的悬浮物浓度，其平均值即为初始浓度C0。每次取样后关闭放空阀。2.打开进水阀，使水样进入沉淀柱内，到达适当高度后关闭进

7、水阀。同时开始记时，实验开始。3.隔5、10、20、30、45、60、90min，由取样口取样，并记录沉淀柱内液面高度。注意取样前先排出取样管中的积水约10mL。4.观察悬浮物沉淀特点和现象。5.测定水样中悬浮物浓度，以mg/L计。测定每一沉淀时间的水样的悬浮物浓度方法如下：首先调烘箱至105±1℃，叠好滤纸放入称量瓶，打开盖子，将其放入105℃烘箱中至恒重，称取重量，然后将恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体。最后将带有滤渣的滤纸移入称量瓶中，称其悬浮物的重

8、量（还要重复烘干至恒重的过程）6.每次取样体积要适当，如100mL或200mL。实验数据记录到表1-1中。图1-2自由沉淀实验装置1-低位水箱，2-高位水箱，3-搅拌装置，4-放空阀，5-进水阀，6-沉淀柱，7-排水阀，8-取样口，9-泵11表1-1自由沉淀实验记录水温：时间(min)取样体积(mL)称量瓶+滤纸共重(g)称量瓶+滤纸+SS共重(g)SS(g)C(mg/L)C平均(mg/L)沉淀高度H(cm)05