自由沉淀实验
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自由沉淀实验
一、实验目的
1、通过实验，加深对自由沉淀过程及沉淀规律的理解。
2、获取某种废水的沉淀曲线，即沉淀效率与时间曲线以及沉淀效率与颗粒沉速的关系曲线。
二、实验原理
自由沉淀是指在沉淀过程中，固体颗粒不改变尺寸，形状，也不互相粘合，各自独立地完成沉淀的过程。
一般当污水中的悬浮固体浓度不高，而且凝聚性能不明显时，其沉淀可看成自由沉淀。
自由沉淀速度直接影响沉淀效率，符合司脱克斯公式。
u=
d g l
s 2
181⋅⋅-⨯
μ
ρρ
式中： u —颗粒等速下沉沉速； ρs 、ρl —颗粒，水的密度； μ—水的动力粘滞系数； d —颗粒直径； g —重力加速度。
由于水中颗粒性质十分复杂，公式中的某些参数很难准确确定，所以沉淀效率及其他特性通常通过静沉实验确定。
在含有均匀分散性颗粒的废水静置沉淀实验过程中，假定试验筒内有效水深为Ｈ，通过不同的沉淀时间t 可以求出不同的颗粒沉淀速度u ，即u ＝Ｈ/t 。
对于某种指定的沉淀时间t 0可以求得颗粒相应沉淀速度u 0。
沉速大于，等于u 0的颗粒在t 0时可全部去除，沉淀小于u 0的颗粒只有一部分被去除。
某种沉速为u i 的小于u 0的颗粒，按u i /u 0的比例去除。
设x 0表示沉速大于或等于u 0的颗粒所占比例，则这部分颗粒去除的百分数可以用1－x 0表示。
而小于u 0的某种颗粒去除的部分占总数的百分数为（u i /u 0）×dx （dx 指具有沉速u i 的颗粒占全部颗粒的
量），则沉速u<u 0的颗粒的总的去除率为
u u
d i
x x 0
⎰⋅。
因此，全部颗粒的总去除率为：
()η=-+
110
x u u
d i
x x 0
⎰⋅
式中的积分部分可利用沉淀与颗粒重量比关系曲线确定，见图2-1。
图2-1颗粒沉降速度累积分配曲线
讨论：沉淀刚开始时，悬浮物在水中的分布可以看成是均匀的。
但是，随着沉淀过程的继续，悬浮物在实验柱中的分布变得不均匀：沉淀柱上部浓度较低，下部浓度较高。
严格地说，对于某一时间t ，应该将试验柱内有效水深Ｈ中的全部水样取出进行悬浮物含量测定，以求出t 时间内的沉淀效率。
这样
实际上很不方便。
为此在各个t时刻在同一取样口处取样，每次取样时记录水深Ｈ。
三、实验水样
生活污水，工业废水，或根据不同要求自行配制。
，同学自己量出。
2、配水，投配系统：由低位水箱，高位水箱，水泵，管路组成。
3、悬浮物定量分析所需设备。
4、烧杯，移液管等器皿。
5、卷尺。
6、100ml量筒
注：如第3项不能做到，可用浊度计代替，即用水中浊度间接反映其悬浮物量。
五、实验步骤
1、在低位水箱中将实验用水配好后，用泵输入高位水箱并循环使实验用水水质均匀。
在低位水箱中取均匀后废水，测定浊度，此水样的浊度即为废水原始浊度c0。
2、开启沉淀柱底部进水闸门，使高位水箱中配水沿输水管进入沉淀柱，当水上升到溢流口并溢流后，关闭进水闸门。
底部闸门始终保持关闭状态。
记录时间，沉淀实验开始。
3、以上述时间为零点，分别于第5、10、15、20、30、45、60、90、120min从试验柱中部取样口取样，每次约取100毫升于烧杯中，按一定稀释比例稀释后测定其浊度值并记录。
取样前要先排出取样管中的积水约10毫升。
4、观察沉淀过程中悬浮物沉淀特点、现象。
5、测出不同沉淀t的水样中的浊度c，计算悬浮物去除效率η以及相应的颗粒沉速u，画出η～t 和η～u的关系曲线。
六、实验数据及结果整理
1、将实验数据填入表1中，并计算悬浮物去除率η及沉淀速度u。
表1 颗粒自由沉淀实验记录
实验水样：沉淀管直径：水温
2、根据表1绘制沉淀曲线，即：η～t和η～u。
七、实验结果讨论
1、累计沉淀量实验方法测定悬浮物去除率有什么问题？如何改进？
2、实验测得的去除率E与教学计算所得结果相比，误差为多少？误差原因何在？
3304044。
