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文檔簡介

1、實驗20顆粒自由沉淀實驗一、實驗目的1.1 研究濃度較稀時的單顆粒沉淀規律,加深其對沉淀特點、基本概念的理解。1.2 掌握顆粒自由沉淀試驗的方法,并能對實驗數據進行分析、整理、計算和繪制顆粒自 由沉淀曲線。二、實驗原理濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀,其特點是靜沉過程中顆粒互不干擾、等速下降,其沉速在層流區符合斯托克斯( Stocks)公式。但是由于水中顆粒的復雜性,顆粒粒 徑、顆粒相對密度很難或無法準確地測定,因而沉降效果、特性無法通過公式求得,而是通 過靜沉實驗確定。由于自由沉淀時顆粒是等速下沉,下沉速度與沉淀高度無關,因而自由沉淀可在一般沉淀柱內進行,但其直徑應足夠大,一般 D至1

2、00mm,以免顆粒沉淀受柱壁干擾。具有大小不同顆粒的懸浮物靜沉總去除率(n)與截流速度(u。)、顆粒重量百分率的關系如下:20-1吊u=(1)Y式中:沉淀效率;Uo 理想沉淀池截流沉速:Po 所有沉速小于u 0的顆粒質量占原水中全部顆粒質量的百分率;Us 小于截流沉速的顆粒沉速。此種計算方法也稱為懸浮物去除率的累積曲線計算方法。設在一水深為H的沉淀柱內進行自由沉淀實驗。實驗開始,沉淀時間為0,此時沉淀柱內懸浮物分布是均勻的,即每個斷面上顆粒的數量與粒徑的組成相同,懸浮物濃度為Co(mg/L ),此時去除率 =0。實驗開始后,不同沉淀時間ti,顆粒沉淀速度Ui相應為:HUi 二 -20-2ti式

3、中:Ui顆粒沉淀速度,mm/s;H取樣口至水面高度,mm;ti沉淀時間,min。此即為ti時間內從水面下沉到池底(此處為取樣點)的顆粒所具有的沉速。此時取樣點 處水樣懸浮物濃度為G,未被去除的顆粒所占的百分比為:P =魚20-3C。式中:P懸浮顆粒剩余率;C。原水(0時刻)懸浮顆粒濃度,mg/L ;Ci - ti時刻懸浮顆粒濃度,mg/L。此時被去除的顆粒所占的百分比為:Cii = 1 Pi = 1 20-4Co式中:、一懸浮顆粒去除率;P、Co、Ci 同上。需要說明的是,實際沉淀時間ti時間內,由水中沉至池底的顆粒是由兩部分顆粒組成,即沉速u之ui的那一部分顆粒可能全部沉至池底。除此之外,顆

4、粒沉速u < ui的那一部分顆粒也有一部分能沉至池底。這是因為,這部分顆粒雖然粒徑很小,沉速u cui ,但是這部分顆粒并不都在水面,而是均勻分布在整個沉淀柱的高度內。因此,只有在水面下它們下沉至池底所用的時間能少于或等于具有沉速ui的顆粒由水面降至池底所用的時間ti,那么這部分顆粒也能從水中被除去;沉速u < ui的那部分顆粒雖然有一部分能從水中去除,但其中也是粒徑大的沉到池底的多,粒徑小的沉到池底的少,各種粒徑顆粒去除率并不相同。因此公式(20-4)未包含u <ui的那部分顆粒被去除。注:本實驗用濁度代替懸浮物濃度進行各種計算。三、實驗儀器及用具(1)自由沉淀實驗裝置如圖

5、 20-1所示。(2)濁度儀。圖20-1自由沉淀實驗裝置1配水箱;2水泵;3攪拌裝置;41.2m高有效水位沉淀柱;50.9m高有效水位沉淀柱;6水 循環用閥;7配水閥門;8沉淀柱上水閥門;9一放空閥門;10取水樣閥門;11 一溢流管四、實驗步驟4.1 準備實驗原水。取適量硅藻土和自來水配制水樣,置于水箱中。4.2 開啟循環管路閥門,啟動水泵和攪拌裝置。4.3 水箱內水質均勻后,開啟進水閥,等進水達到預定水高時,關閉進水閥,停水泵。過35分鐘后,開動秒表記錄時間,沉淀實驗開始。4.4 當時間為 0min、2min、5min、10min、15min、30min、40min、60min 時,取水樣測

6、濁 度(注意:取水樣時,需先放掉一些水,以便沖洗取樣口處的沉淀物),在每次取樣前后讀出水面高度。相關數據記錄如表 20-1和20-2所列。表20-1顆粒自由沉降實驗記錄取樣口高度為0.5m靜沉時間t/min水樣濁度/NTU取樣前,取樣口至水回局度H 前/mm取樣后,取樣口至水回局度H 后/mm0251015304060表20-2顆粒自由沉降實驗記錄取樣口高度為1.0m靜沉時間t/min水樣濁度/NTU取樣前,取樣口至水回局度H 前/mm取樣后,取樣口至水回局度H 后/mm0251015304060五、成果整理5.1 計算懸浮物去除率“、懸浮物剩余率p、沉淀速度u,將結果填入表20-3和20-4。5.2 據表20-3和20-4中數據,繪制t-n曲線、u曲線、u-P曲線。表20-3顆粒自由沉淀實驗成果表取樣口高度為0.5m取樣口至水回局度H= ( H 前+H 后)/2靜沉時間t/min懸浮物去除率"/%懸浮物剩余率p/%沉淀速度u/ (mm/s)251015304060取樣口至水回局度H= ( H 前+H 后)/2靜沉時間t/min懸浮物去除率”/%懸浮物剩余率p/%沉淀速度u/ (

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