颗粒自由沉降实验
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实验项目名称: 颗粒自由沉淀实验
(所属课程: 水污染控制工程 )
院 系: 专业班级: 姓 名: 学 号: 实验日期: 实验地点: 合作者: 指导教师:
本实验项目成绩: 教师签字: 日期:
一、实验目的
(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。
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、等速下沉,其沉速在层流区符合 Stokes 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,而是要通过静沉实验确定。
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E 与截留速度u0、颗粒质量分数的关系如下
此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲线计算法。
设在一水深为H 的沉淀柱内进行自由沉淀实验,实验开始时,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,悬浮物在筒内的分布变得不均匀。不同沉淀时间ti ,颗粒下沉到池底的最小沉淀速度u i 相应为u i =H/t i 。此时为t i 时间内沉到池底(此处为取样点)的最小颗粒d i 所具有的沉速。此时取样点处水样水样悬浮物浓度为Ci ,则颗粒总去除率:
00011C C
C C C P E i
i i -=-=
-=。
表示具有沉速u≥u
i (粒径d≥ud
i
)的颗粒去除率,而P
i
=C
i
/C
则反映了ti时未被去除
的颗粒(即d 三、实验设备与试剂 (1)有机玻璃管沉淀柱一根,内径D≥100mmmm,高1.5m。工作水深即由溢流口至取样口 距离,共两种,H 1=0.9m,H 1 =1.2m。每根沉降柱上设溢流管、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4-2-3.。 (3)计时用秒表或手表。 (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、带盖称量瓶、干燥皿、烘箱、抽滤装置、定量滤纸等。 (6)水样可用煤气洗涤污水、轧钢污水、天然河水或人工配制水样。 图4-2-3 自由沉淀静沉实验装置 1、沉淀柱 2、水泵 3、水箱 4、支架 5、气体流量计 6、气体入口 7、排水口 8、取样口 四、实验步骤 (1)将实验用水倒入水池内,开启循环管路闸门2,用泵循环或机械搅拌装置搅拌,待池内水质均匀后,从池内取样,测定悬浮物浓度,此即为C 值。 (2)开启闸门1、3,关闭闸门2,水经配水管进入沉淀管内,当水上升到溢流口,并流出后,关闭闸门3,停泵。记录时间,沉淀实验开始。 (3)隔5min ,10min ,20min ,30min ,60min ,120min 由取样口取样,记录沉淀柱内液面的高度。 (4)观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。 (5)测定水样悬浮物含量。 (6)实验记录用表,如图所示。 颗粒自由沉淀实验记录 沉淀时间/min 取样体积 瓶纸+SS 质量/g 水样SS 质量/g C i (mg/L) 沉淀高度H/cm 0 50 0.2877 0.0245 490 160 10 50 0.2714 0.0031 62 20 50 0.2562 0.0022 44 30 50 0.2709 0.0013 26 60 50 0.2592 0.0009 18 五、实验结果整理 (1)实验基本参数整理。 实验日期: 水样性质及来源:生活污水 沉淀柱直径d=110mm 柱高H=170cm 水温/℃: 20 原水悬浮物浓度C 0/(mg/L):490 绘制沉淀柱草图及管路连接图。 (2)实验数据整理。将实验原始数据按下表整理,以备计算分析之用。 实验原始数据整理表 沉淀高度/cm 160 沉淀时间/min 10 20 30 60 计算用SS/(mg/L) 62 44 26 18 未被移除颗粒百分比P i 12.65% 8.98% 5.31% 3.67% 颗粒沉速u/(mm/s) 2.67 1.33 0.89 0.44 表中不同沉淀时间ti 时,沉淀管内未被移除的悬浮物的百分比及颗粒沉速分别按下式计算: 未被移除悬浮物百分比 0 100%i i C P C = ⨯ 式中:0 C ——原水中SS 浓度值,mg/L ; i C ——某沉淀时间后,水样中SS 浓度值,mg/L 。 相应颗粒沉速 i i i H u t = (mm/s ) (3)以颗粒沉速u 为横坐标,以P 为纵坐标,在普通纸上绘制u-P 关系曲线。 0.00% 2.00%4.00%6.00%8.00% 10.00%12.00%14.00%0 0.5 1 1.52 2.5 3 u P i 六、注意事项 (1)向沉淀柱内进水时,速度要适中。既要较快完成进水,以防进水中友一些较重颗粒沉淀;又要防止速度过快造成柱内水体紊乱,影响静沉实验效果。