颗粒自由沉降

自由沉淀实验实验指导书

城乡建设学院市政与环境工程系

2013.10

自由沉淀实验

一、实验目的

水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。沉淀可分为四种基本类型，即自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀。自由沉淀用以去除低浓度的离散性颗粒如沙砾、铁屑等。这些杂质颗粒的沉淀性能一般都要通过实验测定。

本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉淀泥量方法，找出去除率与沉速的关系。希望达到以下目的：

1、了解和掌握自由沉淀的规律，根据实验结果绘制时间-沉淀率（t-E ），沉速-沉淀率（u-E ）

和

u c c o

t

的关系曲线 2、 通过实验，掌握颗粒自由沉淀的实验方法； 3、比较累计沉淀泥量法与累计曲线法的共同点； 4、加深理解沉淀的基本概念和杂质的沉降规律。

二、实验装置及材料

沉淀柱尺寸：φ150 mm ×2000 mm 数量4根 最大进水速度：3000L/H 配套实验装置有：

1、PVC 配水箱1个

2、不锈钢潜水泵1台

3、搅拌混合器1套

4、配水管阀门1套

5、水泵循环阀门套

6、各沉淀柱进水阀门1套

7、各沉淀柱放空阀门1套

8、排水管1套

9、取样口 10、沉淀柱4根 11、溢流管 12、固定支架1个 13、连接的管道、阀门、开关等若干。

整体外形尺寸：1200mm ×800mm ×2300mm

测定悬浮物的设备（用户自备）

分析天平，具塞称量瓶、烘箱、滤纸、漏斗、量筒、烧杯等 水样（用户自备）

实际工业废水或粗硅藻土等配制水样

三、实验步骤

1、打开沉淀管的阀门将污水注入沉淀管，然后打开进气阀门，曝气搅拌均匀。

2、关闭进气阀，此时取水样100mL （测得悬浮物浓度Co ），同时记下取样口高度，开启秒

表，记录沉淀时间。

3、当时间为1min 、3 min 、5 min 、10 min 、15 min 、20 min 、40 min 、60 min 时，分别取样

100mL ，测其悬浮位浓度（Ct ）。记录沉淀柱内液面高度。

4、测定每一沉淀时间的水样悬浮物固体量。悬浮性固体的测定方法如下：首先调烘箱支

（105±1）℃，叠好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105℃的烘箱烘至恒

重。5、然后将已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，烘干支恒重。

悬浮性固体计算

悬浮性固体含量

()()

L

/

mg

V

10

1000

c1

2

⨯

⨯

-

=

ω

ω

式中ω1——称量瓶+ 滤纸质量，g

ω2——称量瓶+ 滤纸+悬浮性固体的质量，g

V——水样体积，100mL。

实验数据记录下表

四、实验相关知识点

沉淀是借重力作用从液体中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。本实验对污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律进行了研究探讨。

实验用装置见图，

设水深为h，在t时间能沉到h深度颗粒的沉速u=h/t。根据给定的时间t0，计算出颗粒的沉速u0。凡是沉淀速度等于或大于u0的颗粒，在t0时都可全部去除。设原水中悬浮物浓度为c0(mg/L)，则与沉淀历时t i相对应的悬浮物沉淀效率百分率为

%100c c c E 0

t

0⨯-=

其中不同沉淀时间t i 时，沉淀柱未被去除的悬浮物百分比为

%100c c Pi 0

i

⨯=

沉淀试验时，可算出H 对应的时间t 的颗粒沉速为

()s /mm t H u i

i

i =

从而可绘出u-E 、t-E 及u-P 的曲线，其形式见图

五、实验数据及结果整理

（1） 实验基本参数整理

实验日期 水样性质及来源 沉淀柱直径D= 柱高H=

水温/℃ 原水SS 浓度（mg/L ） 沉淀柱管及其管道连接草图 （2）实验数据整理 将实验数据按表整理

颗粒自由沉淀数据整理表

六、思考题

根据实验所得曲线，分析推导相应于沉淀时间ti 的悬浮固体去除百分率

()dp u u p 1E 0

P 0

s

0⎰

+-=