自由沉降實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
水中懸浮顆粒依靠重力作用，從水中分離出來的過程稱為沉淀。沉淀可分為四種基本類型，即自由沉淀、絮凝沉淀、成層沉淀和壓縮沉淀。自由沉淀用以去除低濃度的離散性顆粒如沙礫、鐵屑等。這些雜質(zhì)顆粒的沉淀性能一般都要通過實(shí)驗(yàn)測定。
本實(shí)驗(yàn)采用測定沉淀柱底部不同歷時累計(jì)沉淀泥量方法，找出去除率與沉速的關(guān)系。希望達(dá)到以下目的：
1、了解和掌握自由沉淀的規(guī)律，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制時間-沉淀率（t-E），沉速-沉淀率（u-E）和
的關(guān)系曲線
通過實(shí)驗(yàn)，掌握顆粒自由沉淀的實(shí)驗(yàn)方法；
3、比較累計(jì)沉淀泥量法與累計(jì)曲線法的共同點(diǎn)；
4、加深理解沉淀的基本概念和雜質(zhì)的沉降規(guī)律。
二、實(shí)驗(yàn)裝置及材料
1、環(huán)境溫度：5℃～40℃
2、沉淀柱外形尺寸：約直徑×高=φ100mm×1700mm壁厚度約8 mm 數(shù)量：4根
3、裝置外形總尺寸：約1000mm×800mm×2200mm
4、電源220V，功率200W
配套實(shí)驗(yàn)裝置有：
1、PVC配水箱1個； 2、不銹鋼潛水泵1臺； 3、不銹鋼攪拌混合器1套；
4、配水管閥門1套； 5、水泵循環(huán)閥門1套； 6、各沉淀柱進(jìn)水閥門1套；
7、各沉淀柱放空閥門1套； 8、排水管1套； 9、取樣口；
10、實(shí)驗(yàn)固定支架1個 11、連接的管道、閥門、開關(guān)等若干。
測定懸浮物的設(shè)備（用戶自備）
分析天平，具塞稱量瓶、烘箱、濾紙、漏斗、量筒、燒杯等
水樣（用戶自備）
實(shí)際工業(yè)廢水或粗硅藻土等配制水樣
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1、打開沉淀管的閥門將污水注入沉淀管，然后打開進(jìn)氣閥門，曝氣攪拌均勻。
2、關(guān)閉進(jìn)氣閥，此時取水樣100mL（測得懸浮物濃度Co），同時記下取樣口高度，開啟秒表，記錄沉淀時間。
3、當(dāng)時間為1min、3 min、5 min、10 min、15 min、20 min、40 min、60 min時，分別取樣100mL，測其懸浮位濃度（Ct）。記錄沉淀柱內(nèi)液面高度。
4、測定每一沉淀時間的水樣懸浮物固體量。懸浮性固體的測定方法如下：首先調(diào)烘箱支（105±1）℃，疊好濾紙放入稱量瓶中，打開蓋子，將稱量瓶放入105℃的烘箱烘至恒重。5、然后將已恒重好的濾紙取出放在玻璃漏斗中，過濾水樣，并用蒸餾水沖凈，使濾紙上得到全部懸浮性固體，最后將帶有濾渣的濾紙移入稱量瓶，烘干支恒重。
懸浮性固體計(jì)算
懸浮性固體含量
式中 ω
1 ——稱量瓶+ 濾紙質(zhì)量，g
ω
2 ——稱量瓶+ 濾紙+懸浮性固體的質(zhì)量，g
V—— 水樣體積，100mL。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄下表
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沉淀時間/min |
濾紙編號 |
稱量瓶編號 |
稱量瓶+濾紙質(zhì)量/g |
取樣體積/mL |
瓶紙+SS質(zhì)量/g |
水樣ss質(zhì)量/g |
Co
/(mg/L) |
Ci
/(mg/L) |
沉淀高度H/cm |
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0 |
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1 |
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3 |
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5 |
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10 |
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15 |
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20 |
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40 |
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60 |
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四、實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識點(diǎn)
沉淀是借重力作用從液體中去除固體顆粒的一種過程。根據(jù)液體中固體物質(zhì)的濃度和性質(zhì)，可將沉淀過程分為自由沉淀、絮凝沉淀、成層沉淀和壓縮沉淀等四類。本實(shí)驗(yàn)對污水中非絮凝性固體顆粒自由沉淀的規(guī)律進(jìn)行了研究探討。
實(shí)驗(yàn)用裝置見圖，
設(shè)水深為h，在t時間能沉到h深度顆粒的沉速u=h/t。根據(jù)給定的時間t
0，計(jì)算出顆粒的沉速u
0。凡是沉淀速度等于或大于u
0的顆粒，在t
0時都可全部去除。設(shè)原水中懸浮物濃度為c
0(mg/L)，則與沉淀歷時t
i相對應(yīng)的懸浮物沉淀效率百分率為
其中不同沉淀時間t
i時，沉淀柱未被去除的懸浮物百分比為
沉淀試驗(yàn)時，可算出H對應(yīng)的時間t的顆粒沉速為
從而可繪出u-E、t-E及u-P的曲線，其形式見圖
五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果整理
實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)整理
實(shí)驗(yàn)日期
水樣性質(zhì)及來源
沉淀柱直徑D=
柱高H=
水溫/℃
原水SS濃度（mg/L）
沉淀柱管及其管道連接草圖
（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理
將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按表整理
顆粒自由沉淀數(shù)據(jù)整理表
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沉淀高度/cm |
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沉淀時間/min |
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實(shí)測水樣SS/(mg/L) |
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計(jì)算用SS/(mg/L) |
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未被去除顆粒百分比 |
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顆粒Pi沉速u/(mm/s) |
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六、思考題
根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得曲線，分析推導(dǎo)相應(yīng)于沉淀時間ti的懸浮固體去除百分率
