文档介绍：1 实验一颗粒自由沉淀实验一、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. 掌握颗粒自由沉淀的实验方法, 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、实验原理沉淀是水污染控制中用以去除水中杂质的常用方法。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度,沉淀通常可以分成四种不同的类型:自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀。浓度较稀的、粒状颗粒的沉降称为自由沉淀,其特点是在静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉, 其沉淀在层流区符合 Stokes( 斯托克斯) 公式。但是由于水中颗粒的复杂性, 颗粒粒径、颗粒密度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,但其直径应该足够大,一般应使 D≥ 100mm ,以免沉淀颗粒受柱壁的干扰。自由沉淀所反映的一般是沙砾、河流等的沉淀特点。具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率 E 与截留速度 u 0 、颗粒质量分数的关系如下: dp uui PE p???? 0 01)1( (1-1) 式中 E ——总沉淀效率; P 0 ——沉速小于 u i 的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数; 1-P 0 ——沉速大于或等于 u i 的颗粒去除百分数; u i ——某一指定颗粒的最小沉降速度; u ——小于最小沉降速度 u i 的颗粒沉速。公式推导如下: 设在水深为 H 的沉淀柱内进行自由沉淀实验。实验开始,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 C 0 (mg/L) , 此时去除率 E=0 。实验开始后,不同沉淀时间 t i ,颗粒最小沉淀速度 u i 相应为 u i=it H ( 1-2 ) u i 此即为 t i 时间内从水面下沉到取样点的最小颗粒 d i 所具有图1-1 自由沉淀实验示意的沉速。此时取样点处水样悬浮物浓度为 C i ,未被去除之颗粒即示意 d<d i 的颗粒所占的百分比为取样口 u i u 2 P i=0C C i ( 1-3 ) 因此,被去除的颗粒( 粒径 d≥d i) 所占比例为 E 0 =1 -P i( 1-4 ) 实际上沉淀时间 t i内, 由水中沉至池底的颗粒是由两部分颗粒组成。即沉速 u≥u i 的那一部分颗粒能全部沉至池底;除此之外,颗粒沉速 u<u i 的那一部分颗粒, 也有一部分能沉至池底。这是因为, 这部分颗粒虽然粒径很小, 沉速 u<u i, 但是这部分颗粒并不都在水面, 而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内。因此只要在水面下, 他们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速u i 的颗粒由水面降至池底所用的时间t i, 那么这部分颗粒也能从水中被去除。沉速 u<u i 的那一部分颗粒虽然有一部分能从水中去除, 但其中也是粒径大的沉到池底的多, 粒径小的沉到池底的少, 各种粒径颗粒去除率并不相同. 因此若能分别求出各种粒径的颗粒占全部颗粒的百分比, 并求出可颗粒在时间 t i 内能沉到池底的颗粒占本颗粒粒径的百分比, 则二者乘积即为此中颗粒粒径在全部颗粒中的去除率。如此分别求出 u<u i 的那些颗粒的去除率,并相加后,即可得出这部分颗粒的去除率。为了推求其计算式,我们绘制 P