實驗一 自由沉淀實驗

一、實驗目的

（1）加深對自由沉淀特點、基本概念及沉淀規律的理解；

（2）掌握顆粒自由沉淀的實驗方法；

（3）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

如果不明白也可以仔細閱讀課本P33的內容。

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�；ゲ桓蓴_、等速下沉，其沉速在層流區符合Stokes(斯篤克斯)公式。非絮凝性或弱絮凝性固體顆粒在稀懸浮液中的沉淀，屬于自由沉淀。由于懸浮固體濃度低，而且顆粒之間不發生聚集，因此在沉降過程中顆粒的形狀、粒徑和密度都保持不變，互不干擾地各自獨立完成勻速沉降過程。

自由沉淀實驗一般在沉淀柱里進行，其直徑應足夠大，一般應使D≥100mm，以免顆粒沉淀受柱壁干擾。

在沉淀柱內，某個沉淀時長t對應著一個顆粒沉速u0 = H / t。此時顆粒物的總去除效率為

E?(1?P0)?1

u0?P00udP

式中 E----總沉淀效率；

P0----沉速小于u0的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的百分數(也就是我們測定的殘留率)；

1-P0----沉速大于或等于u0的顆粒去除百分數；

u0----某一指定顆粒的最小沉降速度；

u----小于最小沉降速度u0的顆粒沉速。

工程上常用下式計算

E?(1?P0)?

?P?u u0

三、實驗設備與試劑

1. 沉淀用有機玻璃柱，內徑D=150mm，高H=1700mm。工作水深即由柱內液面至取樣口的距離。

2. 配水系統一套。

3. 計量水深用標尺、計時用秒表；

4. 本實驗使用濁度來代替懸浮物的測定。

1

四、 實驗步驟

按照實際的實驗步驟來寫，下面的是參考。

1. 檢查沉淀裝置連接情況、保證各個閥門完全閉合；各種用具是否齊全。

3. 準備實驗用原水。先將一定量的高嶺土和自來水投入到配水箱中，然后啟動攪拌裝置使分散均勻。

…… …… 余下全文

實驗一 顆粒自由沉淀實驗

一、實驗目的

1.加深對自由沉淀特點、基本概念及沉淀規律的理解。

2.掌握顆粒自由沉淀的實驗方法，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

沉淀是水污染控制中用以去除水中雜質的常用方法。根據水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀通�？梢苑殖伤姆N不同的類型：自由沉淀、絮凝沉淀、區域沉淀、壓縮沉淀。 濃度較稀的、粒狀顆粒的沉降稱為自由沉淀，其特點是在靜沉過程中顆�；ゲ桓蓴_、等速下沉，其沉淀在層流區符合Stokes(斯托克斯)公式。但是由于水中顆粒的復雜性，顆粒粒徑、顆粒密度很難或無法準確地測定，因而沉淀效果、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，但其直徑應該足夠大，一般應使D≥100mm，以免沉淀顆粒受柱壁的干擾。

自由沉淀所反映的一般是沙礫、河流等的沉淀特點。具有大小不同顆粒的懸浮物靜沉總去除率E與截留速度u0、顆粒質量分數的關系如下：

1p0 E?(1?P0)??udp (1-1) ui0

式中 E——總沉淀效率；

P0——沉速小于ui的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的百分數；

1-P0——沉速大于或等于ui的顆粒去除百分數；

ui——某一指定顆粒的最小沉降速度；

u——小于最小沉降速度ui的顆粒沉速。

公式推導如下： ui

設在水深為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C0(mg/L)，此時去

除率E=0。 u實驗開始后，不同沉淀時間ti，顆粒最小沉淀速度ui相應為

ui ＝

取樣口H （1-2） ti

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自由沉淀實驗

一、實驗目的

1、通過實驗加深對自由沉淀的概念、特點、規律的理解 2、掌握自由有沉淀的實驗方法，并能對實驗數據進行分析、整理、計算 3、根據實驗數據繪制沉淀曲線，計算某一沉淀速率的下的沉淀效率

二、實驗原理及設備

自由沉淀的特征是：水中的固體懸浮物濃度不是很高，而且不具有凝聚的性質，在沉淀的過程中，固體顆粒不改變形狀、尺寸，也不互相粘合，各自獨立的完成沉淀過程。廢水中的固體顆粒在沉砂池中的沉淀以及低濃度污水在初沉池中的沉降過程都是自由沉淀。自由沉淀過程可以由斯托克斯公式(Stokes)進行描述，即：

u?1?g??2?gd 18?

式中：u—顆粒的沉速； ρg—顆粒的密度； ρ—液體的密度

μ—液體的粘滯系數；g—重力加速度；d—顆粒的直徑。

但是由于水中顆粒的復雜性，公式中的一些參數很難確定，因此對沉淀的效果、特性的研究，通常要通過實驗來實現。本實驗就是通過測定在一個自由沉淀的有機玻璃管內同一截面上不同時間的濁度，計算沉淀速率和沉淀（去除）率，從而得到沉淀率-沉淀速率的關系曲線。

同時，考察理想沉淀池我們可以得到：

Q?u?q A

式中：Q—沉淀池的設計處理水量

A—沉淀池的面積 u—顆粒沉速 q—表面負荷 表面負荷q與顆粒沉速u在數值上是相等的，但是單位不同，通過沉淀性能測定求得應去除顆粒群的最小沉速u，同時也就得到了理想沉淀池的表面負荷q值。

通過上式可以看到，在一定流量（處理水量）下，沉淀池表面積越大，則分離的懸浮顆粒沉淀速率越小，顆粒粒徑也就越小，由沉淀性能曲線可知，其沉淀率越大。由此看出，沉淀池的沉淀率僅與顆粒沉速或者表面負荷有關，而與沉淀池的深度和沉淀時間無關。因此，在可能的條件下，應該把沉淀池建的淺些，表面積大些，這就是顆粒沉淀的淺層理論。在普通沉淀池內裝設斜板（斜管），也是基于這個理論。

實驗設備主要由一個有機玻璃的沉淀柱和一臺污水泵組成，污水泵的出、入口分別與沉淀柱的上、下兩端相連，啟動污水泵，就能起到攪拌作用。

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實驗要求

1. 時間：20xx年6月22日（周日）

給排水11-1班 第1~4組：上午8：00開始 第5~8組：上午10：00開始

給排水11-2班 第1~4組：下午14：30開始 第5~8組：下午16：30開始

2. 地點：學科樓8樓給排水實驗室

3. 分組要求：

每班分8小組，每組選一個組長，各班學委把分組名單發給我，郵箱：

4. 紀律要求：按時來實驗室做實驗，實行簽名考勤制度；實驗結束后給老師檢查試驗驗結果、簽名后方可離開。

5. ：（1）實驗前寫好預習報告，否則不能做實驗。

（2）不來做實驗無實驗成績。

6.實驗報告包括：

實驗目的、原理、方法步驟、原始數據、數據處理（并畫出E-t和E-u的關系曲線）、思考題、心得體會等。

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實驗五 自由沉淀

實驗項目性質：綜合性 所屬課程名稱：排水工程 實驗計劃學時：3

一、 實驗目的

(1)觀察沉淀過程，加深對自由沉淀特點、基本概念及沉淀規律的理解。

(2)掌握顆粒自由沉淀實驗的方法，求出沉淀曲線。

二、實驗原理

水中的懸浮固體并非單一均勻的球形顆粒，而是大小、形狀和密度都各不相同的顆粒群，因而沉淀效果、特性無法通過公式求得，而是要通過靜沉實驗來判定其沉降性能，并按試驗數據繪制沉降曲線。沉降曲線是在直角坐標上表示沉降效率與沉降時間或沉降效率與沉降速度之間的關系的曲線。

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�；ゲ桓蓴_、等速下沉，其沉速在層流區符合Stokes公式。

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，一般應使D≥100mm以免顆粒沉淀受柱壁干擾。

圖1 自由沉淀實驗裝置圖

1、沉淀柱 2、水泵 3、水箱 4、支架

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環境工程原理

實驗二 自由沉淀實驗

一、實驗目的

1. 初步掌握顆粒自由沉淀的試驗方法；

2. 進一步了解和掌握自由沉淀規律，并能對數據進行分析處理、計算和繪圖。

二、實驗原理

沉淀是指從液體中借重力作用去除固體顆粒的一種過程。根據液體中固體物質的濃度和性質，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。本試驗是研究探討污水中非絮凝性固體顆粒自由沉淀的規律。試驗用沉淀管進行，如圖。設水深為h，在t時間能沉到h深度的顆粒的沉速u＝h/t。根據某給定的時間t0，計算出顆粒的沉速u0。凡是沉淀速度等于或大于u0的顆粒，在t0時都可以全部去除。設原水中懸浮物濃度為C0（mg/L），則沉淀率為：

E?C0?Ct?100% C0

在時間t時能沉到h深度的顆粒的沉淀速度為：

u?h(mm/s) t

式中： C0—原水中懸浮物濃度（mg/L）

Ct—經t時間后，污水中殘存的懸浮物濃度（mg/L）

h—取樣口高度（mm）

t—取樣時間（S）

三、實驗裝置與設備

1. 沉淀柱裝置：有機玻璃管

2. 秒表，直尺

3. 測定懸浮物的設備：濁度儀

4. 實驗原水硅藻土自配水。

四、實驗步驟

1．稱取2g的硅藻土于1000ml的燒杯中，加入1000ml自來水。

2．測試水樣懸浮物含量，取50ml水樣用濁度儀測定。

3．將調配好的水樣快速例入沉淀柱內，并記錄沉淀實驗開始時間。

4．經過5，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，120分鐘分別在錐

底取樣口取樣一次，每次取樣50ml測定濁度（懸浮物濃度Ct）。 5、每次取樣應先排出取樣口中的積水，減少誤差，在取樣前和取樣后皆需測量沉淀管中液面至取樣口的高度。 五、注意事項

1．每次取樣前觀察水面高度H，并記入表2-1中。

2．如果原水樣懸浮物含量較低時，可把取樣間隔時間拉長。 六、實驗數據記錄

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實驗二 顆粒自由沉淀實驗

顆粒自由沉淀實驗是研究被測水體濃度較稀時的單顆顆粒的沉淀規律。一般是通過沉淀柱靜沉實驗，獲取顆粒沉淀曲線。它不僅具有理論指導意義，而且也是給排水處理工程中某些構筑物如給水與污水的沉砂池設計的重要依據。

一. 目的

1. 加深對自由沉淀特點、基本概念及沉淀規律的理解。

2. 掌握顆粒自由沉淀實驗的方法，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. 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�；ゲ桓蓴_、等速下沉，其沉速在層流區符合Stokes（斯篤克斯）公式。

但是由于水中顆粒的復雜性，顆粒粒徑、顆粒比重很難或無法準確的測定，因而沉淀效果、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，一般應使D≥100mm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與截流速度u。、顆粒重量百分率的關系如下：

p0

E=（1-P。）+?uus

00dP （2-1）

此計算方法也稱為懸浮物去除率的累計曲線計算法。

設在一水深為H的沉淀柱內進行自由沉淀實驗，如圖2-1所示。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，即每個斷面上的顆粒的數量與粒徑的組成相同，懸浮物濃度為C。（mg/L），此時的去除率η=0。

實驗開始后，不同沉淀時間tj，顆粒最小沉淀速度uj相應為

uj?Hj （2-2）

即為tj時間內從水面下沉到池底(此處為取樣點)的最小顆粒dj所有的沉速 .此時取樣點處水樣懸浮物濃度為Cj,而

C?C

C0

0j?1?CCj0?1?Pj?? (2-3)ι 0

此時去除率η0，表示具有沉速u≥uj（粒徑d≥dj）的顆粒去除率，而

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實驗三 顆粒自由沉淀實驗

一、目的

通過沉淀實驗，熟悉沉淀類型及各自特點，掌握沉淀曲線測試與繪制方法。

二、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�；ゲ桓蓴_、等速下沉。一般當污泥濃度小于5000mg/l時刻可假定顆粒之間不產生干擾，為自由沉淀。

自由沉淀速度在層流區符合Stokes(斯篤克斯)公式。但由于水中顆粒的復雜性，顆粒粒徑、顆粒密度很難或無法準確地測定．因而沉淀效果、特性無法通過公式求得而是通過靜沉實驗確定。

三. 實驗設備材料

1. 沉淀用有機玻璃柱，上設溢流管、取樣口、進水管及放空管；

2. 計量水深用標尺、計時用秒表；

3. 懸浮物定量分析用電子天平、定量濾紙、稱量瓶、烘箱、抽濾裝置、干燥器等裝置；

4. 取樣用100ml比色管、100ml量筒、瓷盤等。

四 實驗方法和步驟

1. 檢查沉淀裝置連接情況、保證各個閥門完全閉合；各種用具是否齊全。

2. 將水樣注入沉淀柱，攪勻，開始計時

3.用量筒取樣100ml，測懸浮物濃度C0。

4. 在開始后1、5、10、15、20、40、60min時分別在取樣

口取樣100ml，測懸浮物濃度。同時觀察懸浮顆粒沉淀特點、現象。

5. 懸浮物測定方法： 1將定量濾紙置于稱量瓶內烘至恒重W1；2將過濾水樣后的濾紙放入稱量瓶中，烘至恒重W2；3懸浮物濃度

五 注意事項

1．向沉淀柱內進水時，速度要適中，既要較快完成進水，以防進水中一些較重顆粒沉淀，又要防止速度過快造成柱內水體紊動，影響靜沉實驗效果。

2．取樣時，先排除管中積水而后取樣（排出20ml左右），每次取樣100 mL。

3. 每次取樣都會造成液面下降，需記錄每次取樣時的液面與取樣口高度差

六 實驗結果整理

? 計算懸浮物去除率、剩余率及沉降速度

? 繪制去除率-沉淀歷時、去除率-沉淀速度、剩余率-沉淀速

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