自由沉降实验方法 全

实验一自由沉降实验一、实验目的1、观察自由沉降过程；2、通过沉降实验学会绘制E~t关系曲线和E~u关系曲线；3、能正确运用数据求解总去除率ET。二、实验原理在含有离散颗粒的废水静置沉淀过程中，若试验柱内有效水深为H，通过不同的沉淀时间t，可求得不同的颗粒沉淀速度u，u=H/t。如以p0表示沉速u<u0的颗粒量占SS总量的分率，则因u≥u0而被除去的颗粒量占SS总量的分率即为（1-p0）。以dp表示u<u0的颗粒中某一微小粒径范围的颗粒占SS总两的分率，其中能被除去的部分占据u/u0（或h/H，h为u<u0颗粒在t时间内的下沉距离，h<H），则这种粒径范围的颗粒能被除去的部分占SS总量的分率即为u/u0dp。当考虑的粒径范围由某一微小值扩展到整个u<u0的颗粒群体时，它们所占SS总量的分率也由0增大到p0，其中能被除去的部分占SS总量的分率即为。这样，在t时间内悬浮固体的总沉降效率E（%）为：若以有限之和代替积分项中的，则上式可改写为：式中可由沉速分布曲线进行图解积分来确定。如图1-1所示。小于指定沉速的颗粒小于指定沉速的颗粒与全部颗粒的重量比x0沉速u0udx0x1.0图1-1颗粒沉速分布曲线三、实验材料与设备1、沉降试验柱：直径Φ=100mm，工作有效水深H=180cm。2、过滤装置：漏斗，烧杯100mL，量筒50mL，玻璃棒，经稀酸洗涤、烘干的滤纸。3、悬浮物固体测定设备：分析天平、坩埚、干燥器、烘箱等。4、实验材料：自制的粘土水样。四、实验步骤1、将搅拌均匀的水样装入沉降柱中，同时从取样口取两份50mL的水样（要准确记录书样的体积），用重量法测定初始SS浓度C0，并求出平均值；2、将柱内水位迅速调整到溢流口出，开始记时；3、当累计时间为5、10、20、30、45、60、90、120min时，从试验柱中部取样口取水2份，每份约50mL（准确记录体积）。取样前先排空取样管中的积水越10mL左右，取样后测定工作水深Hi；4、将每一沉降时间的水样作平行试验，用滤纸（已烘干称量过）过滤，并将过滤后的滤纸放入已称量的坩埚或称量瓶中，在100℃~110℃烘箱内烘干4小时，然后取出滤纸放入干燥器中，冷却后迅速称量（以防止滤纸吸水过多引起过大的误差）。其增量即为水样中悬浮物的重量；5、计算不同沉降时间水样中悬浮物浓度Ci，沉淀效率E以及相应的颗粒沉速ui，绘制E~t、E~u关系曲线。五、数据记录与处理实验数据记录见表1-1。2、根据数据绘制E~t、E~u关系曲线（负荷为20m3/m2.d）。3、实验结果分析。表1-1沉降实验记录表沉淀时间t(min)水样体积mL柱内有效水深m滤纸重（g）悬浮物重（g）悬浮物平均浓度mg/L沉降效率沉淀速度u（mm/s）总去除率ET一次二次滤前/滤后滤前/滤后一次二次平均5102030456090120六、自由沉降实例分析例：某废水中悬浮物浓度不高，且均为离散颗粒，在一有效水深H=2.0m的沉降柱内作沉降试验，其结果见表1-2。试求此废水在一负荷为25m3/m2.d的沉降设备内悬浮物的理论总去除率。表1-2静置沉降试验结果时间（min）06080100130200240420取样浓度C（mg/L）3001891801681561117827解：（1）计算各沉降时间下，水中残余颗粒所占百分数与相应的沉降速度u，结果见表1-3所示。表1-3各沉降时间下水中残余颗粒所占百分数及沉降速度时间（min）6080100130200240420残余颗粒百分数C/C0（%）6360565237269沉降速度u=H/t（m/min）0.0330.0250.0200.0150.0100.0090.005（2）由表1-3数据作出图1-2所示的沉速分布曲线（3）计算指定的颗粒沉速：u0=25m3/m2.d=0.0174（m/min）（4）由图1-2查出，当u0=0.0174m/min时，P0=0.54，即有54%的固体颗粒沉速小于u0，其中能被除去的部分占SS总量的分率Σudp/u0用图解法求，计算结果见表1-4所示。001.02.03.04.0102030405060708090100x残余颗粒百分数(%)V0＝1.74×10–2m/minP0u01.501.251.851.750.480.16△x=6△x=6△x=10△x=10△x=10△x=6△x=6沉降速度(×10–2m/min)图1－2残余颗粒百分数与沉降速度关系曲线表1-4dp0.060.060.100.100.100.060.06uudpΣudp0.01500.01220.01000.00850.00700.00480.00160.090.070.100.090.070.030.010.090.160.260.350.420.450.46由公式%计算总沉降效率ET：%=[（1-0.54）+0.0046/0.0174]×100%=72.4%（5）根据试验及计算结果，可将沉淀时间t，沉降效率E，沉降速度u之间的关系绘成图，如图1-3、图1-4所示。沉淀时间沉淀时间t沉淀效率E图1-3沉淀时间与沉降效率关系曲线颗粒沉速颗粒沉速u沉淀效率E图1-4颗粒沉速与沉淀效率关系曲线七、思考题1、简述废水中悬浮颗粒自由沉降的原理。2、由原始水深为1.5m的沉降柱中点，得到沉降试验的结果如下表所示。试确定表面负荷为200m3/m2.d的平流沉淀池对悬浮液中固体颗粒的沉降效率。沉降时间（min）0510306090120累计水深下降高度Δh（m）00.0250.0450.0650.0850.11水