自由沉淀實驗

1、環(huán)工綜合實驗（1）（自由沉淀實驗）實驗報告專 業(yè)環(huán)境工程班 級環(huán)卓1201姓 名艾海平指導(dǎo)教師李響成 績東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院實驗中心二0一四年 十一月實驗題目自由沉淀實驗實驗類別綜合實 驗 室1141實 驗 時 間 2014年11月 14日6:30 時9:00時實驗環(huán)境溫度:濕度:同組人數(shù) 6人本實驗報告由我獨立完成，絕無抄襲！承諾人簽名一、 實驗?zāi)康?1、加深對自由沉淀的特點、基本概念及沉淀規(guī)律的理解。 2、掌握顆粒自由沉淀實驗的方法，繪制顆粒自由沉淀曲線。二、 實驗儀器及設(shè)備沉降柱；秒表； 量筒等。懸浮物定量分析懸浮物定量分析裝置：定量濾紙、稱量瓶、烘箱、抽濾裝置、快速水分測定儀等；

2、懸浮物測定方法：（1）定量濾紙恒重W1；（2）抽濾水樣后的濾紙恒重W2；（3）采樣體積V；（4）懸浮物濃度C。三、實驗原理自由沉淀的特征是：水中的固體懸浮物濃度不是很高，而且不具有凝聚的性質(zhì)，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：1、自由沉淀實驗的各沉降曲線（UP圖、UE圖、tE圖）有何作用？分別繪制T（去除率沉降時間），u（去除率沉降速度），Pu（剩余率沉降速度）曲線，從曲線中分析自由沉降的過程。自由沉降曲線，可以使

3、我們了解自由沉降的過程，推斷沉淀池的沉降過程，利用自由沉降過程，從而更好的設(shè)計沉降池。 2、同樣水樣，沉淀柱有效水深分別為H=1m和H=1.5m，兩組實驗結(jié)果是否一樣，為什么？答：不一樣，改變了沉淀柱的深度，顯然就相當(dāng)于改變了取水口的高度，就像本實驗20cm和50cm取水口的數(shù)值不一樣。四、實驗步驟1、稱重已烘干中速濾紙9張。2、使用攪拌桿攪動沉淀柱內(nèi)水體，使紅磚粉混合均勻后，開始計時，并觀察沉淀現(xiàn)象。3、當(dāng)時間為0、1、2、5、10、20、40、60、90分鐘時，用100ML量筒在取樣口取樣（取樣前先排去取樣口積水），水樣用已烘干的濾紙過濾，烘干稱量，計算不同時間取樣口處懸浮固體濃度。 4、

4、實驗注意事項（1）攪拌時間要足夠，否則沉淀柱內(nèi)的懸浮物濃度不夠高或者不均勻，會導(dǎo)致曲線的范圍變窄。（2）攪拌停止以后，要盡快的采集原水懸浮物濃度的樣品，否則會因為懸浮物自身的沉淀導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差。（3）采樣間隔的時間不必規(guī)定死，但要保證數(shù)據(jù)足夠，并且開始的時候采樣時間應(yīng)該短。（4）由于取樣必然會導(dǎo)致液面的變化，實際上取樣口的深度會一直減小，但是在實際當(dāng)中隨時的測量水深又不方便，考慮到使用新的懸浮物濃度測量方法以后，需要的樣品水量很小，所以這種誤差可以忽略。五、實驗記錄及原始數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)整理表取樣口上（50cm）下（20cm）靜沉?xí)r間（min）液面高（cm）取樣體積V1（ml）懸浮固體質(zhì)量（g）取樣

5、體積V2（ml）懸浮固體質(zhì)量（g）098.5810.32980.40198.4900.37960.39298.1900.35960.38597.9970.32990.331097.6950.18950.202097.41000.08970.104097.0950.02950.0556096.7940.02920.019096.4940.05990.01六、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論原水懸浮物濃度：C0=懸浮物濃度：Ci=沉淀速率：u0=未被去除顆粒百分比顆粒百分比：取樣口：50cm沉淀高度（cm）沉淀時間（min）水樣SS（mg/L）未被去除顆粒百分比Pi顆粒沉速（mm/s）48.503950.6100%

6、/48.414111.1104%8.0748.123888.998.44%4.0147.953299.083.5%1.6047.6101894.748.0%0.7947.42080020.3%0.4047.040210.55.3%0.2046.760212.85.4%0.1346.490531.913.5%0.09(1)繪制未被去除顆粒百分比Pi與沉速u關(guān)系曲線（2）繪制沉降效率與沉降速度曲線（Eu曲線）利用沉降分布曲線和圖解法計算各個時刻總?cè)コ剩ǔ两敌剩?，公式各個時刻總?cè)コ食恋頃r間2min5min10min20min40minu（mm/s）4.011.60.790.40.2E27.95

7、50.5179.2392.2897.35（3）繪制去除總效率和時間關(guān)系曲線（4）繪制去除總效率和沉速關(guān)系曲線取樣口：20cm沉淀高度（cm）沉淀時間（min）水樣SS（mg/L）未被去除顆粒百分比Pi顆粒沉速（mm/s）78.504081.6100%/78.414062.599.53%12.6778.123958.396.98%6.3377.953333.381.67%2.6377.6102105.351.58%1.2577.4201030.925.26%0.647740578.914.18%0.3176.760108.72.66%0.2076.490101.02.47%0.15(1)繪制未被

8、去除顆粒百分比Pi與沉速u關(guān)系曲線（2）繪制沉降效率與沉降速度曲線（Eu曲線）利用沉降分布曲線和圖解法計算各個時刻總?cè)コ剩ǔ两敌剩?，公式各個時刻總?cè)コ食恋頃r間1min2min5min10min20min40min60min90minu（mm/s）12.676.332.631.250.640.310.200.15E15.16%28.60%53.82%76.39%85.91% 96%98.43%98.77%計算示例如下：取時間t=10min。沉速u=1.25mm/sE=1-0.5158+0.332915/1.25=76.39%（3）繪制去除總效率和時間關(guān)系曲線（4）繪制去除總效率和沉速關(guān)系曲

9、線實驗分析：該實驗20cm和50cm取水處的各項數(shù)值雖然有些差異，但是各項圖標(biāo)走向大致相同。隨著時間的增長，顆粒沉速逐漸降低，水樣顆粒物濃度也隨著顆粒沉降至底部而減小，但是去除顆粒百分比不斷增大。七、思考題1、有的沉淀池中增加斜板或者斜管以增大沉淀效果，請分析原理。答：由于放置了斜板后增大了有效沉淀面積，所以大大增強了處理能力，使顆粒去除率大為提高。斜板式沉淀池采用的是分散顆粒的淺層沉淀原理，將沉淀池分成n層后就可以把處理能力提高n倍，當(dāng)沉淀物以同樣速度下沉?xí)r，因為有斜板存在，沉淀物有先有后到達，先到達的沉淀物如果積累多了，就會隨斜坡下滑，這比自然沉淀來得快，斜板縮短了沉淀時間。淺層沉淀理論：

10、斜板、斜管統(tǒng)稱為淺池沉淀池，是建立在淺池沉淀原理基礎(chǔ)上的。設(shè)有一理想沉淀池，池窖V，表面積A，池長L，寬=B，高=H，處理水量Q，停留時間t，沉降速度U0。則V=Qt，H=Uot，Q=Uot/H=U0A由淺池沉淀原理可知：沉淀效率僅為沉淀池表面積的函數(shù)，而與水深無關(guān)。當(dāng)沉淀池容積為定值時，池子越淺則A值越大，沉淀效率越高。所以，如果將沉淀池按高度分隔為n層，即分隔為n個高度為h=H/n的淺層沉降單元，在Q不變的條件下，顆粒的沉降深度由H減小到H/n，則沉淀池中可被完全除去的顆粒沉速范圍由原來的u U0擴大到u U0/n ，沉速uU0的顆粒中能被除去的分率也由u/U

11、0增大到nu/U0，從而使該沉淀池懸浮顆粒去除率比原來增大了n倍。顯然，分隔的淺層數(shù)越多，去除率也相應(yīng)提高。將這一原理可制成斜板或斜管沉淀池。  斜管沉淀池采用乙丙共聚、玻璃鋼或聚氯乙烯蜂窩斜管，傾角為60，斜長1m，內(nèi)切圓直徑為35-50MM不等，根據(jù)水質(zhì)可以改變內(nèi)切圓直徑，以達到最佳沉淀效果?？筛鶕?jù)用戶要求或原廢水的試驗數(shù)據(jù)來設(shè)計加工斜管沉淀器，使用時一般都要投加混凝劑。適用于廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)場、部隊營房和中小企事業(yè)單位改善生活飲用水水質(zhì)及小型廢/污水項目。2.生化系統(tǒng)二沉池可以用自由沉淀原理來設(shè)計嗎？為什么？不能。自由沉淀原理主要用于初沉池。二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重

12、要組成部分，其作用主要是使污泥分離，使混合液澄清、濃縮和回流活性污泥。其工作效果能夠直接影響活性污泥系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。將活性污泥法前段工序處理過的水進行再次沉淀。上清液溢流，污泥被沉降。是傳統(tǒng)活性污泥法必不可少的環(huán)節(jié)，對于保證出水水質(zhì)有重要意義。初沉進行污水的初步沉淀脫去懸浮物，不溶物。然后去消化池，進行好氧消化或者厭氧消化，或者以不同順序串聯(lián)。經(jīng)生物消化后的污水，進入二沉池。在二沉池回收生物污泥后，經(jīng)消毒過濾等，排出污水處理系統(tǒng)。而自由沉淀是廢水中懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉淀過程中，固體顆粒不改變形狀，也不互相粘合，各自獨立地完成沉淀過程。其分析假設(shè)：顆粒為球形；沉淀過程中顆粒的大小、形狀、重力等不變；顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他顆粒影響。理想沉淀池分為進口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域、污泥區(qū)域四個部分。理想沉淀池的幾個假定：沉淀區(qū)過水?dāng)嗝嫔细鼽c的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個過水?dāng)嗝嫔希?/p>