福建工程學院
實驗指導書
課程名稱： 水汙染控制工程
系 （部）： 環境與裝置工程系
專業： 環境工程
班級姓名
學號實驗一自由沉澱實驗
一、 實驗目的
（1）掌握顆粒自由沉澱實驗的方法；
（2）進一步了解和掌握自由沉澱規律，根據試驗結果繪製自由沉澱曲線。去除率～沉速曲線（η～u 曲線）、去除率～時間曲線（η~ t 曲線）和未被去除顆粒百分比～沉速曲線（p～u 曲線）。
二、實驗原理
濃度較稀的、粒狀顆粒的沉澱屬於自由沉澱。自由沉澱的特點是：靜沉過程中顆粒互不干擾、等速下沉，其沉速在層流區符合stokes公式。
懸浮物去除率的累積曲線計算：
其中： η —— 總去除率
p0 、p —— 未被去除顆粒的百分比
us、u0 —— 沉澱速度
實驗用沉澱柱進行，如右圖。
初始時，沉澱時間為0，懸浮物濃度為c0，去除率η=0。
設水深為h（實驗時為水面到取樣口的垂直距離），在ti 時間能沉到h深度的最小顆粒di的沉速可表示為：。
實際上，沉澱時間ti 內，由水中沉至柱底的顆粒是由兩部分顆粒組成，即沉速的那一部分顆粒能全部沉至柱底，同時，顆粒沉速的顆粒也有一部分能沉到柱底，這部分顆粒雖然粒徑很小，沉速，但這部分顆粒並不全在水面，而是均勻分布在整個柱內，因此，只要在水面以下，它們下沉至池底所用的時間小於或等於具有沉速ui的顆粒由水面降至池底所用的時間ti，則這部分顆粒也能從水中被除去。
在 ti 時間，取樣點處實驗水樣的懸浮物濃度為ci，沉速（）的顆粒的去除率：，其中，表示未被去除的顆粒所佔的百分比。
繪製 p~ui 關係曲線，可知，是當選擇的顆粒沉速由u1降至u2，即顆粒粒徑有d1減到d2時，此時水中所能多去除的，粒徑在d1~d2間的那部分顆粒的百分比。當無限小時，dp代表了小於d1的某一粒徑d佔全部顆粒的百分比。這些顆粒能沉到柱底的條件是：
顆粒由水中某一點沉到柱底所用的時間，必須等於或小於具有沉速ui 的顆粒由水面沉至柱底所用的時間，即滿足：
， 由於自由沉澱顆粒均勻分布，又為等速沉澱，故沉速的顆粒只有在水深 x 以內才能沉到柱底，因此沉到柱底這部分顆粒，佔這種顆粒粒徑的百分比為，同一粒徑顆粒的去除率為，令，，則。
由上述分析，反映了具有us的顆粒佔全部顆粒的百分比，而則反映了在設計沉速u0前提下，具有沉速的顆粒去除量佔本顆粒總量的百分比，則反映了設計沉速u0時，具有沉速為us的顆粒所能被去除的部分佔全部顆粒的比率。
這部分沉速的顆粒的去除率為：
顆粒的總去除率：
工程中常用去除率公式：
三、實驗裝置與裝置
1、沉澱裝置：包括有機玻璃沉澱柱、儲水箱、水幫浦、攪拌裝置和配水系統等。
2、秒錶。
3、測定懸浮物的裝置：濁度儀、玻璃棒、燒杯等。
4、實驗用水採用自來水和矽藻土配製。
四、實驗步驟及記錄
1、將一定量的矽藻土投入到配水箱中，開動攪拌機，充分攪拌混合，注意混合後濁度不可太高（50~70ntu為宜），以保證滿足自由沉澱的要求。
2、取水樣200ml（測定初始溶液的濁度為c0），並且確定取樣管內取樣口位置（本次實驗取二個取樣口）。
3、啟動水幫浦將混合液打入沉澱柱到一定高度，停幫浦，停止攪拌機，並且記錄高度值h0，此時沉澱時間t=0。開動秒錶，開始記錄沉澱時間 t。
4、觀察懸浮顆粒沉澱特點、現象。
5、當沉澱時間t為5、10、20、30、60、120分鐘時，取樣口高度分別為45cm和80cm，在每個取樣口分別取水一次，取樣體積70~80ml，用濁度儀測定相應的濁度（ct），記錄資料。
6、注意：每次取樣前應先排出取樣口中的積水，減少誤差，在取樣前需讀取沉澱柱中液面的高度h，並記錄資料。
7、實驗記錄用表。
顆粒自由沉澱實驗原始記錄
五、實驗結果整理和分析
1. 基本引數整理
實驗日期水樣性質及**
沉澱柱直徑：d= mm 柱高：h= m
根據實驗裝置繪製沉澱柱草圖及管路連線圖
2. 實驗資料整理及分析
（1）未被去除懸浮物百分比：
c0 — 原水濁度，ntu；
ci — 沉澱時間t後，水樣濁度，ntu。
（2）相應顆粒沉速： mm/s
原始資料整理取樣口高度 cm
（3）以顆粒沉速 ui為橫座標，以 pi為縱座標，在座標紙上繪製p~u關係曲線。
（4）應用工程公式，利用**法列表計算不同沉速時，濁度的去除率η。
濁度去除率η的計算取樣口高度 cm
（5）以η為縱座標，分別以u、t為橫座標，繪製η～u，η～t關係曲線。
3．比較兩個不同取樣口（沉降高度）的水樣繪製的曲線差別。
六實驗結果討論
1、本實驗中哪些因素對實驗結果影響較大，該如何改進？
2、繪製自由沉降曲線的意義？
3、按照公式計算不同沉澱時間t的沉澱效率，並繪製η～u，η～t關係曲線，和本次實驗的結果對照分析，指出上述兩種整理方法的適用條件。
實驗二絮凝沉澱實驗
一、實驗目的
（1）掌握絮凝沉澱的實驗方法。
（2）通過實驗加深對絮凝沉澱概念、特點的理解。
（3）能利用實驗資料繪製絮凝沉澱靜沉曲線，學會通過曲線求某一深度的顆粒總去除率。
二、實驗原理
懸浮物濃度不太高，一般在50～500mg/l範圍的顆粒沉澱屬於絮凝沉澱。
絮凝沉澱的特點是沉澱過程中由於顆粒互相碰撞，凝聚變大，沉速不斷加大，因此顆粒沉速實際上是變化的。我們所說的絮凝沉澱顆粒沉速，是指顆粒沉澱平均速度。在平流式沉澱池中，顆粒沉澱軌跡是一曲線，而不同於自由沉澱的直線運動。
在沉澱池內顆粒去除率不僅與顆粒沉速有關，而且與沉澱有效水深有關。因此沉澱柱不僅要考慮器壁對懸浮物沉澱的影響，還要考慮柱高對沉澱效率的影響。
水汙染控制工程課程設計 指導書
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