絮凝沉淀实验指导书（shū）

一、絮凝沉淀实验指导书-实（shí）验目的
水处理中经常遇到的沉淀多属于絮凝颗粒沉淀，即在沉淀过程（chéng）中，颗粒的大小、形状和密度都有所（suǒ）变化，随着沉淀深度和（hé）时间的增长，沉速越来越快。絮凝（níng）颗粒的（de）沉淀轨迹是一条曲线,难（nán）以用数学方式来（lái）表达，只能用实验的数据来确定（dìng）必要（yào）的设计参数（shù）。通过实验希望达到以（yǐ）下目的：
1.了解（jiě）絮凝沉淀特点和规律；
2.掌握絮凝沉淀（diàn）实验方法和实验（yàn）数据整理方（fāng）法。
二、实验设备与材料

1、水泵 2、配水箱 3、搅拌装置 4、配水管（guǎn）阀门 5、水泵循环管阀门 6、各沉淀柱进水阀门（mén） 7、各沉淀柱放空阀门 8、排水管（guǎn） 9、取样口
（1）沉淀柱（zhù）：有机玻（bō）璃沉淀柱，直径D=100mm，柱高1700mm，沿不同高度设有取样口。
（2）配水（shuǐ）及投配系（xì）统：配水箱、搅拌装置、水泵、配水管等
（3）取（qǔ）样设备（自备）：定时器、烧杯、移液管（guǎn）、磁盘等。
（4）悬浮物分析所需设备及用具（自备）：分析天平（感量0.1mg）、带盖称量瓶（píng）、干燥皿、烘箱等。
（5）水样（自备）：城市污水或人工配水（shuǐ）等。
三、实验步骤
（1）将欲测水样倒入进水（shuǐ）槽进行搅拌，待搅拌均匀后取样测定原水悬浮物浓度（SS）。
（2）开启水泵及各沉淀池（chí）的进水阀
（3）依次向1~4沉淀（diàn）柱（zhù）内进（jìn）水，当水位达到溢流孔时，关闭进水阀门，同（tóng）时记录沉淀时间。4根沉淀（diàn）柱的（de）沉淀时间分别是20min、40 min、60 min、80 min、100 min 、120 min。
（4）当达到各柱的（de）沉淀时间时，沿（yán）柱面自上而下依（yī）次取样，测定水样悬浮物浓度。
（5）将实验数据记入表1，计算结果记入（rù）表2
表1 絮凝沉淀实验数据记录表

柱号	沉淀时间/min	取（qǔ）样点编号	SS /(mg/L)	SS平均值 /(mg/L)	取（qǔ）样点有效（xiào）水（shuǐ）深（shēn）/m	备注
1	20	1-1
		1-2
		1-3
		1-4
		1-5
2	40	2-1
		2-2
		2-3
		2-4
		2-5
3	60	3-1
		3-2
		3-3
		3-4
		3-5
4	80	4-1
		4-2
		4-3
		4-4
		4-5
5	100	5-1
		5-2
		5-3
		5-4
		5-5
6	120	6-1
		6-2
		6-3
		6-4
		6-5

表2 各取样点悬浮物去除率E值计算表

沉淀柱	1	2	3	4
沉淀时（shí）间/min 沉淀水深/m	20	40	60	80
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5

四、实验相关（guān）知识（shí）点
悬浮物浓度（dù）不（bú）太高，一般在600~700mg/L以下的絮凝颗粒，在沉降（jiàng）过程（chéng）中颗粒之间会发生相互碰撞而产生絮凝作用的沉淀（diàn）称为（wéi）絮凝沉淀。给水工程中（zhōng）的混凝沉淀污水处理中初沉淀池内的悬浮物沉淀均属此类。
絮凝（níng）沉淀过程中由于颗粒相（xiàng）互碰撞，使颗粒粒径和质量凝聚变大，从而沉降速度不断加大，因此，颗粒沉降实际是一个变（biàn）速沉降过（guò）程（chéng）。在实验中所（suǒ）说的絮凝沉淀颗粒的沉速食该颗粒的平均沉淀速度。絮凝颗粒在平流沉淀池中的沉淀轨迹是一条曲线，不同于自由沉淀的直线运动。在沉淀池（chí）内颗粒去除率不仅与颗粒（lì）沉速有关，而且与沉淀有效（xiào）水深有关。因此在沉淀（diàn）柱内，不仅要考虑器壁对悬浮颗粒沉淀的影响，还要考（kǎo）虑沉（chén）淀柱高对（duì）沉淀效率（lǜ）的影响。
实验装置，每根沉淀柱在高度方向每（měi）隔150~250mm开设一取样口，柱上部设溢流孔。将悬浮物浓（nóng）度及水温已知的水样注入沉淀柱，搅拌均匀（yún）后开始计时，每隔（gé）20min、40 min、60 min、……分别在每个取样口同时取样50~100mL，测定其悬浮物浓度并利（lì）用下（xià）式计算各水样的（de）去除（chú）率。

（式1）
以取样口高度为纵坐标，以取样时间为横坐标，将同一沉淀时间与不同高度的去除率标注在坐标内（nèi），将去除率相对的各点连成去除曲线（xiàn），绘制絮凝沉淀等去（qù）除率曲线。
静沉重絮凝沉淀颗粒去除率的计算基本思路和自由沉淀一致，但方法有所不同（tóng）。自由（yóu）沉淀采用累（lèi）计曲线计算法，而絮（xù）凝沉淀采用的是纵深分析法，根据（jù）絮凝沉（chén）淀等（děng）去除率（lǜ）曲线，应用图解法近似求（qiú）出不同时间、不同高度的颗粒去除率，图解法就是在絮（xù）凝沉淀曲线上作中间曲线，计算见图，去除率（lǜ）分为两（liǎng）部（bù）分。
（1）全部被去除的悬浮颗粒。即指在制定（dìng）的停留时间T及给定的沉淀池有效水深H₀两直线相交点的等去除率线所对应的E值，它只表示

的那部分完全可以去除（chú）颗粒的去除率。
（2）部分被去除的悬（xuán）浮颗粒。悬浮物沉淀时，虽然有些颗粒小，沉速小，不可能（néng）从池顶沉到池底（dǐ），但处在池体的某一高度时，在满足

时就可以被去除。这部分颗（kē）粒是指沉速

的（de）那些颗（kē）粒。这部分颗粒的沉淀效率（lǜ）也不相（xiàng）同，其中颗粒的沉速快。其计算方法（fǎ）、原理和分散颗粒沉淀一样（yàng），用图解法，因中间（jiān）曲线对应的不同（tóng）去除率的水深度分别为（wéi）h₁、h₂、h_i、…，则（zé）

近似地代表了这部分颗粒中所（suǒ）能沉到池底的比例。这样可将分散颗粒沉淀中的

用

代替。
综上所述（shù），总（zǒng）去除率用下式计算

   （式2）
五、实验结果整理（lǐ）
（1）实验基本参数整理
实验（yàn）日（rì）期  年  月  日水样性质及来源
沉淀柱直径D=   柱（zhù）高H=   水温（wēn）/℃  原（yuán）水悬浮物浓度SS₀(mg/L)
绘制沉淀柱及管路连接图
（2）实验数据整理。将实验数据进（jìn）行整理，并计算各取样点的去除率填在各取样点的坐标上。
（3）在以沉淀（diàn）时间T为横坐标，以深度H为纵坐标，将取样各点的去除率填在各取样点的坐标上。
（4）在上述基础上，用内插法绘制等去除率曲线。E最好是以5%或10%为一（yī）间距，如25%、35%、45%、或20%、25%、30%。
（5）选择某一有（yǒu）效水深H，过H做x轴平行线与各去除率线相交，再根据（式2）计算不同沉淀时间的总去除率。
（6）以沉淀时间t为横坐标，E为纵坐标，绘制不同有效水深H的E~H关（guān）系曲线及E~u曲线（xiàn）。
六、注意事项
（1）向沉淀柱进水时，速度要适中，既（jì）要防止悬浮物由于进水速度过慢而絮凝沉淀；又要防止由于进水速度过快（kuài），沉淀开始后柱内还存在紊流，影响（xiǎng）沉淀效（xiào）果。
（2）由于同（tóng）时从每个柱的5个取样口取样，人员分工、烧杯编号等准备工作要做好，以便能在较短的时间内从上至下准确的取出水样（yàng）。
（3）测定悬浮物浓（nóng）度时，一定要注意两（liǎng）平行水样的均匀性。
（4）注意观察，描述颗粒沉淀过程（chéng）中自然絮（xù）凝作用及沉速的变化。
七、思（sī）考题
1、观（guān）察絮凝（níng）沉淀现象（xiàng），并叙述（shù）与自由沉淀现象有（yǒu）何不同，实验方法有（yǒu）何区（qū）别。
2、两种不同性质污水经絮凝实验后，所得同一去除（chú）率的曲（qǔ）线之曲率（lǜ）不同（tóng），试分析其原因，并加以讨论。

柱号	沉淀（diàn）时间/min	取样点编号	W1 (mg）	W2 (mg）	SS平（píng）均（jun1）值 (mg)	取样点有效水深cm	备注
1	20	1-1	0.9790	1.0280	0.0490	53
		1-2	0.9697	1.0231	0.0534	77
		1-3	0.9774	1.0315	0.0541	102
		1-4	0.9790	1.0357	0.0567	126
		1-5	0.9823	1.0547	0.0724	151
2	40	2-1	0.9795	1.0149	0.0404	53
		2-2	0.9819	1.0133	0.0314	77
		2-3	0.9835	1.0331	0.0496	102
		2-4	0.9805	1.0262	0.0457	126
		2-5	0.9898	1.0981	0.0583	151
3	60	3-1	0.9811	1.0067	0.0256	53
		3-2	0.9819	1.0170	0.0351	77
		3-3	0.9859	1.0097	0.0238	102
		3-4	0.9880	1.0434	0.0554	126
		3-5	0.9728	1.0283	0.0555	151

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