自由沉降实验指导书
一、实验目的
水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。沉淀可分为四种基本类型，即自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀。自由沉淀用以去除低浓度的离散性颗粒如沙砾、铁屑等。这些杂质颗粒的沉淀性能一般都要通过实验测定。
本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉淀泥量方法，找出去除率与沉速的关系。希望达到以下目的：
1、了解和掌握自由沉淀的规律，根据实验结果绘制时间-沉淀率（t-E），沉速-沉淀率（u-E）和
的关系曲线
通过实验，掌握颗粒自由沉淀的实验方法；
3、比较累计沉淀泥量法与累计曲线法的共同点；
4、加深理解沉淀的基本概念和杂质的沉降规律。
二、实验装置及材料
1、环境温度：5℃～40℃
2、沉淀柱外形尺寸：约直径×高=φ100mm×1700mm壁厚度约8 mm 数量：4根
3、装置外形总尺寸：约1000mm×800mm×2200mm
4、电源220V，功率200W
配套实验装置有：
1、PVC配水箱1个； 2、不锈钢潜水泵1台； 3、不锈钢搅拌混合器1套；
4、配水管阀门1套； 5、水泵循环阀门1套； 6、各沉淀柱进水阀门1套；
7、各沉淀柱放空阀门1套； 8、排水管1套； 9、取样口；
10、实验固定支架1个 11、连接的管道、阀门、开关等若干。
测定悬浮物的设备（用户自备）
分析天平，具塞称量瓶、烘箱、滤纸、漏斗、量筒、烧杯等
水样（用户自备）
实际工业废水或粗硅藻土等配制水样
三、实验步骤
1、打开沉淀管的阀门将污水注入沉淀管，然后打开进气阀门，曝气搅拌均匀。
2、关闭进气阀，此时取水样100mL（测得悬浮物浓度Co），同时记下取样口高度，开启秒表，记录沉淀时间。
3、当时间为1min、3 min、5 min、10 min、15 min、20 min、40 min、60 min时，分别取样100mL，测其悬浮位浓度（Ct）。记录沉淀柱内液面高度。
4、测定每一沉淀时间的水样悬浮物固体量。悬浮性固体的测定方法如下：首先调烘箱支（105±1）℃，叠好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105℃的烘箱烘至恒重。5、然后将已恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体，最后将带有滤渣的滤纸移入称量瓶，烘干支恒重。
悬浮性固体计算
悬浮性固体含量
式中 ω
1 ——称量瓶+ 滤纸质量，g
ω
2 ——称量瓶+ 滤纸+悬浮性固体的质量，g
V—— 水样体积，100mL。
实验数据记录下表
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沉淀时间/min |
滤纸编号 |
称量瓶编号 |
称量瓶+滤纸质量/g |
取样体积/mL |
瓶纸+SS质量/g |
水样ss质量/g |
Co
/(mg/L) |
Ci
/(mg/L) |
沉淀高度H/cm |
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0 |
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1 |
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3 |
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5 |
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10 |
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15 |
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20 |
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40 |
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60 |
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四、实验相关知识点
沉淀是借重力作用从液体中去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等四类。本实验对污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律进行了研究探讨。
实验用装置见图，
设水深为h，在t时间能沉到h深度颗粒的沉速u=h/t。根据给定的时间t
0，计算出颗粒的沉速u
0。凡是沉淀速度等于或大于u
0的颗粒，在t
0时都可全部去除。设原水中悬浮物浓度为c
0(mg/L)，则与沉淀历时t
i相对应的悬浮物沉淀效率百分率为
其中不同沉淀时间t
i时，沉淀柱未被去除的悬浮物百分比为
沉淀试验时，可算出H对应的时间t的颗粒沉速为
从而可绘出u-E、t-E及u-P的曲线，其形式见图
五、实验数据及结果整理
实验基本参数整理
实验日期
水样性质及来源
沉淀柱直径D=
柱高H=
水温/℃
原水SS浓度（mg/L）
沉淀柱管及其管道连接草图
（2）实验数据整理
将实验数据按表整理
颗粒自由沉淀数据整理表
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沉淀高度/cm |
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沉淀时间/min |
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实测水样SS/(mg/L) |
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计算用SS/(mg/L) |
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未被去除颗粒百分比 |
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颗粒Pi沉速u/(mm/s) |
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六、思考题
根据实验所得曲线，分析推导相应于沉淀时间ti的悬浮固体去除百分率
