《水工程实验技术》实验指导书

《《水工程实验技术》实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《水工程实验技术》实验指导书（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、福建工程学院实 验 指 导 书课程名称： 水工程实验技术 学 院： 环境与设备工程系 专业、班级： 给排水 实验一 自由沉降实验实验二 絮凝沉淀实验实验三 混凝实验实验四 静态活性炭吸附试验实验五 离子交换实验实验六 活性污泥性能参数的测定实验实验七 曝气设备清水充氧性能测定实验实验八 折点加氯消毒实验实验报告评分 80%课内评分20%内容及格式15数据处理及结果30图表及曲线15分析及讨论30其他10合计得分实验成绩实验一 自由沉降实验一、实验目的（1）掌握颗粒自由沉淀试验的方法；（2）进一步了解和掌握自由沉淀规律，根据试验结果绘制自由沉降曲线。去除率沉速曲线（u 曲线）、去除率时间曲线（

2、t 曲线）和未被去除颗粒百分比沉速曲线（Pu 曲线）。二、实验原理浓度较稀、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀。自由沉淀的特点是：沉降过程中颗粒互不干扰、等速下沉、沉速在层流区符合Stokes公式。悬浮物去除率的累积曲线计算： 0)1(Psdu其中： 总去除率P0 、P 未被去除颗粒的百分比us、u 0 沉淀速度实验用沉淀柱进行，如图3-1。初始时，沉淀时间为0，悬浮物浓度为C 0，去除率=0。设水深为H（实验时为水面到取样口的垂直距离），在 ti 时间能沉到H深度的最小颗粒d i的沉速可表示为： 。itHu实际上，沉淀时间t i 内，由水中沉至柱底的颗粒是由两部分颗粒组成，即沉速 的isu那一部分颗

3、粒能全部沉至柱底，同时，颗粒沉速 的颗粒也有一部分能沉到柱底，这部isu分颗粒虽然粒径很小，沉速 ，但这部分颗粒并不全在水面，而是均匀分布在整个柱内，isu因此，只要在水面一下，它们下沉至池底所用的时间小于或等于沉速u i的颗粒由水面降至池底所用的时间t i，则这部分颗粒能从水中被去除。在 ti 时间，取样点处实验悬浮物浓度为C i，沉速 的颗粒的去除率：isu，其中， 表示未被去除的颗粒所占的百分比。001iiiP0Cii绘制 Pui 关系曲线，可知 ， 是但选择的颗粒沉12121200CP速由u 1降至u 2，即颗粒粒径有d 1减到d 2时，此时水中所能多去除的，粒径在d 1d2间的那部分

4、颗粒的百分比。当 无限小时，dP代表了小于d 1的某一粒径d占全部颗粒的百分比。这些颗粒能沉到柱底的条件是：颗粒由水中某一点沉到柱底所用的时间，等于或小于具有沉速u i 的颗粒由水面沉至柱底所用的时间，即满足：，xiHuxiu由于自由沉降颗粒均匀分布，即为等速沉淀，因此沉速 的颗粒只有在水深 x 以isu内才能沉到柱底，因此沉到柱底这部分颗粒，占这种颗粒粒径的百分比为 ，同一粒径颗H粒的去除率为 ，令 ， ，则 。xiuH0isiu0sxHu由上述分析， 反映了具有u s的颗粒占全部颗粒的百分比，而 则反映了在设计沉速sdP0su0前提下，具有沉速 的颗粒去除量占本颗粒总量的百分比，则 反映了

5、设计沉速0s 0sudPu0时，具有沉速为u s的颗粒所能被去除的部分占全部颗粒的比率。这部分沉速 的颗粒的去除率为：0su0Pssud颗粒的总去除率： 0)1(Psdu工程中常用去除率公式： 00()s三、实验装置与设备1、沉淀装置：包括有机玻璃沉淀柱、储水箱、水泵、搅拌装置和配水系统等。2、秒表。3、测定悬浮物的设备：浊度仪，烧杯等。4、实验用水采用自来水和硅藻土配置。四、实验步骤及记录1、将一定量的硅藻土投入到配水箱中，开动搅拌机，充分搅拌混合，注意混合后浊度不可太高，以保证满足自由沉淀的要求。2、取水样100ml（测定初始悬浮浓度为C 0），并且确定取样管内取样口位置（本次实验取二个取

6、样口）。3、启动水泵将混合液打入沉淀管到一定高度，停泵，停止搅拌机，并且记录高度值H0，此时沉淀时间t=0。开动秒表，开始记录沉淀时间 t。4、观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。5、当沉淀时间t为5、10、20 、30、60、80、120 分钟时，在每个取样口分别取水100ml两次，用浊度仪测定悬浮物浓度（C t1、C t2），记录数据，计算时取两者的平均值。（实验指标水样悬浮物浓度用浊度替代）21ttt6、注意：每次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后皆需测量沉淀管中液面至取样口的高度H t1、H t2，并记录数据，计算时取二者的平均值。21ttt7、实验记录用表。颗粒自由沉淀实

7、验原始记录 原水记录 浊度C 0： 水温： pH值：静沉时间 水样编号 浊度C t（NTU） 沉淀高度H t（m）510203060120实验时间 实验地点小组成员使用仪器设备基本参数五、实验结果整理和分析1. 基本参数整理实验日期： 水样性质及来源：沉淀柱直径：d= mm 柱高：H = m水温： 原水浊度：C 0 NTU绘制沉淀柱草图及管路连接图2. 实验数据整理及分析（1）未被去除悬浮物百分比： 01%iiP C0 原水浊度，NTU； Ci 沉淀时间t后，水样浊度， NTU（2）相应颗粒沉速： mm/siiHut原始数据整理 沉淀高度 H（cm） 沉淀时间 t（min） 0 5 10 20

8、 30 60 120取样编号水样浊度 Ci（NTU） 计算用浊度（NTU）未被去除颗粒百分比 Pi颗粒沉速 ui（mm/s）（3）以颗粒沉速 ui为横坐标，以 Pi为纵坐标，在坐标纸上绘制 Pu关系曲线。（4）应用工程公式 ，利用图解法列表计算不同沉速时，浊度的去00(1)su除率 。浊度去除率 的计算序号u0（ ui）P0（ Pi） 1- P0 ususPs0suP00(1)suP012（5）以为纵坐标，分别以u、t为横坐标，绘制u，t关系曲线。3比较两个不同取样口（沉降高度）的水样绘制的曲线差别。六 实验结果讨论1、 自由沉淀实验的取样口高度该如何选择？2、 本实验中哪些因素对实验结果影响

9、较大，该如何改进？3、 绘制自由沉降曲线的意义？4、按照公式 计算不同沉淀时间 t 的沉淀效率 ，并绘制01%iC u， t 关系曲线，和本次实验的结果对照分析，指出上述两种整理方法的适用条件。实验二 絮凝沉淀实验一、实验目的（1）掌握絮凝沉淀的实验方法。（2）通过实验加深对絮凝沉淀概念、特点的理解。（3）能够利用实验数据绘制絮凝沉淀曲线，并学会通过曲线求某一深度的颗粒总去除率。二、实验原理悬浮物浓度不太高，一般在 50500mg/l 范围的颗粒沉淀属于絮凝沉淀。絮凝沉淀的特点是沉淀过程中由于颗粒互相碰撞，凝聚变大，沉速不断加大，因此颗粒沉速实际上是变化的。我们所说的絮凝沉淀颗粒沉速，是指颗粒

10、沉淀平均速度。在平流式沉淀池中，颗粒沉淀轨迹是一曲线，而不同于自由沉淀的直线运动。在沉淀池内颗粒去除率不仅与颗粒沉速有关，而且与沉淀有效水深有关。因此沉淀柱不仅要考虑器壁对悬浮物沉淀的影响，还要考虑柱高对沉淀效率的影响。静沉中絮凝沉淀颗粒去除率的计算思路与自由沉淀一致，但方法有所不同。自由沉淀采用累积曲线计算法，而絮凝沉淀采用的是纵深分析法，颗粒去除率按下式计算：121 100 0()()()nTTTTnHH计算如图 2-1 所示。去除率同分散颗粒一样，也分成两部分。（1） 全部被去除的颗粒这部分颗粒是指在给定的停留时间（如图 2-1 中 t0） ，与给定的沉淀有效水深（如图 2-1中 H=H

11、0）时，两直线相交点等去除率线的 值，如图中的 2。即在沉淀时间 tt 0，沉降有效水深 H=H0 时，具有沉速 的颗粒能全部被去除，其去除率为 2。otHu0图 2-1 絮凝沉淀等去除率曲线（2）部分被去除的颗粒 同自由沉淀一样，悬浮物在沉淀时虽说有些颗粒较小，沉速较小，不可能从池顶沉到池底，但是在池底中某一深度下的颗粒，在满足条件即沉到池底所用时间 时，这部0uHhx分颗粒也就被去除掉了。当然，这部分颗粒是指沉速 的那些颗粒，这些颗粒的沉淀0tu效率也不相同，也是颗粒大的沉降快，去除率大一些。其计算方法、原理与分散颗粒一样，这里是用 代替了分散颗粒中的121 100 0()()()nTTT

12、nHH。其中， 所反映的就是把颗粒沉速由 u0 降到 us 时，所能够去0psdPu1nT除的那些颗粒占全部颗粒的百分比。这些颗粒在沉淀时间 t0 时，并不能全部沉到池底，只有符合条件 tst0 的那部分颗粒能沉到池底，即 ，故有 。同自由分散沉淀一0uHhs0hs样，由于 us 为未知数，故采用 来代替 ，工程上多采用等分 间的中间水0s0s 1nT深 Hi 代替 hi，则 近似地代表了这部分颗粒中能够沉到池底的颗粒所占的百分数。 （0i 0Hhi）就是沉速为 的这些颗粒的去除量所占全部颗粒的百分比，以此类1nT0us推，式 （ ）就是 的全部颗粒的去除率。0hi 1nT0s三、主要的实验仪

13、器设备1、沉淀装置：包括有机玻璃沉淀柱、储水箱、水泵、搅拌装置和配水系统等。2、秒表。3、测定悬浮物的设备：浊度仪，烧杯等。4、实验用水采用自来水和硅藻土配置。四、步骤及记录1、将配制好的实验用水倒入水池进行搅拌，待搅匀后取样测定原水的浊度。2、开启水泵，打开水泵的上水阀门和各沉淀柱的上水管阀门。3、依次向各沉淀柱内进水，当水位达到溢流孔（或指定液面刻度） ，关闭进水阀门，同时记录沉淀时间。各沉淀柱的沉淀时间分别为 10、20、40、60、80min 。4、当达到各柱的沉淀时间时，在每根柱侧上四个取样阀，自上而下地依次取样，测定水样的浊度。5、记录数据。絮凝沉淀实验记录表实验日期： 水样浊度

14、NTU 柱号 沉淀时间（min ） 取样点编号 浊度（NTU） 取样点有效水深 备注1-1 1151-2 801-3 451 101-4 102-1 1152-2 802-3 452 202-4 103-1 1153-2 803-3 453 403-4 104-1 1154-2 804-3 454 604-4 105-1 1155-2 805-3 455 805-4 10五、成果整理（1）实验基本参数实验日期： 水样性质及来源：人工配制水样沉淀柱直径： 柱高： 水温： 原水浊度： NTU（2）实验数据整理将实验数据进行整理，并计算各取样点的去除率 。各取样点悬浮物去除率 值计算表 1 2 3

15、4 5沉淀柱号沉淀时间取样深度 10 20 40 60 8010cm45cm80cm115cm（3）以沉淀时间 t 为横坐标，以深度为纵坐标，将各取样点的去除率填在各取样点的坐标上，如图 2-2 所示。图 2-2 絮凝沉淀柱各取样点去除率（4）在上述基础上，用内插法，绘出等去除率曲线。 以 10为一间距，如25%、35%、45%。（5）选择某一有效水深 H，过 H 做 x 轴平行线，与各去除率线相交，再根据公式计算不同沉淀时间的总去除率。（6）以沉淀时间 t 为横坐标， 为纵坐标，绘制不同有效水深 H 的 t 关系曲线，及 u 曲线。六 思考题1、两种不同性质的污水经絮凝沉淀实验后，所得同一去除率的曲线的曲率不同，试分析讨论。2、絮凝沉淀与自由沉淀有何不同，实验方法有何区别？3、实际工程工程中，哪些沉淀属于絮凝沉淀？请举三个例子。实验三