-环境工程基础实验-
“环境工程基础实验”是环境工程专业必修课，是《环境工程原理》课程教学的重要组成部分，是培养环境工程技术人员的必修课，其目的是巩固和加强学生对基本原理的理解、贯通和融化，提高学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，并且培养学生在实验中的操作技能，提高学生对实验数据的分析与处理能力。本课程的实验内容选用目前较常用的水处理工艺和技术，对于开阔学生视野、提高理论水平具有十分重要的意义。
实验Ⅰ 颗粒自由沉淀实验
颗粒自由沉淀实验是研究在废水中悬浮颗粒浓度较稀时，颗粒依靠重力作用而沉淀的基本规律。一般是通过沉淀柱静沉实验，获得颗粒沉淀曲线。本实验不仅具有理论指导意义，而且也为某些构筑物（如沉砂池）的设计提供重要依据。
一、[实验目的]
1. 通过实验加深对自由沉淀的概念、特点、规律的理解。
2. 掌握颗粒自由沉淀实验方法，并对实验数据进行分析、整理、计算和绘制沉淀关系曲线。
二、[实验原理]
悬浮物浓度不高，在沉淀过程中，颗粒间互不碰撞，呈单颗粒状态，各自独立完成沉淀过程，其沉淀轨迹为直线。典型例子是砂粒在沉砂池中的沉淀以及悬浮物浓度较低的废水在初沉池中的沉淀过程。自由沉淀过程可用牛顿第二定律描述，其沉淀速度符合斯托克斯公式。悬浮颗粒在沉淀池内的运动规律，Hazen和Camp提出了理想沉淀池的概念。
沉淀池能够去除的颗粒包括u > u0 以及u < u0 的两部分，故去除率η为：
1??(1?p0)?u0or?p00udp?????(1)
??C0?Ci?100%?????(2)C0
P0为沉淀速度小于最小沉淀速度（u0）的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数(p0?Ci,剩余量,)；1-P0（去除量）为沉淀速度大于最小沉淀速度（u0）的C0颗粒去除百分数。式（1）是悬浮颗粒去除率的累积曲线计算法。
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通过下式计算沉淀速率，即
h0?10u?ti?60
式中u-----沉淀速率（mm/s）； h0----取样口高度（cm） ti----沉淀时间（min）
三、[实验器具与设备]
1. 自由沉淀装置（沉淀拄，储水箱，水泵空压机）； 2. 计时秒表；
3. 分析天平（1/10000 1台） 4. 恒温烘箱 5. 干燥器；
6. 旋塞称量瓶（40x70 10个）； 7. 量筒（10个）；
8. 烧杯、移液管、瓷盘等。 9. 定量滤纸； 10. 漏斗（10个）
11. 水样可以选用天然河水或人工配制。
颗粒自由沉淀实验装置
四、实验操作及步骤
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1. 将废水注入水箱中，在水箱中充分搅拌，开启水泵将充分混合的废水注入沉淀柱内。
2. 开动秒表开始记时，当时间为0、1、5、10、15、20、25、30、60、100 min时，在同一取样口取出100mL水样。
3. 测定各水样的悬浮物浓度，0min所取水样的浊度为原水浊度。 5. 观察悬浮颗粒沉淀现象。
6. 记录实验原始数据，填入表1中。
表1 颗粒自由沉淀实验记录 静 沉 称 量 称量瓶取 样 瓶纸 + 水样 悬浮物取样口 时 间 瓶 号 + 滤纸 体 积 ss重 ss重 浓 度 高 度 /min /g /mL /g /g /mg.L-1 /cm 0（初始） 1 10 20 30 60 100 注意： 1） 向沉淀柱内进水时，速度要适中，既要较快完成进水，以防进水中一些较重
颗粒沉淀，又要防止速度过快造成柱内水体紊动，影响沉淀实验效果。 2） 取样前，记录管中水面至取样口距离H（以cm计）。 3） 取样时，先排除管中积水后取水样，每次约取120mL。
五、实验结果整理
1. 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： ℃ 原水样悬浮颗粒浓度C0（mg/L）： 绘制实验装置草图 2. 实验结果
1）计算悬浮物去除率、剩余率P及沉淀速度u，并将数据结果填入表2。
表2 剩余率及沉淀速度数据 悬浮物去除率悬浮物剩余率 沉淀速度ui 静沉时间η Cp0?i/ % /min / % mm/s C0 1 10 20 30 60 100
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