自由沉淀实验原理

实验一 自由沉淀实验（累积沉泥量法）

一、实验目的

本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉泥量方法，找出去除率与沉速的关系。通过本实验希望达到下述目的：

1.初步了解用累计沉泥量方法计算颗粒物杂质去除率的原理和基本实验方法。 2.加深理解沉淀的基本概念和颗粒物的沉降规律。

二、实验原理

累计沉泥量测定法的具体计算分析如下： 假定沉降颗粒具有同一形状和密度，由此得出两个关系式：

颗粒沉速us与颗粒重量m的函数关系式：

m??（us）m?au?Sb1??u1??S颗粒沉速us与颗粒数目n的函数关系式：

n??（us）n?式中,a，b，?，?是系数,与颗粒形状、密度,水的粘滞性等因素有关,其中

?，?大于1。

由以上二式可得出水样中原始悬浮物浓度C0：【重量g，数目n/mL，浓度=m×n（g/mL）】

ab????1umax0????1水中等于、大于沉速uS，的颗粒浓度为C?us：

umaxabab??????1????1???1C?us??abu?du?(u?u)?C?u?ssmaxs0sus????1????1ab?A， 令 ????1?B则：

(????1)C0C0??mdn?

实验一 自由沉淀实验（累积沉泥量法）

一、实验目的

本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉泥量方法，找出去除率与沉速的关系。通过本实验希望达到下述目的：

1.初步了解用累计沉泥量方法计算颗粒物杂质去除率的原理和基本实验方法。 2.加深理解沉淀的基本概念和颗粒物的沉降规律。

二、实验原理

累计沉泥量测定法的具体计算分析如下： 假定沉降颗粒具有同一形状和密度，由此得出两个关系式：

颗粒沉速us与颗粒重量m的函数关系式：

m??（us）m?au?Sb1??u1??S颗粒沉速us与颗粒数目n的函数关系式：

n??（us）n?式中,a，b，?，?是系数,与颗粒形状、密度,水的粘滞性等因素有关,其中

?，?大于1。

由以上二式可得出水样中原始悬浮物浓度C0：【重量g，数目n/mL，浓度=m×n（g/mL）】

ab????1umax0????1水中等于、大于沉速uS，的颗粒浓度为C?us：

umaxabab??????1????1???1C?us??abu?du?(u?u)?C?u?ssmaxs0sus????1????1ab?A， 令 ????1?B则：

(????1)C0C0??mdn?

实验要求

1. 时间：2014年6月22日（周日）

给排水11-1班 第1~4组：上午8：00开始

第5~8组：上午10：00开始

给排水11-2班 第1~4组：下午14：30开始

第5~8组：下午16：30开始

2. 地点：学科楼8楼给排水实验室 3. 分组要求：

每班分8小组，每组选一个组长，各班学委把分组名单发给我，邮箱：huangmei7966@163.com

4. 纪律要求：按时来实验室做实验，实行签名考勤制度；实验结束后给老师检查试验验结果、签名后方可离开。 5. 强调：（1）实验前写好预习报告，否则不能做实验。

（2）不来做实验无实验成绩。

6.实验报告包括：

实验目的、原理、方法步骤、原始数据、数据处理（并画出E-t和E-u的关系曲线）、思考题、心得体会等。

1

实验五 自由沉淀

实验项目性质：综合性 所属课程名称：排水工程 实验计划学时：3

一、 实验目的

(1)观察沉淀过程，加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 (2)掌握颗粒自由沉淀实验的方法，求出沉淀曲线。 二、实验原理

水中的悬浮固体并非单一

实验要求

1. 时间：2014年6月22日（周日）

给排水11-1班 第1~4组：上午8：00开始

第5~8组：上午10：00开始

给排水11-2班 第1~4组：下午14：30开始

第5~8组：下午16：30开始

2. 地点：学科楼8楼给排水实验室 3. 分组要求：

每班分8小组，每组选一个组长，各班学委把分组名单发给我，邮箱：huangmei7966@163.com

4. 纪律要求：按时来实验室做实验，实行签名考勤制度；实验结束后给老师检查试验验结果、签名后方可离开。 5. 强调：（1）实验前写好预习报告，否则不能做实验。

（2）不来做实验无实验成绩。

6.实验报告包括：

实验目的、原理、方法步骤、原始数据、数据处理（并画出E-t和E-u的关系曲线）、思考题、心得体会等。

1

实验五 自由沉淀

实验项目性质：综合性 所属课程名称：排水工程 实验计划学时：3

一、 实验目的

(1)观察沉淀过程，加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 (2)掌握颗粒自由沉淀实验的方法，求出沉淀曲线。 二、实验原理

水中的悬浮固体并非单一

颗粒自由沉淀实验

（编写：鲍家泽）

一、实验目的

1、过实验学习掌握颗粒自由沉淀的试验方法，加深对自由沉淀过程及沉淀规律的理

解。

2、进一步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）关系曲线。

二、实验原理

沉淀是指从液体中借重力作用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、沉淀絮凝、成层沉淀和压缩沉淀等4类。本实验是研究探讨污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律。实验用沉淀管进行。在含有分散性颗粒的废水静置沉淀过程中，设试验筒内有效水深为H，通过不同的沉淀时间t，可求得不同的颗粒沉淀速度u，u=H/to对于指定的沉淀时间to，可求得颗粒沉淀速度uo。对于沉淀等于或大于uo的颗粒在to时可全都去除，而对于沉淀u

沉速

uu沉速u 图2 颗粒物沉降速度累计频率分配曲线

设xo代表沉速≤uo的颗粒所占百分数，于是在悬浮颗粒总数中，去除的百分数可用1-xo表示。而具有沉速u≤uo的每种粒径的颗粒去除的部分等于u/uo。因此考虑到各种颗粒粒径时，这类颗粒的出去百分数为：?1

xoxuu0dx，则：

总去除率E=（1-xo）+

1u0?x00udx

式中第二项可将沉淀分配

试验二 成层沉淀和压缩沉淀实验

（一） 实验原理

该实验是研究浓度较高的悬浮颗粒的沉淀规律。沉淀过程中有明显的清水和浑水分界面，称为浑液面，浑液面缓慢下沉，直到泥沙最后完全压实为止。

颗粒间的絮凝过程越好，交界面就越清晰，清水区的悬浮物就越少。

在沉淀过程中，清水区高度逐渐增加，压实区高度也逐渐增加，而等浓度区的高度则逐渐减小，最后不复存在。变浓度区的高度开始是基本不变的，但当等浓度消失后，也就逐渐消失。变浓度区消失后，压实区仍然继续压实，直到这一区的悬浮物达到最大密度为止。当沉降达到变浓度区刚消失的位置时，称为临界沉降点(C点)。

如以交界面为纵坐标，沉淀时间为横坐标，可得交界面沉降过程曲线。曲线a-b为上凸的曲线，可解释为颗粒间的凝聚，由于颗粒凝聚变大，使下降速度逐渐变大。b-c段为直线，表明交界面等速下降。曲线c-d段为下凹的曲线，表明交界面下降速度逐渐变小。此时B区和C区已消失，C点称为沉降临界点，交界面下的浓度均大于C。c-d段表示B、C、D三区重合后，沉淀物压实的过程。随着时间的增长，压实变慢，最后压实到高度H?为止。 （二） 实验目的

1. 通过实验掌握成层沉淀和压缩沉淀的过程和规律； 2. 绘制成层沉淀和压缩沉淀的试验曲线。

实验名称：混凝沉淀实验

一、实验目的

1、通过实验观察混凝现象、加深对混凝沉淀理论的理解； 2、掌握确定最佳投药量的方法，选择和确定最佳混凝工艺条件； 3、了解影响混凝条件的相关因数。 二、实验原理

1.混凝作用原理 包括三部分：1）压缩双电层作用；2）吸附架桥作用；3）网捕作用。这三种混凝机理在水处理过程中不是各自孤立的现象，而往往是同时存在的，只不过随不同的药剂种类、投加量和水质条件而发挥作用程度不同，以某一种作用机理为主。对高分子混凝剂来说，主要以吸附架桥机理为主。而无机的金属盐混凝剂则三种作用同时存在。

胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。相反，当电位降到零，往往不是最佳混凝状态。因为水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒。胶体间存在着静电斥力，胶粒的布朗运动，胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大，若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结和沉降。

2.混凝剂 向水中投加的能使水中胶体颗粒脱稳的高价电解质，称之为“混凝剂”。混凝剂可分为无

《水污染控制工程实验指导书》

实验三 自由沉降实验

一、实验目的

1、通过实验加深对自由沉降的概念、特点、规律的理解。

2、掌握颗粒自由沉淀实验方法，根据实验结果绘制沉降速度分布曲线。

二、实验原理

沉淀是指从液体中借重力作用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4类。颗粒在自由沉淀过程中呈离散状态，互不结合，其形状、尺寸、密度等物理性质均不改变，下沉速度恒定，在水流中的沉降轨迹是直线。自由沉降多发生在悬浮物浓度不高情况下，如沉砂池及初沉池中的初期沉降。为便于分析，假定：①沉降颗粒为球形，其大小、形状及质量在沉降过程中均不发生变化；②水处于静止状态，且为稀悬浮液。自由沉降过程可以由斯托克公式进行描述，即

1?s??gu???gd2

18?式中 u——颗粒的沉速； ρg——颗粒的密度；

ρ——液体的密度； μ——液体的粘滞系数； g——重力加速度； d——颗粒的直径；

废水中悬浮物组成十分复杂，颗粒形式多样，粒径不均匀，密度也有差

蛋白质的沉淀反应

一、目的和要求

1、加深对蛋白质胶体溶液稳定因素的认识 2、掌握几种沉淀蛋白质的方法 3、了解蛋白质变性与沉淀的关系 二、沉淀反应 （一）原理

在水溶液中，蛋白质分子的表面上由于有水化层和同性电荷的作用，所以成为稳定的胶体颗粒。但这种稳定的状态是有条件的。在某些理化因素的作用下，蛋白质分子表面带电性质发生变化、脱水甚至变性，则会以固态形式从溶液中析出，这个过程就称为蛋白质的沉淀反应。蛋白质的沉淀反应可分为以下两种类型：

1、可逆沉淀反应

沉淀反应发生后，蛋白质分子内部结构并没有发生大的或者显著变化。在沉淀因素去除后，又可恢复其亲水性，这种沉淀反应就是可逆沉淀反应，也叫做不变性沉淀反应。属于这类沉淀反应的有盐析作用、等电点沉淀以及在低温下短时间的有机溶剂沉淀法等。

2、不可逆沉淀反应

蛋白质在沉淀的同时，其空间结构发生大的改变，许多副键发生断裂，即使除去沉淀因素，蛋白质也不会恢复其亲水性，并丧失生物活性，这种沉淀反应就是不可逆沉淀反应。重金属盐、生物碱试剂、强酸、强碱、加热、强烈震荡、有机溶剂等都能使蛋白质发生不可逆沉淀反应。

（二）盐析 1、材料与试剂

（1）10%的卵清蛋白溶液（要求新鲜配制）、浓蛋白溶液（2）饱和硫酸铵

反应沉淀池、重力无阀滤池构造及原理

一、穿孔旋流反应池、斜管沉淀池

反应沉淀池是由穿孔旋流反应池、斜管沉淀池合建而成。 穿孔旋流反应池分正方形倒角六室，各室之间的隔壁上沿池壁开孔，孔口上下交错布置。水流沿池壁切线方向进入后形成旋流。第一格孔口较小，流速最大，而后孔口尺寸逐渐增大，流速逐格减小。 斜管沉淀池是把与水平面成一定角度（一般为600左右）的管状组件（断面矩形或六角形等）置于沉淀池构成，水流从下向上，颗粒沉于斜管底部，当颗粒累计到一定程度时，便自动滑下，清水在池顶用穿孔集水槽收集，污泥在池底用穿孔排污管收集排出沉淀池。 二、重力式无阀滤池

重力无阀滤池的工作原理是利用水力学原理，通过进出水的压差自动控制虹吸产生和破坏，实现自动运行的滤池。从沉淀池来的水，经进水分配槽，进水管，及配水挡板的消能和分散作用后，比较均匀地分布在滤层上部，水流通过滤料层、承托层与配水系统进入底部空间，然后经连通渠上升到冲洗水箱。随着过滤的进行，冲洗水箱中的水位逐渐上升(虹吸上升管中水位也相应上升)。当水位达到出水管喇叭口的上缘时，便从喇叭口溢流到清水池。

反冲洗的工作原理：当滤室沙层表面的淤泥和沉积物较厚，影响水流通过时，迫使滤室水位通过虹吸下降管逐步