《水污染控制工程实验指导书》1 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2118sgugd式中u—— 颗粒的沉速；ρ g——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， 密度也有差异，采用斯托克公式计算颗粒的沉速十分困难，因而对沉降效率、特性的研究，通常要通过沉降实验来实现。实验可以在沉降柱中进行，方法如下：《水污染控制工程实验指导书》2 取一定直径、 一定高度的沉降柱， 在沉降柱中下部设有取样口， 如图所示，将已知悬浮物浓度C0 的水样注入沉降柱，取样口上水深（取样口与液面间的高度）为 h0，在搅拌均匀后开始沉降实验， 并开始计时，经沉降时间 t1，t2，⋯.ti 从取样口取一定体积水样,分别计下取样口高度h,分析各水样的悬浮物浓度C1,C2, ⋯..Ci ,同时计算：①残余悬浮物量Pi=Ci/C0, 式中Ci—— ti 时刻悬浮物质量浓度（ mg/L），C0—— 原水样悬浮物的浓度（ mg/L）；②沉降速度 Ui=H/ti H—— 取样口高度（ m）； U—— 沉降速度（ cm/min）；ti—— 沉降时间（ min）；注意问题：1、每从管中取一次水样，管中水面就要下降一定高度，所以，在求沉降速度时要按实际的取样口上水深来计算。2、实际上，在经过时间ti 后，取样口上 h 高水深内颗粒沉到取样口下，应由两个部分组成，即：① u≥u0=h/ti的这部分颗粒，经时间ti 将全部去除，而h 高水深内不再包含u≥u0 这部分颗粒；②除此之外，u﹤u0=h/ti 的那一部分颗粒《水污染控制工程实验指导书》3 也会有一部分颗粒经时间ti 后沉降到取样口以下， 这是因为 u﹤u0 的这一部...
