水控实验报告.docx
《水控实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水控实验报告.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水控实验报告
一、混凝实验
（一）实验目的和要求
1观察混凝现象及过程，从而加深对混凝理论的理解；
2了解混凝现象的影响因素和混凝剂的筛选方法；
3选择和确定最佳的混凝工艺条件。
（二）实验原理
混凝是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去的过程。
它包括使胶体悬浮物的脱稳和接着发生使颗粒增大的凝聚作用。
胶体都带有电荷，它们之间存在着静电斥力、胶体的布朗运动和胶粒表面的水化作用，因而使胶体颗粒保持分散的悬浮状态，即稳定性。
脱稳的胶粒相互凝聚。
另外混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒间起吸附架桥作用，使颗粒逐渐结大，形成粗大絮凝体，即矾花。
形成矾花最佳的条件是要求PH值在等电离点或接近等电离点。
同混凝剂的反应必须有足够的碱度，对于碱度不足的废水应投加NaCO3、NaOH或石灰。
在脱稳之后，凝聚促使矾花增大，以便使矾花随后能从水中去除。
在凝聚阶段将近结束时，投加0.2～0.1mg/L长链阴离子或非离子聚合物，通过架桥吸附作用，有助于矾花的聚集和长大。
整个混凝过程经历三个阶段：
混合、絮凝、沉淀。
胶体脱稳发生在混合阶段，混合时间T为10～30s，最多不超过2min，速度梯度G为500～1000s-1,絮凝阶段生成大矾花，要保证足够的反应时间，速度梯度G为10～75s-1，沉淀阶段矾花与水分离。
（三）实验试剂、设备
1、实验用水
自配水
2、实验药品
聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、0.1mol/L盐酸、1mol/L氢氧化钠、石灰
3、主要实验装置及设备
①化学混凝实验装置采用可编程的六联电动搅拌器，其结构图如下图所示。
化学混凝实验装置示意图
②仪器PHS-2型精密酸度计、浊度仪、1000mL烧杯、量筒、移液管。
（四）实验步骤
1.最佳混凝剂的筛选
利用所选废水的水质特点，利用聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺等常规混凝剂进行初步实验，根据实验现象和检测结果，筛选出适宜处理该废水的最佳混凝剂。
2.混凝剂最佳投加量的确定
①在6个1000mL烧杯中分别加入1000mL原水，置于实验用的六联电动搅拌器平台上，使搅拌叶片位于烧杯正中，注意保持各烧杯叶片中的位置相同。
②分别测定原水水样的温度、浊度和PH，并记录。
③初步确定水样中能形成矾花的近似最小混凝剂用量。
方法如下：
在一烧杯中，加200mL原水，慢慢搅动烧杯中的水样，每次增加0.5mL的混凝剂投加量，直到出现矾花为止，这时的混凝剂投加量为形成矾花的最小投加量。
④确定实验时的混凝剂投加量。
方法如下：
分别向6个烧杯中投加混凝剂，使它们的浓度变化接近最小混凝剂投加量的25%～200%。
⑤熟悉搅拌器的操作，按要求调整搅拌器的运行参数。
a.混合搅拌转速：
100～160r/min；b.混合时间：
1～3min，可取2min；
c.絮凝搅拌转速：
20～40r/min；d.絮凝时间：
10～30min，可取15min；
⑥按混合搅拌速度启动搅拌机，当达到预定的混合时间后，自动按预定的絮凝搅拌速度，降低搅拌机转速，在达到预定的絮凝时间后，自动关闭搅拌机。
注意记录过程中各矾花出现的时间及矾花尺寸、松散程度等现象。
⑦轻轻将搅拌机从水中提出，注意不要扰动水样，静止沉淀20min，注意观察记录各烧杯中矾花沉降情况。
⑧沉淀时间到达后，分别从各烧杯中用50mL注射针筒取其上清液共100mL左右放入200mL烧杯中，测定各自的剩余浊度并记录。
根据结果确定最佳混凝剂投药量。
3.最佳PH值的确定
①向5个100mL的烧杯中分别加入1000mL原水。
②分别测定原水水样的温度、浊度和PH，并记录。
③调整原水PH，使其分别呈不同的酸碱度。
用移液管分别量取不同量的酸、碱溶液加入5个烧杯中，使其PH分别为4、6、8、10、12。
④将调节好的5个1000mL烧杯置于实验用搅拌机平台上，使搅拌叶片位于烧杯正中，注意保持各烧杯中叶片的位置相同。
重复步骤2中的⑤～⑧，测定各自的最终PH，并记录。
（五）实验结果整理
（1）最佳投药量的测定数据记录如表1-1所示。
水样编号
1
2
3
4
5
混凝剂投加量/（mg/L）
37.5
75
150
225
300
矾花出现时间/min
2
2
2
2
2
剩余水浊度
1
0.47
0.34
0.24
0.27
0.30
2
0.41
0.37
0.26
0.21
0.32
3
0.41
0.36
0.27
0.34
0.37
平均
0.43
0.36
0.26
0.27
0.33
备注
1
快速搅拌2min
转速150r/min
2
慢速搅拌15min
转速40r/min
3
沉淀20min
以上清液的浊度为纵坐标、混凝剂投加量为横坐标，绘出剩余浊度与混凝剂投加量关系曲线，并根据曲线图求出最佳混凝剂投加量。
（2）最佳PH的确定数据记录如表1-2所示。
表1-2最佳PH确定的实验记录
水样编号
1
2
3
4
5
HCl投加量/ml
5.90
0.50
0.00
0.00
0.00
NaOH投加量/ml
0.00
1.00
0.25
0.20
2.00
pH值
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
混凝剂投加量/ml
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
剩余水浊度
1
17.30
7.97
0.81
0.47
1.85
2
16.70
6.81
0.26
0.87
1.67
3
10.30
4.65
0.31
0.76
1.96
平均
14.77
6.48
0.46
0.70
1.83
备注
1
快速搅拌2min
转速150r/min
2
慢速搅拌15min
转速40r/min
3
沉淀20min
以上清液的浊度为纵坐标、水样PH为横坐标，绘出剩余浊度与PH值关系曲线，并根据曲线图求出最佳PH值的使用范围。
（六）注意事项
①取水样时，必须把水样混合均匀，以保证各个烧杯中的水样性质一样。
取澄清水样的上清液时，应避免搅动已近沉淀的矾花，且尽量使各烧杯水样取上部同一清水层。
②注意避免某些烧杯中的水样受到热或冷的影响，各烧杯中水样温度差＜0.5℃。
③注意保证各搅拌轴放在烧杯中心处，叶片在杯内的高低位置一样。
二、间歇式活性污泥法实验模型
（一）实验目的及要求
①应熟练掌握SBR活性污泥法工艺各工序的运行操作要点；
②熟练掌握活性污泥浓度和COD的测定方法；
③正确掌握SBR活性污泥法作用机理、特点和影响因素；
④了解SBR活性污泥工艺曝气池的内部构造和主要组成；
⑤了解有机负荷对有机物去除率及活性污泥增长率的影响。
（二）实验原理
间歇式活性污泥处理系统又称序批性活性污泥处理系统，即SBR工艺（sequencingbatchreactor）。
本工艺最主要的特征是集有机污染物降解与混合液沉降于一体，与连续式活性污泥法相比较，工艺组成简单，无需污泥回流设备，不设二沉池，一般情况下，不产生污泥膨胀现象，在单一的曝气池内能否进行脱氮和除磷反应，易于自动控制，处理水水质好。
间歇式活性污泥曝气池在流态上属于完全混合式，在有机物降解方面是时间上的推流，有机污染物是随着时间的推移而降解的，运行工艺如图5-7所示。
间歇式活性污泥曝气池的运行操作是由①进水、②反应、③沉淀、④出水、⑤待机（闲置）五个工序组成。
这五个工序构成了一个处理污水的周期，可以根据需要调整每个工序的持续时间，进水、排水、曝气等动作均由自动控制箱设置的程序自动运行。
（三）实验试剂、设备
模型由本体、附属设备和工作台等组成，外形尺寸：
长×宽×高=860mm×760mm×1250mm。
本体为一有机玻璃制作的矩形水池，长×宽×高=800mm×400mm×400mm，内有曝气管、厌氧搅拌器、浮动出水堰、进水管、排水管。
1.主要装置
①曝气管上有8个微孔曝气头；
②厌氧搅拌器一个，电机为Z50/20-220型，配电子调速器为KZT-01型；
③浮动出水堰一个，外形尺寸为70mm×100mm，排水管上接一个DN15电磁阀；
④进水管配转子流量计，LZB-10,6-60L/H。
2.配套装置
①配水箱一个，长×宽×高=600mm×400mm×400mm；
②进水泵一个，HQS-4000型潜水泵，Q=4500L/H,H=4m；
③空气泵一个，LP-60型，Q=60L/min，H=0.04MPa；
④自动控制箱一个，PVC制作，长×宽×高=870mm×750mm×200mm。
内有：
a.DZ47-60型漏电保护器一个；b.DHC8型时间继电器4个，进水、曝气、出水、搅拌各一个；c.插座4个。
3.实验装置配套测定设备及仪器
①悬浮固体测定装置及设备；
②COD测定装置及设备。
4.实验水样及活性污泥
①生活污水；
②城市污水厂回流泵房的活性污泥。
（四）实验步骤
首先必须弄清楚组成模型的所有装置和连接管路的作用，以及相互之间的关系，了解模型的工作原理。
在此基础上，方可开始模型的启动和运行。
1.清水实验
按进水-曝气-沉淀-排水-搅拌顺序设定4个继电器的运行时间，排水箱灌满自来水，用进水泵将水体打入本体，曝气一段时间，再停止曝气一段时间，打开排水电磁阀排一部分水，观察浮动出水堰是否灵活最后开动搅拌器慢速搅拌一段时间。
这是一个完整的运行周期，可跟实验目的调整继电器使用的个数和设定时间。
一个周期接着一个周期，周而复始，重复循环。
2.活性污泥的培养和驯化
取城市污水处理厂回流泵房的活性污泥装入本体中，体积占本体有效容积的1、3～2、3，剩余体积装入自来水，只开动曝气的空气泵曝气1～2d，然后再配水箱中配低COD浓度的实验用水，或稀释的生活污水或工业废水，控制每次进水量，延长曝气时间。
根据污泥沉降性能和出水水质，逐步增大进水浓度和进水水量，直到直接进入原污水。
上述阶段主要有两个目的：
一是使污泥适应将要处理废水中的有机物；二是使污泥具有良好的沉降性能。
装置运行稳定的标志是：
①污泥浓度基本稳定；②有机物去除率基本稳定。
3.在活性污泥培养和驯化完成后，SBR反应器进入负荷运行实验
根据污水、出水水质和污泥性质，确定每个周期的进水量、出水量、每个工序的持续时间。
通常一个周期的持续时间在4～8h，进水量或出水量在1/3左右，当考虑除去污水中氮、磷时，必须使用搅拌器，采用脱氮除磷的工艺参数。
有机物去除规律及污泥增长规律的实验：
在投加废水后，2min、40min、100min。
180min后取混合液样10mL进行测定，将混合液样过滤，测定其MLSS值，并测定滤后水的COD值。
（五）实验结果整理
标定样品耗去硫酸亚铁铵的体积/ml
COD/（mg/L）
去除率h/%
标定前V0
标定后V1
（V1-V0）/ml
空白溶液
5.00
26.47
21.47
0.00
进水
3.00
23.11
20.11
91.39
0.00
10min的混合液
1.00
21.16
20.16
88.03
3.68
40min的混合液
22.00
42.26
20.26
81.31
11.03
100min的混合液
3.00
23.83
20.83
43.01
52.94
180min的混合液
2.00
22.88
20.88
39.65
56.62
表2-1COD测定数据记录表
1.
表2-2MLSS测定数据记录
抽滤时取用体积/mL
干滤纸重/g
烘干后（滤饼+滤纸）/g
滤饼干重/g
MLSS/（mg/L）
进水
100
0.211
0.724
0.513
5130
1#10min的混合液
100
0.726
0.515
5150
2#40min的混合液
100
0.729
0.518
5180
3#100min的混合液
100
0.741
0.53
5300
2.实验结果分析
1制随时间而变化的COD及MLSS曲线。
②计算COD去除率，以MLSS计，讨论污泥负荷对COD去除率的影响。
由实验数据可知随着污泥负荷增大，COD去除率逐渐增大。
③讨论污泥增长率与COD去除率的关系。
三、污泥比阻测定实验
（一）实验目的
（1）通过实验掌握污泥比阻的测定方法。
（2）掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂。
（3）掌握确定污泥的最佳泥凝剂投加量。
（二）实验原理
污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：
单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。
求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。
污泥比阻愈大，过滤性能愈差。
过滤时滤液体积V（mL）与推动力p（过滤时的压强降，g/cm2），过滤面积F（cm2），过滤时间t（s）成正比；而与过滤阻力R（cm*s2/mL），滤液黏度μ[g/（cm*s）]成正比。
（6-1）
过滤阻力包括滤渣阻力Rz和过滤隔层阻力Rg构成。
而阻力只随滤渣层的厚度增加而增大，过滤速度则减少。
因此将式（6-1）改写成微分形式。
（6-2）
由于只Rg比Rz相对说较小，为简化计算，姑且忽略不计。
（6-3）
式中：
α’——单位体积污泥的比阻；
δ——滤渣厚度；
C’——获得单位体积滤液所得的滤渣体积。
如以滤渣干重代替滤渣体积，单位质量污泥的比阻代替单位体积污泥的比阻，则（6-3）式可改写为
（6-4）
式中，α为污泥比阻，在CGS制中，其量纲为s2/g，在工程单位制中其旦纲为cm/g。
在定压下，在积分界线由0到t及0到V内对式（6-4）积分，可得
（6-5）
式（6-5）说明在定压下过滤，t／V与V成直线关系，其斜率为
（6-6）
需要在实验条件下求出b及C。
b的求法。
可在定压下（真空度保持不变）通过测定一系列的t～V数据，用图解法求斜率（见图6-1）。
C的求法。
根据所设定义
图6-1图解法求b示意图
（6-7）
式中Q0——污泥量，mL；
Qy——滤液量，mL；
Cd——滤饼固体浓度，g/mL。
根据液体平衡Q0＝Qy+Qd
根据固体平衡Q0C0＝QyCy+QdCd
式中Co——污泥固体浓度，g／mL；
Cy——污泥固体浓度，g／mL；
Qd——污泥固体滤饼量，mL。
可得
代入式（6-7），化简后得
（6-8）
上述求C值的方法，必须测量滤饼的厚度方可求得，但在实验过程中测量滤饼厚度是很困难的且不易量准，故改用测滤饼含水比的方法。
求C值。
式中Ci——l00g污泥中的干污泥量；
Cf——100g滤饼中的干污泥量。
例如污泥含水比97.7％，滤饼含水率为80％。
一般认为比阻在109～1010s2/g的污泥算作难过滤的污泥，比阻在（0.5～0.9）*109s2/g的污泥算作中等，比阻小于0.4*109s2/g的污泥容易过滤。
投加混凝剂可以改善污泥的脱水性能，使污泥的比阻减小。
对于无机混凝剂如FeCl3，A12（SO4）3等投加量，一般为污泥干质量的5％～10％高分子混凝剂如聚丙烯酰胺，碱式氯化铝等，投加量一般为干污泥质量的1％。
（三）实验设备与试剂
（1）实验装置如图6-2。
图6-2比阻实验装置图
1–真空泵；2–吸滤瓶；3–真空调节阀；4–真空表；5–布式漏斗；6–吸滤垫；7–计量管
（2）秒表；滤纸。
（3）烘箱。
（4）FeCl3、A12（SO4）3。
（5）布氏漏斗。
（四）实验方法与操作步骤
（1）测定污泥的含水率，求出其固定浓度C0。
（2）配制FeCl3（10g/L）和A12（SO4）3（10g/L）混凝剂。
（3）用FeCl3混凝剂调节污泥（每组加一种混凝剂），加量分别为干污泥质量的0％（不加混凝剂），2％，4％，6％，8％，10％。
（4）在布氏漏斗上（直径65～80mm）放置滤纸，用水润湿，贴紧周底。
（5）开动真空泵，调节真空压力，大约比实验压力小1/3[实验时真空压力采用266mmHg（35．46kPa）或532mmHg（70．93kPa）]关掉真空泵。
（6）加入l00mL需实验的污泥于布氏漏斗中，开动真空泵，调节真空压力至实验压力；达到此压力后，开始起动秒表，并记下开动时计量管内的滤液V0。
（7）每隔一定时间（开始过滤时可每隔10s或15s，滤速减慢后可隔30s或60s）记下计量管内相应的滤液量。
（8）一直过滤至真空破坏，如真空长时间不破坏，则过滤20min后即可停止。
（9）关闭阀门取下滤饼放人称量瓶内称量。
（10）称量后的滤饼干105℃的烘箱内烘干称量。
（11）计算出滤饼的含水比，求出单位体积滤液的固体量C0。
（12）量取加A12（SO4）3混凝剂的污泥（每组的加量与Fecl3量相同）及不加混凝剂的污泥，按实验步骤
（2）～（11）分别进行实验。
（五）实验报告记载及数据处理
（1）测定并记录实验基本参数
实验日期：
2012年5月
原污泥的含水率及固体浓度C0含水率：
96%C0=0.017g/ml
实验真空度/mmHg
不加混凝剂的滤饼的含水率：
20%
加混凝剂滤饼的含水率18%
（2）将布氏漏斗实验所得数据记录并计算。
不同聚铁用量3-1
聚铁2%
聚铁4%
聚铁6%
时间t/s
计算管滤液量Vo/mL
（t/V）/（s/mL）
时间t/s
计算管滤液量Vo/mL
（t/V）/（s/mL）
时间t/s
计算管滤液量Vo/mL
（t/V）/（s/mL）
5
10
0.50
10
14
0.71
10
17
0.59
20
22
0.91
20
22
0.91
20
28
0.71
30
30
1.00
30
29
1.03
30
35
0.86
45
36
1.25
35
35
1.00
40
41
0.98
55
44
1.25
45
39
1.15
50
45
1.11
不同聚铝用量3-2
聚铝2%
聚铝4%
聚铝6%
时间t/s
计算管滤液量Vo/mL
（t/V）/（s/mL）
时间t/s
计算管滤液量Vo/mL
（t/V）/（s/mL）
时间t/s
计算管滤液量Vo/mL
（t/V）/（s/mL）
5
8
0.63
5
7
0.71
5
9
0.56
10
16
0.63
10
10
1.00
10
11
0.91
20
22
0.91
20
16
1.25
20
22
0.91
30
27
1.11
30
20
1.50
30
29
1.03
40
33
1.21
40
26
1.54
40
32
1.25
50
38
1.32
50
34
1.47
50
36
1.39
60
42
1.43
60
38
1.58
60
41
1.46
（3）以t／V为纵坐标，V为横坐标作图，求b。
（4）根据原污泥的含水率及滤饼的含水率求出C。
（5）列表计算比阻值α。
表3-3比阻值计算表
污泥含水比/%
污
泥
固
体
浓
度/（g/cm3）
混凝剂用量/%
Lg2
=
=b
/（s/cm6）
比阻值α
/（s2/g）
布
氏
漏
斗
d
/cm
过
滤
面
积
F
/cm2
面
积
平
方
F2
/cm4
滤液黏度
μ
/[g/（cm.s）]
真空压力
p
/（g/cm2）
K值
/（s.cm3）
95.3
0.0148
2
0.0228
8
50.24
2524.0576
0.01
0.04
20192.4608
0.0148
95.1
0.0152
4
0.0178
0.0151
95.6
0.0151
6
0.0183
0.0150
95.6
0.0160
2
0.0259
0.0159
94.8
0.0164
4
0.024
0.0163
95.2
0.0154
6
0.0238
0.0153
（6）以比阻为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标，作图求出最佳投加量。
（六）注意事项
（1）检查计量管与布氏漏斗之间是否漏气。
（2）滤纸称量烘干，放到布氏漏斗内，要先用蒸馏水湿润，而后再用真空泵抽吸一下，滤纸要贴紧不能漏气。
（3）污泥倒入布氏漏斗内时，有部分滤液流入计量筒，所以正常开始实验后记录量筒内滤液体积。
（4）污泥中加混凝剂后应充分混合。
（5）在整个过滤过程中，真空度确定后始终保持一致。
（七）思考题
（1）判断生污泥、消化污泥脱水性能好坏，分析其原因。
生污泥脱水性能较好
消化污泥固体颗粒从悬浮液分离所需的时间变长,脱水性能变差.其原因一方面是消化过程使蛋白质和多糖降解,另一方面是大大降低了消化污泥中原生动物数量,减少了促进微生物凝聚的物质向污泥中的释放.
（2）测定污泥比阻在工程上有何实际意义。
污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：
单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。
求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。
污泥比阻愈大，过滤性能愈差。
通过测定污泥的比阻，可以判断污泥状态。
四、印染废水处理一体化装置的的模拟实验
（一）实验目的及要求
1.实验目的
印染废水水质具有有机物浓度高、成分复杂、可生化性较差、色度高且多变、水质水量变化大的特点，属于较难处理的工业废水。
目前，印染废水处理技术主要有两大类。
①物化法常用工艺有絮凝沉淀、气浮、吸附、过滤。
利用加入的絮凝剂、助凝剂，在特定的构筑物内进行沉淀或气浮，去除污水中的污染物。
但该类方法由于加药费用高、去除污染物不彻底、污泥量大，并且难以进一步处理，会产生一定的“二次污染“，一般不单独使用，仅作为生化处理的辅助工艺。
②生化法分为厌氧法和好氧法。
厌氧法包括水解酸化、UASB等；好氧法主要包括生物膜法、活性污泥法等。
利用微生物的作用,是污水中有机物降解、被吸附而去除。
由于其降解污染物彻底、运行费用相对较低、基本不产生“二次污染”等特点，被广泛用于印染废水处理中。
印染废水处理一体化装置的的模
升级会员 