水质工程学实验指导书.docx
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水质工程学实验指导书
实验指导书
实验名称:
混凝实验
实验项目性质:
验证性实验
所涉及课程:
水质工程学
计划学时:
2
一、实验目的
使学生更好的了解、掌握混凝剂的性能,观察混凝现象,验证混凝的原理,通过实验确定特定混凝剂的最佳pH值和实验原水浊度下的最佳投药量。
二、实验内容与要求
熟悉和掌握混凝实验方法,测定、计算反应过程的G值和GT值,是否在适宜范围。
要求测定、计算反应过程的G值和GT值;观测混凝现象;描述矾花的形成和沉淀过程。
三、实验(设计)仪器设备和材料清单
六联搅拌器;酸度计;浊度仪;温度计;1L烧杯;1L量筒;吸管;水样瓶;混凝剂等。
四、实验步骤及结果测试
(1)熟悉搅拌器的操作:
选择好混合搅拌转速(100~160r/min)、混合时间(1~3min)与反应搅拌转速(20~40r/min),反应时间(10~30min),把选择好的混合转速和反应转速在调节器上预调节好,配制好水样并开始运行。
(2)测定水样的温度、酸碱度、浊度和pH值。
(3)确定水样中能形成矾花的近似最小混凝剂量,可以通过慢慢搅动烧杯中的200mL水样,并且每次增加0.5mL的混凝剂投加量,直至出现矾花。
(4)根据确定的近似混凝剂量,确定最佳pH值。
16个1L烧杯各注入1L混合均匀的水样,调整各烧杯的pH值,使pH值从4~10。
向烧杯中投加混凝剂,把烧杯放在搅拌机的叶片下,将叶片放入烧杯正中。
2按混合搅拌速度开动搅拌机,当预定的混合时间到达后,立即按预定的反应搅拌速度,降低搅拌机转速。
在预定的反应时间到达后,停止搅拌机。
注意记录反应过程中矾花出现的时间。
3反应搅拌结束后,轻轻提起搅拌机叶片。
静止沉淀20min,注意矾花的沉降情况。
4沉淀时间到达后,同时取出各烧杯中的澄清水样,测定水样的pH值及剩余浊度。
(5)根据步骤4确定的最佳pH值,确定最佳pH值时的最佳混凝剂投药量。
(6)测量搅拌叶片面积,叶片边缘与轴的中心距。
五、实验报告要求
1.将实验测得的数据和计算的结果分别填入表1-1、1-2。
原水浊度;碱度;室温;日期;
混合时间分钟;反应时间分钟。
表1-1pH值与剩余浊度之间的关系
形成矾花的时间/min
pH值
剩余浊度/NTU
表1-2在pH=时,混凝剂用量与剩余浊度的关系
形成矾花的时间/min
混凝剂用量/mg/L
剩余浊度/NTU
2.计算反应过程的G值和GT值。
六、思考题
1.当一组实验得不出最佳的pH值或混凝剂用量的时候,如何根据实验结果进行分析,继续进行另一组混凝实验?
2.反应过程的G值和GT值是否在适宜范围?
3.结合实验过程和结论分析混凝效果的影响因素。
实验指导书
实验项目名称:
颗粒静置沉淀实验
实验项目性质:
综合性实验
所属课程名称:
水质工程学
实验计划学时:
3
一、实验目的
1.加深理解沉淀的基本概念和颗粒沉降的规律;
2.掌握沉淀实验方法,在不同时间测定取样口处的悬浮物浓度Ci,计算沉速ui=H/ti和Ci/C0;
3.利用实验数据绘制沉淀曲线;
4.求不同沉速时的沉淀效率。
二、实验内容和要求
在一水深H的沉淀柱内进行静置沉淀实验,观察悬浮颗粒沉淀特点、现象,每隔一定的时间从沉淀柱底部取样口取样,并测定水样悬浮物浓度Ci,计算沉速ui=H/ti和Ci/C0,以ui为横坐标,Ci/C0为纵坐标绘制沉淀曲线,利用沉淀效率公式求在不同沉速时颗粒的沉淀效率。
要求观察悬浮颗粒沉淀特点、现象,在不同时间从取样口处取样分析水样悬浮物浓度Ci,并计算沉速ui=H/ti和Ci/CO,以ui为横坐标,Ci/C0为纵坐标绘制沉淀曲线,求在不同沉速时颗粒的沉淀效率。
三、实验主要仪器设备和材料
有机玻璃的沉淀柱、配水及投配系统、分析天平、烘箱、定时钟、滤纸、漏斗、抽率装置、量筒、烧杯。
四、实验方法、步骤及结构测试
(1)将实验用水倒入水池内,开启循环管路闸门2,用泵循环或机械搅拌装置搅拌,待池内水质均匀后,从池内取样,测定悬浮物浓度,此即为Co值。
(2)开启闸门1、3,关闸门2,水经配水管进入沉淀管内,当水上升到溢流口,并流出后,关闭闸门
3、停泵。
记录时间,沉淀实验开始。
图1-1颗粒静沉实验装置
1、3—配水管上闸门;2—水泵循环管上闸门;4—水泵;5—水池;6—搅拌机;7—循环管;8—配水管;9—进水管;10—放空管闸门;11—沉淀柱;12—标尺;13—溢流管;14—取样器
(3)隔5、10、20、30、60、90、
120min由取样口取样,记录沉淀柱
内液面高度。
(4)观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。
(5)测定水样悬浮物含量。
将取出的水样用滤纸过滤,将滤纸烘干,称量,求取出水样中的悬浮固体重量,记录在下表。
(6)计算ui=H/ti和Ci/CO。
(7)利用实验数据绘制沉淀曲线。
(8)求不同沉速时的沉淀效率。
五、实验报告要求
1.将实验数据填入记录表2-1。
表2-1颗粒沉淀实验记录表
沉淀高度Hcm,悬浮物浓度COmg/L
沉淀时间
(min)
滤纸编号
#
滤纸重
(g)
取样体积
(mL)
滤纸+SS重(g)
水样SS重
(g)
Ct
(mg/L)
Pi=
Ci/CO
ui=H/ti
(cm/min)
5
10
20
30
60
90
120
2.以颗拉沉速ui为横坐标,以Pi为纵坐标,绘制u-P关系曲线。
3.利用图解法计算不同沉速时,悬浮物的去除率。
六、思考题
1.绘制颗粒沉淀曲线的方法及意义。
2.沉淀柱高度不同时,沉淀实验的成果是否一样,为什么?
实验指导书
实验项目名称:
过滤实验
实验项目性质:
验证性实验
所属课程名称:
水质工程学
实验计划学时:
2
一、实验目的
1.掌握清洁滤料层过滤时水头损失的变化规律及其计算方法;
2.深入理解滤速对出水水质的影响;
3.深入理解反冲洗强度与滤料层膨胀度、水头损失之间的关系。
二、实验内容和要求
1.在不同滤速下,滤后水浊度的变化。
2.在不同滤速下,清洁滤层过滤时水头损失的变化,绘制滤速与清洁滤层过滤时水头损失的关系曲线。
3.在不同的冲洗强度下,滤层膨胀度、滤层水头损失的变化。
绘制冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线;反冲洗流速与滤层水头损失之间的关系曲线。
要求按照实验内容作好相关数据的记录,根据数据绘制相关的曲线,并与已学的相关理论进行对照,以加深对所学理论知识的理解。
三、实验主要仪器设备和材料
有机玻璃过滤柱(直径100mm、高度2000mm,过滤水量0.15L/h)、反冲洗进水箱、过滤进水流量计、反冲洗流量计、过滤及反冲洗水泵、防水测压板、浊度仪、钢卷尺、秒表、量筒、烧杯、絮凝剂。
二、实验方法、步骤及结构测试
1.将滤料进行一次冲洗,冲洗强度逐渐加大到1215L/s.m2,时间几分钟,以便去除滤层内的气泡。
2.冲洗毕,开初滤水排水阀门,降低柱内水位。
将滤柱有关数据记入下表3-1。
3.调定量投药瓶投药量,使滤速8m/h时投药量符合要求,开始投药。
4.通入浑水,开始过始,滤速8m/h。
开始过滤后的1、3、5、10、20及30分钟测出水浊度,测进水浊度和水温。
5.调定量投药瓶投药量,使滤速16m/h时投药量仍符合要求.
6.加大滤速至16m/h,加大滤速后的10、20、30分钟测出水浊度,测进水温度。
7.将步骤3、4、5、6有关数据记入下列表3-2。
8.提前结束过滤,用设计规范规定的冲洗强度、冲洗时间进行冲洗,观察整个滤层是否均已膨胀。
冲洗将结束时,取冲洗排水测浊度。
将有关数据记入下列表3-3。
9.作冲洗强度与滤层膨胀率、水头损失之间关系的实验。
测不同冲洗强度(3、6、9、12、14、16L/s.m2)时的滤层膨胀后厚度,以及滤层的水头损失值。
将有关数据记入表3-4。
10.作滤速与清洁滤层水头损失的关系实验。
通入清水,测不同滤速(4、6、8、10、12、14、16m/h)时滤层顶部的测压管水位和滤层底部附近的测压管水位。
将有关数据记入表3-5。
五、实验报告要求
1.将实验数据填入记录表3-1、3-2、3-3、3-4、3-5。
表3-1滤柱有关数据表
滤柱内径(mm)
滤料名称
滤粒粒径(cm)
滤料厚度(cm)
表3-2过滤记录表
滤速
(m/h)
流量
(L/h)
投药量(mg/L)
过滤历时(min)
进水浊度
出水浊度
混凝剂:
原水水温:
℃
表3-3冲洗记录表
冲洗强度(L/s.m2)
冲洗流量(L/h)
冲洗时间(min)
滤层膨胀情况
排水浊度
2.根据过滤记录表实验数据,以过滤历时为横坐标,出水浊度为纵坐标,绘滤速8m/h时的初滤水浊度变化曲线。
设出水浊度不得超过1度,问滤柱运行多少分钟出水浊度才符合要求?
绘滤速16m/h时的出水浊度变化曲线。
表3-4冲洗强度与滤层膨胀率、水头损失的关系实验记录表
冲洗强度
(L/s.m2)
冲洗流量
(L/h)
滤层厚度
(cm)
滤料膨胀后厚度(cm)
滤层膨胀率
(%)
滤层底部的测压管水位(cm)
滤层顶部的测压管水位(cm)
滤层的水头损失
(cm)
冲洗水温:
℃
表3-5滤速与清洁滤层水头损失的关系实验记录表
滤速
(m/h)
流量
(L/h)
清洁滤层顶部的测压管水位(cm)
清洁滤层底部的测压管水位(cm)
清洁滤层的水头损失
(cm)
水温:
℃
3.根据冲洗强度与滤层膨胀度、水头损失的关系实验记录表的数据,以冲洗强度为横坐标,滤层膨胀率为纵坐标,绘冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线;以反冲洗流速为横坐标,滤层水头损失为纵坐标,绘制反冲洗流速与滤层水头损失之间的关系曲线。
4.根据滤速与清洁滤层水头损失的关系的实验数据,以滤速为横坐标,清洁滤层水头损失为纵坐标,绘制滤速与清洁滤层水头损失的关系曲线。
六、思考题
1.滤层内有空气泡时对过滤、冲洗有何影响?
2.当原水浊度一定时,采取哪些措施,能降低初滤水出水浊度?
3.冲洗强度为何不宜过大?
实验指导书
实验项目名称:
曝气充氧实验
实验项目性质:
综合性实验
所属课程名称:
水质工程学
实验计划学时:
3
一、实验目的
1.了解曝气设备充氧能力的实验方法,加深对曝气充氧机理的认识。
2.熟悉曝气设备氧总转移系数KLa及其他各项评价指标的计算方法。
二、实验内容和要求
测定不同时间脱氧清水中的溶解氧含量,根据实验数据绘图求氧总转移系数KLa或按公式计算氧总转移系数KLa,从而求其他评价指标。
要求测定不同时间脱氧清水中的溶解氧含量,能够根据实验数据绘图求氧总转移系数KLa或按公式计算氧总转移系数KLa,以及计算其他评价指标。
三、实验主要仪器设备和材料
曝气池(有机玻璃制成)、空压机(充氧泵)、溶解氧测定仪、秒表或定时钟,试剂:
亚硫酸钠、氯化钴。
四、实验方法、步骤及结构测试
(1)曝气池中注满自来水至有效高度。
测定水中溶解氧、温度及水容积。
(2)计算投药量,根据溶解氧含量计算亚硫酸钠及氯化钴的用量。
(3)将上两种药液混合投入实验柱内,搅拌均匀,5min后测定水中溶解氧,当溶解氧至零时,准备曝气充氧。
(4)开始供气,同时记录时间,控制气量0.35m3/h。
(5)充氧开始后,每隔12min,用溶解氧测定仪测定溶解氧值Ct,一直到达到或接近水温T时的饱和溶解氧值时停止。
五、实验报告要求
1.将实验数据填入下表:
水容积m3,T℃,Cs,供气量m3/h,亚硫酸钠投量g,氯化钴投量g。
序号
t
(min)
Ct
(mg/L)
Cs-Ct
(mg/L)
lg(Cs-C0)/(Cs-Ct)
1
2
3
…
以lg(Cs-C0)/(Cs-Ct)为纵坐标,以t为横坐标作图,可得一通过原点的直线,其斜率为KLa/2.303,KLa则可求出。
2.求充氧量R。
式中
T——实验水温;
9.17——20℃时、101.325kPa,纯水的饱和溶解氧,mg/L;
V——实验柱内水体积,m3。
4.求氧的利用率Ea
(1)计算供氧量S
S=Gs×0.21×1.429(kgO2/h)
(2)计算氧利用率
式中0.21——氧在空气中的体积比;
1.429——氧的密度,kg/m3;
Gs——转子流量计供气量读数,m3/h。
5.求动力效率Ep
式中H——水中风压,m3;
r——空气密度,1.024kg/m3;
Gs——转子流量计供气量读数,m3/h。
六、思考题
1.曝气充氧原理及其影响因素是什么?
2.温度修正、压力修正系数的意义如何?
3.氧总转移系数KLa的意义是什么?
怎样计算?
4.曝气设备充氧性能指标为何均是清水?
实验指导书
实验名称:
污泥比阻测定
实验项目性质:
验证性实验
所涉及课程:
水质工程学
计划学时:
2
一、实验目的
1.进一步加深理解污泥比阻的概念;
2.学会测定污泥比阻;
3.选择污泥脱水的药剂种类、浓度、投药量。
二、实验内容和要求
投加不同污泥混凝剂,在定压下抽滤污泥,测定不同过滤时间t时滤液的体积V,绘制t/V-V曲线,得直线斜率b;测定污泥在过滤前浓度和过滤后滤饼的浓度,求滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的固体重量,根据b、和污泥比阻的关系求污泥比阻,并选择混凝剂。
要求投加不同混凝剂,测定不同过滤时间t时滤液的体积V,绘制t/V-V曲线,求直线斜率b;测定污泥在过滤前浓度和过滤后滤饼的浓度,求滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的固体重量,根据b、和污泥比阻的关系求污泥比阻,进而选择混凝剂。
三、实验主要仪器设备和材料
吸滤筒1套(1000ml计量筒、陶瓷布氏漏斗、抽气管、真空表、真空泵)、水分快速测定仪、秒表、烘箱,FeCl3、
Al2(SO4)3。
四、实验步骤及结果测试
1.测定污泥含水率,求污泥的固体浓度Co;
2.配制FeCl3(10g/L)和Al2(SO4)3(10g/L)混凝剂溶液;
3.用FeCl3(10g/L)混凝剂调节污泥,(每组加一种混凝剂量,加量分别为污泥干重的5%、6%、7%、8%、9%、10%);
4.在布氏漏斗上放置快速滤纸(直径大于漏斗,最好大于1倍),用水湿润,贴紧周底;
5.启动真空泵,用调节阀调节真空压力到比实验压力小约1/3,实验压力为35.5kPa(真空度266mmHg)或70.9kPa(真空度532mmHg),使滤纸紧贴漏斗底,关闭真空泵;
6.放500~100ml调节好的污泥在漏斗内(污泥高度不超过滤纸高度),使其依靠重力过滤1分钟,启动真空泵,调节真空压力至实验压力,记下此时计量筒内的滤液体积V0。
启动秒表。
在整个实验过程中,仔细调节真空度调节阀,以保持实验压力恒定;
7.每隔一定时间(开始过滤时可隔10s或15s,滤速减慢后可每隔30s或1min),记下计量筒内相应的滤液体积V1;
8.定压过滤至滤饼破裂,真空破坏,如果真空长时间不破坏,则过滤20分钟后即可停止(也可30~40min,待泥饼形成为止);
9.测出定压过滤后滤饼的厚度及固体浓度;
10、另取Al2(SO4)3混凝剂的污泥(每组加混凝剂与加FeCl3量相同)及不加混凝剂的污泥,按实验步骤4~9分别进行实验。
五、实验报告要求
1.将实验记录填入下表。
污泥比阻实验记录
混凝剂
时间t
(s)
计量筒内滤液V1
(mL)
滤液量V=V1-V0
(mL)
t/V
(s/mL)
FeCl3
0
V0
Al2(SO4)3
2.以V为横坐标,以t/V为纵坐标绘图,求b,如图所示。
3.根据式
或
求。
式中Q0——过滤污泥量,mL;
Qy——滤液量,mL;
Cb——滤饼浓度,g/mL;
C0——原污泥浓度,g/mL。
4.按下式求污泥比阻。
r=(2PA2/)(b/)(m/kg)
5.比较投加不同混凝剂时污泥的比阻。
六、思考题
1.污泥比阻这个参数有什么用途?
2.污泥比阻在什么范围就可以判断污泥脱水性能好?
3.为什么污泥机械脱水前一般要投加混凝剂?