混凝沉淀实验电子版.docx

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混凝沉淀实验电子版

实验一颗粒自由沉淀实验

一、实验目的

1、要求认识几种混凝剂，掌握其配制方法；

2、观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解。

二、实验原理

水中粒径小的悬浮物以及胶体物质，由于微粒的布朗运动，胶体颗粒间的静电斥力和胶体表面的水化作用，致使水中这种含浊状态稳定。

向水中投加混凝剂后，由于如下原因：

①能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的δ电位，实现胶粒“脱稳”；②发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用；③网捕作用，从而达到颗粒的凝聚。

三、实验设备及药品

按每4人一组配置数量如下：

1、设备

⑴1000mL量筒，2个；

⑵1000mL烧杯，6个；

⑶100mL烧杯，2个；

⑷l0mL移液管，2个；

⑸2mL移液管，1个；

⑹医用针筒，1个；

⑺吸耳球，1个；

⑻2100P浊度仪，1台；

⑼ZR4-6混凝搅拌器，1台；

⑽pH计，1台。

⑾温度计，1根。

2、药品

⑴Al2（SO4）3

⑵FeCl3

四、实验方法

1、方法一混凝搅拌器变速混凝实验

实验步骤如下：

（1）认真了解ZR4--6型混凝搅拌器的使用方法。

（2）用1000ml量筒取6个水样至6个1000mL烧杯中。

注意：

所取水样要搅拌均匀，要一次量取，以尽量减少取样浓度上的误差。

（3）按10、20、30、40、50、60、70、80mg／L的量将Al2（SO4）3或FeCl3依次

加入各水样中。

（4）将第一组水样置于ZR4--6型混凝搅拌器下。

（搅拌时间和程序已按说明书预先设定好）与此同时，按计算好的投药量，用移液管分别移取不同体积的混凝剂逐个加到加药试管中。

（5）开动机器，在搅拌器第一次自动加药后，用蒸馏水冲洗加药试管2次。

（6）搅拌器以500r/min的速度搅拌30s，150r/min的速度搅拌5min，80r/min的速度搅拌10min。

（7）搅拌过程中，注意观察并记录“矾花”形成的过程，“矾花”形成的快慢、外观、大小、密实程度、下沉快慢等。

（8）搅拌过程完成后，搅拌器自动停机，水样静沉15min，继续观察并记录“矾花”沉淀的过程，记入表1—1—2内。

（9）第一组6个水样，静止15min后，用医用针筒在6个水样中依次取出约20mL的上清液，置于浊度仪的水样瓶中，用浊度仪测出其剩余浊度，记入表1—1—1内。

（10）比较第一组实验结果，根据6个水样所测得的剩余浊度值，以及对水样混凝沉淀观察记录的分析，对最佳投药量所在区间作出判断，缩小实验范围（加药量范围），重新设定（第二组）实验的最大和最小投药量值a和b以及a、b之间的X1、X2、X3、X4值，重复以上实验。

五、注意事项

1、加药的药液量少时，要掺点蒸馏水摇匀，以免沾在试管上的药液过多，影响投药量的精确度。

2、移取烧杯中的沉淀水上清液时，要用相同的条件取上清液，不要把沉下去的矾花搅起来。

3、成果整理

以投药量为横座标，以剩余浊度为纵座标，绘制投药量剩余浊度曲线，从曲线上可求得最佳投药量值。

表1—1—1实验记录1

表1—1—2实验记录2

六、实验结果与讨论

1、根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝效果的几个主要因素。

2、为什么投药量最大时，混凝效果不一定好?

七、实验结果分析

1、根据混凝曲线图确定混凝药剂的最佳投药量和最佳适用范围。

2、总结分析各种混凝剂的特点、适用条件、主要优缺点。

3、在混凝实验中应注意哪些操作方法，对混凝效果有什么影响。

实验二过滤及反冲洗实验

一、实验目的

1、观察过滤及反冲洗现象，加深理解过滤及反冲洗原理。

2、了解过滤及反冲洗模型试验设备的组成与构造。

3、了解进行过滤及反冲洗模型试验的方法。

4、测定滤池工作的主要技术参数并掌握观测方法。

二、实验原理

水的过滤是在滤池中进行的，滤池净化的主要作用是接触凝聚作用，水中经过絮凝的杂质截留在滤池之中，或者有接触絮凝作用的滤料表面粘附水中的杂质。

滤层去除水中杂质的效果主要取决于滤料的总表面积，过滤及反冲洗装置如图1—2—1所示。

随着过滤时间的增加，滤层截留的杂质增加，滤层的水头损失也随之增长，其增长速度随滤速大小、滤料颗粒的大小和形状，过滤进水中悬浮物含量及截留杂质在垂直方向的分布而定。

当滤速大、滤料颗粒粗、滤料层较薄时，滤过水水质将很快变差，过滤水质的周期变短；如滤速大，滤料颗粒细，滤池中的水头损失增加很快，这样很快达到过滤压力周期，所以在处理一定性质的水时，正确确定滤速、滤料颗粒的大小、滤料及厚度之间的关系，有重要的技术意义与经济意义，这一关系可用实验方法确定。

滤料层在反冲洗时，当膨胀率一定，滤料颗粒越大，所需冲洗强度便越大；水温越高（即水的粘滞系数越小），所需冲洗强度也越大。

对于不同的滤料来说，同样大小颗粒的滤料，当密度大的与密度小的滤料膨胀相同时，其所需冲洗强度就大。

精确确定在一定的水温下冲洗强度与膨胀率的关系，最可靠的方法是进行反冲洗实验。

反冲洗的方式很多，其原理是一致的，反冲洗开始时承托层、滤料层未完全膨胀、相当于滤池处于反向过滤状态，这时滤层水头损失的计算公式为：

式中：

L——沙层膨胀后的厚度，cm；

L0——沙层膨胀前的厚度，cm。

当反冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。

根据滤料层前

后的厚度便可求出膨胀率。

膨胀率e值的大小直接影响了反冲洗效果。

三、实验设备与仪器

1、过滤实验装置。

2、2100P浊度仪。

3、钢卷尺。

4、玻璃仪器等。

四、实验步骤

在实验中要注意控制滤料层上的工作水深应保持基本不变。

仔细观察绒粒进入滤料层深度的情况以及绒粒在滤料层中的分布。

1、对照图1—2—1，了解实验装置及构造。

2、测量并记录表1—2—1中所列的数据。

3、配制原水，其浑浊度大致在40～20mg／L范围内，以最佳投药量将混凝剂Al2（SO4）3或FeCl3投入原水箱中，经过搅拌，启泵进行过滤试验。

4、列表记录每隔半小时测定或校对一次的运行参数，见表1—2—2。

5、观察杂质绒粒进入滤层深度的情况。

6、不同滤管采用不同滤速进行试验，其滤速的分配为：

1#：

5m／h；2#：

8m／h；3#：

12m／h；4#：

16m／h。

7、反冲洗试验，要注意以下几点：

①了解实验装置。

②列表测量并记录各参数，见表1—2—3和表1-2-4。

③做膨胀率e=20％、40％、80％的反冲洗强度q的实验。

④打开反冲洗水泵，调整膨胀度e，测出反冲洗强度值。

⑤测量每个反冲洗强度时应连续测3次，取平均值计算。

五、实验结果分析

1、根据过滤试验结果，归纳4支滤管的水头损失、水质和绒粒分布随工作延续时间的变化，绘制出滤池工作水质曲线，见图1—2—2。

2、对比4支滤管不同流速与水头损失的变化规律，加深对滤速与水头损失之间关系的理解，并绘出变化曲线，见图1—2—3。

3、根据反冲洗实验记录结果，绘制一定温度下的冲洗强度与膨胀度的关系曲线，见图1—2—4。

综合4组不同的曲线进行分析比较。

六、注意事项

1、在过滤实验前，滤层中应保持一定水位，不要把水放空以免进行过滤实验时测压管中积有空气，影响实验结果。

2、在反冲洗滤柱中的滤料时，不要使进水阀门开启度过大，应缓慢打开以防滤料冲出滤柱外。

3、进行反冲洗实验时，为了准确地量出砂层厚度，一定要在砂面稳定后再测量，并在每一个反冲洗流量下连续测量3次再取平均值。

实验三颗粒自由沉淀实验

一、实验目的

1、通过实验学习掌握颗粒自由沉淀的试验方法。

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）、

和的关系曲线。

二、基本概念和实验内容

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。

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。

实验用沉淀管或量筒进行，见图2—1—1，设水深为h，在时间t内能沉到深度h颗粒的沉淀速度。

根据给定的时间t0计算出颗粒的沉速u0。

凡是沉淀速度等于或大于u0的颗粒在t0时都可以全部去除。

设原水中悬浮物浓度为C0，则

在时间t时能沉到深度h颗粒的沉淀速度u：

式中：

C0——原水中所含悬浮物浓度，mg/L；

C1――经t时间后，污水中残存的悬浮物浓度，mg/L；

h――取样口高度，cm；

t――取样时间，min。

三、设备及材料

1、沉淀管及蓄水箱，水泵，空压机，秒表，转子流量计等。

2、测定悬浮物的设备：

1/10000分析天平，烘箱，滤纸，漏斗，漏斗架，100ml容量瓶，三角烧杯等。

3、各种污水：

多种生产污水，工业废水。

也可用软化淤泥或粗硅藻土等配制水样。

四、实验步骤及记录

1、做好悬浮固体测定的准备工作。

将中速定量滤纸用铅笔按1到10顺序标上记号，放入托盘。

调烘箱至105土1℃，将托盘放入105℃的烘箱烘45min，取出后放入干燥器冷却30min，在1／10000天平上称重，以备过滤时用。

2、打开沉淀管的阀门将软化淤泥和水注入沉淀管中曝气搅拌均匀。

3、开动秒表，开始记录沉淀时间，同时用l00mL容量瓶取水样l00mL（测得悬浮物浓度为Co），记下取样口高度。

4、当时间为5、10、15、20、30、40、60min时，在同一取样口分别取l00mL水样，测其悬浮物浓度（Ct）。

5、每一次取样应先排出取样口中的积水，减少误差。

在取样前和取样后必须测量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时采用二者的平均值。

6、将已称好的滤纸取出叠好放入玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体，最后将带有滤渣的滤纸移入烘箱，重复实验步骤

（1）的工作。

7、悬浮性固体浓度计算

式中：

W1——滤纸重；

W2——滤纸+悬浮性固体的重量；

V——水样体积，l00mL。

五、实验结果分析和思考题

1、根据不同沉淀时间对取样口距液面平均深度h和沉淀时间t，计算出各种颗粒的沉淀速度u1和沉淀率E，并绘制t—E和u—E的关系曲线，分别见图2—1—2、2—1—3。

2、利用上述实验资料，计算不同时间t时，沉淀管内未被去除的悬浮物的百分比，即P=（C1/C0）×100

3、以颗粒沉淀速度u为横座标，以P为纵座标、在普通方格坐标纸上绘u－P曲线。

4、自由沉降中颗粒沉淀速度与絮凝沉淀中颗粒沉淀速度有区别吗?

5、绘制自由沉降曲线的意义。

实验四污泥沉降比和污泥指数的测定实验

一、实验目的

1、掌握沉降比和污泥指数这两个表征活性污泥沉淀性能指标的测定和计算方法，减小测定误差。

2、进一步明确沉降比，污泥指数和污泥浓度三者之间的关系以及它们对活性污泥法处理系统的设计和运行控制的指导意义。

3、加深对话性污泥的絮凝沉淀的特点和规律的认识。

二、基本概念和实验内容

在活性污泥法中，二次沉淀池是活性污泥系统的重要组成部分，它用以澄清混合液并浓缩回流污泥，其运行状态如何，直接影响处理系统的出水质量和回流污泥的浓度。

实践表明出水BOD浓度中相当一部分是由于出水中悬浮物引起的，而对于二沉池的运行，除了其构造上原因之外，影响其运行的主要因素是混合液（活性污泥）的沉降情况。

通常沉降性能的指标用污泥沉降比和污泥指数来表示，沉降比SV％即曝气池出水的混合液的体积在100mL的量筒中静置沉淀30min后，沉淀后的污泥体积和混合液的体积（100mL）之比值％。

如图2—4—1所示。

污泥指数（SVl）的全称为污泥容积指数，是曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的容积，以mL计，即：

可见，污泥沉降比不仅在一定程度上反映了活性污泥的沉降性能，而且其测定方法简单、快速、直观，因此是评价活性污泥的重要指标之一，当污泥浓度变化大时，用污泥沉降比就能很快反映出活性污泥沉降性能以及污泥膨胀等异常情况。

当处理系统受到水质水量的变化或其他有毒物质的冲击负荷的影响及环境因素发生变化时，曝气池中的混合液浓度或污泥指数都可能发生较大的变化，这时，单纯地用污泥沉降比作为沉降性能的评价指标则不够充分，因为污泥沉降比中并不包括污泥浓度的因素，因此引出了污泥指数（SVl）的概念。

简单地说，污泥指数是经30min沉淀后的污泥密度的倒数。

因此它能客观地评价活性污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及时地反映出是否有污泥膨胀的倾向或已经发生污泥膨胀。

三、设备和材料

1、活性污泥法处理系统（模型系统）包括曝气池和二次沉淀池。

2、活性污泥法处理系统所需要的设备。

3、过滤器、烘箱、马福炉、天平、称量瓶等。

4、虹吸管、吸耳球等提取污泥的器具。

5、l00mL量筒、定时钟等。

四、实验步骤及记录

1、将干净的l00mL量筒用蒸馏水冲洗后，甩干。

2、将虹吸管吸入口放在曝气池的出口处（即曝气池的混合液流入二沉池时的出口处），用吸耳球将曝气池的混合液吸出，并形成虹吸。

3、通过虹吸管混合液置于l00mL量筒中，至l00mL刻度处，并从此时开始计算沉淀时间。

4、将装有污泥的l0mL量筒放在静止处，观察活性污泥凝絮和沉淀的过程与特点，且在第1、3、5、10、15、20、30min分别记录污泥界面以下的污泥容积。

5、第30min的污泥容积（mL）即为污泥沉降比（SV％）。

6、将经30min沉淀的污泥和上清液一同倒入过滤器中测定其污泥干重（测定原理步骤见中国环境科学出版社出版的《水和废水监测分析方法》）。

7、计算测定的污泥浓度。

五、实验结果分析和思考题

1、根据测定污泥沉降比（SV％）和污泥浓度（MLSS），计算污泥指数（SVI）。

2、通过所得到的污泥沉降比和污泥指数，评价该活性污泥法处理系统中活性污泥的沉降性能，是否有污泥膨胀的倾向或已经发生膨胀。

3、污泥沉降比和污泥指数二者有什么区别和联系?

4、准确地绘出l00mL量筒中污泥界面下的容积随沉淀时间的变化曲线，（如图2—4—2所示）。

5、活性污泥的絮凝沉淀有什么特点和规律?

实验五曝气充氧实验

一、实验目的

1、测定曝气设备（扩散器）氧总转移系数KLa值。

，

2、加深理解曝气充氧机理及影响因素。

3、了解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法，评价氧转移效率EA和动力效率EP。

二、基本概念和实验内容

根据氧转移基本方程式

积分整理后可得

曝气是人为通过一些设备加速向水中传递氧的过程。

常用曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪种曝气设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论。

实验是采用非稳态测试方法，即注满所需水后，将待曝气之水以亚硫酸钠为脱氧剂、氯化钴为催化剂脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高，液体中溶解氧的浓度c是时t的函数，曝气后每隔一定时间t取曝气水样，测定水中的溶解氧浓度，从而利用上式计算KLa即以为纵坐标，以时间t为横坐标，如下式所示

在半对数坐标纸上绘图，所得直线斜率为KLa/2.303。

曝气充氧装置示意图见图2---2---1。

三、实验模型及设备

1、曝气筒Φ12cm，H=2.0m；

2、扩散器（穿孔管、扩散板）；

3、转子流量计；

4、秒表、压力表；

5、空压机、储气罐；

6、溶解氧测定仪；

7、碘量法测溶解氧的设备、天平、溶解氧瓶、滴定管、各种药品。

四、实验步骤及记录

1、计算投药量。

脱氧剂采用结晶亚硫酸钠

式中，1．5为安全系数

本试验投药量为1.5～2.5g结晶亚硫酸钠。

将所称药剂用温水溶解、待用。

2、关闭所有开关，向曝气池内注入清水（自来水）至1.9m。

3、将用温水溶解的药由筒顶倒人，使其混合反应10min后取水样测溶解氧（DO）。

4、当水样脱氧至零后，开始正常曝气，曝气后第1、5、10、15、20、25、30、40、50、60min取样现场测定DO值，直至DO为95％的饱和值为止。

（曝气量为0.2-0.3m3/h）

5、同时计量空气流量（务必稳定）、温度、压力、水温等。

6、水样的采集，用碘量法测定溶解氧，水样需采集到溶解氧瓶中。

采集水样时，要注意不使水样曝气或有气泡残存在采样瓶中，可用水样冲洗溶解氧瓶后，沿瓶壁直接倾注水样或用虹吸法将细管插入溶解氧瓶底部，注入水样至溢流出瓶容积的1／3～1／2左右。

7、碘量法DO的测定。

⑴溶解氧的固定。

用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入lmL硫酸锰溶液，2mL碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静止。

⑵析出碘。

轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。

小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min。

⑶滴定。

吸取100．OmL上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色，加入lmL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠用量。

⑷溶解氧浓度的计算。

式中：

M―――硫代硫酸钠溶液浓度。

mol/L；

V―――滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积，ml。

五、实验数据记录与分析

1、数据记录

数据记录见表2－2－1、表2－2－2。

2、计算

计算氧转移效率：

20℃时的供氧量：

式中Q（20）——20℃时空气量，m3／h；

Qt——转子流量计上读数，m3／h；

Po——标准状态时空气压力，1atm；

To——标准状态时空气绝对温度；（373±20）℃；

P——实验条件下空气压力；

T——实验条件下空气的绝对温度。

表2－2－1

活性炭静态吸附实验

一、实验目的

1、通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能，并熟悉整个过程的操作。

2、掌握用间歇法、连续流法确定活性炭处理污水设计参数的方法。

二、实验原理

活性炭吸附，就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净

化水质的目的。

活性炭在溶液中达到吸附平衡时，活性炭的吸附能力以吸附量q表示：

（1）

MXMCCVq.

.

.

）（0

式中：

q------活性炭吸附量，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量g／g；

Co、C——分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g／L；

X——被吸附物质重量，g；

M——活性炭投加量，g。

在温度一定的条件下，活性炭吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高，两者之间的

变化曲线称为吸附等温线，通常用费兰德利希经验式加以表达：

（2）nCkq1

..

式中：

q——活性炭吸附量，g／g；

C——被吸附物质平衡浓度，g／L；

k、n——与活性炭种类、温度、被吸附物质性质有关的常数。

对

（2）式两边取对数：

（3）Cnkqlg1lglg..

通过吸附实验测得q、c相应值，并作（3）式所示直线，即可求得斜率为1/n，截距为

lgk。

三、试验设备及用具

1、恒温振荡器1台；

2、粉末活性炭2种；

3、天平1台；

4、722分光光度计1台；

5、250mL三角烧杯6个；

6、温度计，移液管，l00mL容量瓶，滤纸、漏斗，50mL比色管。

四、实验步骤

1、画出标准曲线。

⑴准确吸取酚标准液（自己配制各0.5，1.0，3.0，5.0，8.0，10.0，15.0，20.0于50mL）

比色管中，加入适量蒸馏水稀释（此溶液lmL含0.01mg酚）。

⑵同时作一空白样（即用蒸馏水代替酚标准液）。

⑶加入氨缓冲溶液（pH＝10）0.5mL。

⑷加入4—氨基安替比林lmL。

⑸加铁氰化钾lmL。

⑹加蒸馏水到刻度。

⑺15min后用722分光光度计测其吸光度（波长为入＝510nm）。

⑻绘制标准曲线。

2、在6个250mL的三角烧杯中分别投加0、50、100、200、300、400mg粉末状活性

炭，再分别加入100mL含酚废水。

（含酚废水的浓度C＝10mg／L）

3、测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上振荡，计时振荡1h。

4、将震荡后的水样用漏斗和滤纸过滤，滤出液50mL，（过滤到50mL比色管中）。

5、按步骤1中⑶⑷⑸⑺的步骤加药，测吸光度。

6、在标准曲线上查出酚的浓度，并按图2—10—1示意方式记录和计算数据。

序

号

原水酚

/（mg·L-1）

出水酚

/（mg·L-1）

废水体积

V/ml

温度

/℃

碳量/g

吸附量

g/g

酚去除率

/％

1

2

3

4

5

6

五、实验结果分析

1、吸附等温线。

根据测定数据绘制吸附等温线。

按（3）式绘制。

2、讨论实验数据与吸附等温式之间关系。

六、思考题

吸附等温线有什么现实意义，作吸附等温线时为什么要用粉状炭?