水处理实验报告.docx
《水处理实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水处理实验报告.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水处理实验报告
实
验
名
称
实验一：
颗粒自由沉淀实验
实验二：
曝气充氧实验
实验三：
活性炭静态吸附实验
实验四：
过滤及反冲洗实验
实验五：
沉降比与污泥指数实验
实验六：
水处理装置演示实验
实验七：
SBR法计算机自动控制系统实验
实验八：
珠江微污染水源处理实验
实验时间
2006年10月9日至11月27日
同组者
使
用
设
备
及
仪
器
名称
型号
规格
备注
沉淀管
烘箱
天平
曝气充氧装置
恒温振荡器
722分光光度计
过滤及反冲洗装置
ZR2-6型混凝搅拌器
水泵
漏斗
容量瓶
移液管
滴定管
1/10000分析天平
空压机
实验成绩
课内评分60%
实验报告评分40%
合计得分
实验一自由沉淀实验
一实验目的
（1）初步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规律，根据试验结果绘制时间～沉淀率（t~E），沉速～沉淀率（u~E）和Ct/C0～u的关系曲线。
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、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等四类。
本试验是研究探讨污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律。
试验用沉淀管进行，如图。
设水深为h，在t时间能沉到h深度的颗粒的沉速u＝h/t。
根据某给定的时间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（mg/L），则沉淀率为：
在时间t时能沉到h深度的颗粒的沉淀速度为：
式中：
c0—原水中悬浮物浓度（mg/L）
ct—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）
自由沉淀试验装置
三实验装置与设备
1、沉淀管、储水箱、水泵和搅拌装置
2、秒表，皮尺
3、测定悬浮物的设备：
分析天平，称量瓶，烘箱、滤纸、漏斗、漏斗架、量筒，烧杯等。
4、污水水养，采用高岭土配置。
四实验步骤
1．将一定量的高岭土投入到配水箱中，开动搅拌机，充分搅拌。
2．取水样200ml（测定悬浮浓度为c0）并且确定取样管内取样口位置。
2．启动水泵将混合液打入沉淀管到一定高度，停泵，停止搅拌机，并且记录高度值。
开动秒表，开始记录沉淀时间。
3．当时间为1、3、5、10、15、20、40、60分钟时，在取样口分别取水200ml，测定悬浮物浓度（ct）。
4、每次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后皆需测量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时取二者的平均值。
5．测定每一沉淀时间的水样的悬浮物浓度固体量。
首先调烘箱至105±1℃，跌好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105℃烘箱中至恒重，称取重量，然后将恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，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称量瓶中，称其悬浮物的重量（还要重复烘干至恒重的过程）
6．悬浮固体计算：
式中：
ω1—称量瓶+滤纸重量（g）
ω2—称量瓶+滤纸重量+悬浮物（g）
V—水样体积（100ml）
五实验结果分析与思考
数据记录与数据处理：
如下表
编
号
滤纸质量g
悬浮物
质量
浓度C
g/l
时
间
min
沉淀管液面高度
H（m）
沉降速度
mm/s
沉淀率
P（%）
Ct/C0
过滤前
过滤后
前（m）
后（m）
前（m）
后（m）
1
1.038
1.158
0.120
1.20
0
1.687
1.679
1.309
1.301
1.305
0.00
0.00
0.00
2
1.049
1.157
0.108
1.08
5
1.679
1.67
1.301
1.292
1.297
4.32
10.00
90.00
3
1.049
1.152
0.103
1.03
10
1.669
1.611
1.291
1.233
1.262
2.10
4.63
95.37
4
1.049
1.135
0.086
0.86
15
1.66
1.653
1.282
1.275
1.279
1.42
16.50
83.50
5
1.046
1.103
0.057
0.57
20
1.647
1.644
1.269
1.266
1.268
1.06
33.72
66.28
6
1.048
1.092
0.044
0.44
30
1.642
1.636
1.264
1.258
1.261
0.70
22.81
77.19
7
1.043
1.074
0.031
0.31
40
1.63
1.629
1.252
1.251
1.252
0.52
29.55
70.45
8
1.048
1.069
0.021
0.21
60
1.622
1.616
1.244
1.238
1.241
0.34
32.26
67.74
1、根据不同沉淀时间的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u和沉淀率E，并绘制沉淀时间～沉淀率和沉速～沉淀率的曲线
2、利用上述资料，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＝（ct/c0）×100％
以颗粒沉速u为横坐标，以P为纵坐标，绘制u－P关系曲线。
图
（一）t-E曲线
图
（二）u-E曲线
u–P曲线
思考题：
1.自由沉淀中颗粒沉淀速度与絮凝沉淀中颗粒沉淀速度有区别吗?
答：
有。
自由沉淀中颗粒速度始终不变。
其沉淀过程可以用牛顿第二定律和斯特可斯公式描述。
絮凝沉淀中颗粒沉淀速度不断加大，实际沉速很难用理论描述，主要靠试验测定。
2.绘制自由沉降曲线的意义？
答：
可于从曲线看出t-E，u-E，u-P的关系。
并进一步从u-P曲线上求出某一沉降速度的去除率。
实验二活性炭吸附试验
一实验目的：
（1）了解活性炭的特点和使用范围；
（2）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。
二实验原理：
A、活性炭吸附，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：
q==
其中：
q—活性炭吸附量，即单位的量的活性炭所吸附的物质重量g/g;
V—污水体积，L
C0、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.。
B、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，两者之间曲线称为吸附等温线，常以下式表示：
lgq=lgk+
lgc
C、通过吸附实验测得q、C相应值。
同时，由朗伯－比尔定律：
可知，样品浓度跟吸光度成正相关。
所以只要在一定条件下测定标准溶液的吸光度、绘出标准曲线，就可以在相同的实验条件下测定样品的吸光度就可以从标准曲线上读出样品的浓度。
三实验步骤：
（1）画出标准线：
a、准确吸取酚标准液0.5、1.0、3.0、5.0、8.0、10.0、15.0、20.0mL于50mL比色管中，加入适量蒸馏水稀释；
b、同时作一空白样；
c、加入氨缓冲溶液（pH=10）0.5mL；
d、加入4—氨基安替比林1mL；
e、加铁氰化钾1mL；
f、加蒸馏水到刻度；
g、15min后用722分光度计测其吸光度（波长为a=510nm）；
h、绘制标准线。
（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。
（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；
（5）按步骤
（1）中cdfg加药，测吸光度；
（6）在标准曲线上查出酚的浓度，并记录和计算数数据。
四数据处理及结果计算：
实验数据和计算见以下图表：
（水温25℃）
表一标准曲线计算表
标液投量
0.5000
1
3
5
8
10
15
20
酚液浓度mg/mL
0.0001
0.0002
0.0006
0.001
0.0016
0.002
0.003
0.004
吸光度
0.0040
0.02
0.077
0.108
0.177
0.223
0.3
0.435
表二吸附原始数据表
活性炭量
0
50
100
200
300
400
吸光度
3.01
0.807
0.099
0.045
0.025
0.016
含酚浓度mg/mL
0.0250
0.0061
0.0009
0.0004
0.0002
0.0001
表三吸附率计算表
序号
原水酚/（mg.mL）
出水酚/（mg.mL）
废水体积V/mL
炭量/g
吸附量g/mg
酚去除率/%
1
0.025
0.0001
100
400
2.49
99.6
2
0.025
0.0002
100
300
2.48
99.2
3
0.025
0.0004
100
200
2.46
98.4
4
0.025
0.0009
100
100
2.41
96.4
5
0.025
0.0061
100
50
1.89
75.6
6
0.025
0.025
100
0
0
0
图一标准曲线图
五、对结果的分析、讨论及改进设想：
1．在做标准曲线时，吸光度出现负数，说明实验误差大。
根据实验情况，这些误差多由投加药品量误差引起。
3．同一个加药程序由同一个同学负责，这样可减少由于不同同学的读数误差的差异而引起较大的实验误差。
六、思考题：
1.实验数据与吸附等温线之间的关系
答：
本实验的数据误差较大。
2.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？
答：
一定的实验状态下作出了吸附等温线，只要在相同的实验状态下做出实验数据就可在吸附等温线上查得水中某物质的浓度。
用粉末状的活性炭有利于加快吸附，使实验更快更准确。
实验三过滤及反冲洗实验
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）通过实验得出流速与水头损失之间的关系；
（3）通过实验得出冲洗强度与膨胀度之间的关系；
（4）了解进行过滤及反冲洗模型试验的方法；
二实验原理：
（1）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面积；
（2）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决定滤层的水头损失。
当滤速大、滤料颗粒粗、滤料层较薄时，滤过水水质很快变差，过滤水质的周期变短；若滤速大，滤料颗粒细，滤池中的水关损失增加很快，这样很快达到过滤压力周期；
（3）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，所需冲洗强度也越大。
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：
e=（L－L0）÷L0×100%
其中：
L——砂层膨胀后的厚度（cm），L0——砂层膨胀前的厚度（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。
三实验步骤：
（1）了解实验装置及构造；
（2）打开和关闭过滤相应的阀门，启动水泵进行观察运行情况；
（3）测量并记录数据；
（4）进行反冲洗时，先调整反冲洗对应的阀门；
（5）做膨胀率e=10%、20%、30%的反冲洗强度q的实验；
（6）打开反冲洗水泵，调整膨胀度e,测出反冲洗强度值；
（7）测量每个反冲洗强度时应连续测3次，取平均值计算。
四数据处理及结果计算：
数据处理见下表、下图
水压高度CM
进水量L/h
h1
h2
h3
h4
h5
320
1
135
108
65
54.5
54
2
132
105
64.5
54
54
3
132.5
104
64.5
54
53.5
平均
133
106
65
54
54
300
1
134
91
68
58
57.5
2
134
92
67.5
57.5
57
3
133
90
67.5
57.5
57
平均
134
91
68
58
57
260
1
132
100
80
73
72
2
132
100
80
73
72
3
132
100
80
73
72
平均
132
100
80
73
72
膨胀率％
10
20
30
管径mm
虑料
虑层高m
Ql/h
680
860
900
120
石英砂
1.205
进水量L/h
320
300
260
管径mm
120
120
120
流速cm/s
0.79
0.74
0.64
水头损失cm
进水量L/h
H1-H2
H1-H3
H1-H4
H1-H5
320
27
68
79
79
300
43
66
76
77
260
32
52
59
60
五、对结果的分析、讨论及改进设想：
由实验数据处理结果和各曲线可以看出：
1．过滤时水头损失随运行流速的增加而增加，但增速变缓。
2．过滤时水头损失随虑层厚度的增加而增加，其中H1-H4表示整个滤料层的水头损失；H1-H5表示滤料层和承托层的水头损失之和。
它们的水头损失数据接近，曲线几乎重合。
说明承托层的水头损失很小。
3．实验时运行流速增大到一定程度时滤后水水质变差。
因此运行流速要控制在一定的范围内。
4．从反冲洗数据及“膨胀度与冲洗强度”曲线图可以看出：
膨胀度随冲洗强度的增加而升高，但当增加到一定程度时膨胀度增加有限，且有滤料流失的可能，所以不能无限增加冲洗强度。
5．为使达到较好的冲洗效果和避免滤料的流失，就要选择一个合理的冲洗强度q，q一般由实验测得。
6．在循环泵的吸水管入口处设一过滤器，以免当操作不当使滤料流失时滤料通过吸水管进入水泵，损坏水泵，进入转子流量计造成转子流量计不能正常工作。
六、注意事项：
1．在过滤实验前，虑层中应该保持一定的水位，不要把水放空以免实验时在测压管中积有空气，影响读数。
2．在反冲洗时，不要过大的开启进水阀，应缓慢打开以免滤料冲出柱外。
3．反冲洗时，为准确量出砂层厚度，一定要在砂面稳定后再测，并在每一个反冲洗流量下连续测量3次求平均值。
实验四曝气充氧实验
一实验目的：
（1）测定曝气设备氧总转移系数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。
二实验原理：
（1）曝气是人为通过一些设备加速向水中传递氧的过程。
充氧过程是传质的过程，氧传递机理为双膜理论。
本实验采用百稳态测试方法，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后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高，液体溶解氧的浓度c是时间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，从而利用以下公式计算KLa：
或
其中：
KLa——氧总转移系数，L/h；t——曝气时间，h；以cs——曝气池内初始溶解氧浓度，本实验中t=0,c0=0
Ct——曝气某时刻t时，池内液体溶解氧浓度，mg/L
三实验步骤：
（1）计算投药量，脱氧剂采用结晶亚硫酸钠，投药量=1.5×1.58g（其中1.5为安全系数）；
（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入，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1、5、10、15、20、25、30、40、50、60min取样现场测定DO测定Do值，直至DO为95%的饱和值为止。
DO饱和值为5.5mg/L.
（5）同时计量空气流量、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。
注意不使水样曝气或有气泡残存在采样瓶中。
（7）碘量法DO的测定：
A、溶解氧的固定，用吸管插入溶解氧的液面下，加入1mL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。
B、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，颠倒混合插匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min；
C、滴定，吸取100.0mL上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠滴定溶液呈淡黄色，加入1mL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；
D、溶解氧浓度计算：
溶解氧（mg/L）=
（其中：
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）。
四数据处理及结果计算：
数据处理见下表、下图。
扩散器型式
曝气筒直径
水深
水温
气量
气温
气压
孔板
0.12
1.8
24.00
0.3
24
765
瓶号
时间
滴定药量/ml
DO/（mg/L）
瓶号
时间
滴定药量/ml
DO/（mg/L）
1
5
1.55
2.90
6
30
1.96
3.66
2
10
1.54
2.88
7
40
2.05
3.83
3
15
1.71
3.20
8
50
2.1
3.92
4
20
1.8
3.36
9
60
1.97
3.68
5
25
1.85
3.46
10
计算：
KLa（20）=
EA=
ⅹ100%
R0=KLa（20）（cx-c0）V
R0=（mg/h）
20℃时的供氧量：
S=21%ⅹ1.33Q（20）
=0.28Q（20）kg/h=0.28Q（20）ⅹ106mg/h
Q（20）=
=Qf
Q（20）―――20度时空气量（m3/h）；
Qt―――转子流量计上读数（m3/h）；
Po―――标准状态时空气压力；
To―――标准状态时空气绝对温度，值为373+20＝393K；
P―――实验条件下空气压力；
T―――实验条件下空气的绝对温度；
由图可知，直线斜率约为0.206
故氧总转移系数Kla=0.206×2.303=0.475L/h
五、对结果的分析、讨论及改进设想：
1．实验时由于脱氧不彻底，时间为0min时的DO并不为0，并且此后逐渐降低。
直到5min开始以后测得的DO值才随时间上升。
因此我们的数据处理以5min为起点。
2．从图中的点离散程度较大，说明实验误差大。
根据实验情况，这些误差多由药品计量误差引起。
3．同一个加药程序由同一个同学负责，这样可减少由于不同同学的读数误差的差异而引起较大的实验误差。
实验五水处理装置演示实验
演示实验目的：
通过观察水处理装置模型及其运行情况，了解各种水处理装置在实际中的构造和运行状况。
一、机械搅拌澄清池
一）实验目的
1、熟悉机械搅拌澄清池的构造及工作过程；
2、加深对滤池过滤机理的理解；
3、了解机械搅拌澄清池的分类。
二）实验原理
机械搅拌澄清池是将混合、絮凝和澄清工艺组建在一个池子内，并采用机械搅拌使活性泥渣呈循环回流方式，促使泥渣和原水接触起絮凝作用，提高澄清的效果。
主要由第一、二反应室和分离室组成。
经投药后的原水进入第一、二反应室后与回流泥渣接触，结成大而重的絮凝体，在分离室内分离澄清后出流。
机械搅拌装置为变速电机带动的叶轮和叶片，叶轮提升水流，叶片搅拌加速混凝反应。
该池优点是，对水量、水质变化适应性较强，耗矾率低，净化效率较高，而且运行管理方便澄清池的工作效率取决于泥渣悬浮层的活性与稳定性。
泥渣悬浮层是在澄清池中加入较多的混凝剂，并适当降低负荷，经过一定时间运行后，逐级形成的。
为使泥渣悬浮层始终保持絮凝活性，必须让泥渣层处于新陈代谢的状态，即一方面形成新的活性泥渣，另一方面排除老化了的泥渣。
工艺特点
加过药剂的原水在第一和第二絮凝室内与高浓度的回流泥渣相接触，达到较好的絮凝效果。
机械澄清池处理效果稳定、适应性较强、水头损失小，单位面积产水量大；但需机械设备，维修量较大。
适用于大、中型水厂。
二、脉冲澄清池
一）实验目的
1、了解脉冲澄清池的构造及工作过程；
2、加深对脉冲澄清池运行环境的认识。
二）实验原理
通过配水竖井向池内脉冲式间歇进水。
在脉冲作用下，由真空泵造成真空进行使进水室水位上升，当水位达到进水室最高水位时，进气阀自动开启，开始向澄清池放水；当水位下降到最低水位时，进气阀又自动关闭，真空泵则自动开启，再次造成真空，进水室内水位又上升，如此池内悬浮层一直周期地处于膨胀和压缩状态，进行一上一下的运动。
这种脉冲作用使悬浮的工作稳定，端面上的浓度分布均匀，并加强颗粒的接触碰撞，改善混合絮凝的条件，从而提高了净水效果。
工艺特点
澄清池的上升流速发生周期性的变化，悬浮层不断产生周期性的收缩和膨胀，不仅有利于微絮凝颗粒与活性泥渣进行接触絮凝，还可以使悬浮层的浓度分布在全池内趋于均匀，并防止颗粒在池底沉积。
应用范围
脉冲澄清池适用于各种规模水厂，因处理效果受水量、水质和水温影响较大，构造也复杂，现在新设计的水厂已经很少使用。
三、砂滤---无阀滤池
一）实验目的
1、熟悉砂滤池的构造及工作过程；
2、加深对滤池过滤机理的理解；
3、掌握利用砂滤池去除污水中悬浮物的实验方法。
二）实验原理
过滤通常用在化学混凝和生化处理之后，它是一种使水通过砂、煤粒或硅藻土等多孔介质的床层以分离水中悬浮物的水处理操作过程，其主要目的是去除水中呈分散悬浊状的无机质和有机质粒子，也包括各种浮游生物、细菌、滤过性病毒与漂浮油、乳化油等。
滤池的形式多种多样，以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久，并在此基础上出现了双层滤料、多层滤料和
升级会员 