水实验指导书解析.docx
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水实验指导书解析
实验
颗粒自由沉淀实验
1.实验目的
（1）加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。
（2）掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。
2•实验原理
浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉,
其沉速在层流区符合Stokes（斯托克斯）公式。
但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒密度很难或无法准确地测定，因而对沉淀效果、特性的研究，通常要通过沉淀实验来实现，沉淀实验可以在沉淀柱中进行，方法如下。
si
L
b
i
V
取一定直径、一定高度的沉淀柱，在沉淀柱中下部设有取样口，如图所示，将已知悬浮物浓度Co的水样注入沉淀柱，达到规定的高度H后，沉淀实验开始
并进行计时，经沉淀时间切t2…，ti从取样口取一定体积水样，分别计下沉淀柱中水深高度H，分析各水样的悬浮物浓度0,C2,…，Ci，从而通过下面公式计算颗粒的去除百分率。
E=（Co-Ci）/Co*100%
式中Co――原水中SS浓度值，mg/L
Ci――某沉淀时间后，水样中SS浓度值，mg/L。
同时计算未被移除悬浮物的百分比
Pi=Ci/Co*1OO%
式中Co――原水中SS浓度值，mg/L
Ci――某沉淀时间后，水样中SS浓度值，mg/L。
应当指出，从取样口取出水样测得的悬浮固体浓度Cl,C2,…，Ci等，只表示取样口断面处原水
经沉淀时间切t2...,ti后的悬浮固体浓度，而不代表整个H水深中经相应沉淀时间后的悬浮固体浓度。
严格地说经过沉淀时间ti,t2...,ti后，应将实验筒内有效H的全部水样取出，测出其悬浮固体含量，来计算t时间内的沉淀效率。
但这样的工作量太大，而且每个实验筒只能求一个沉淀时间的沉淀效率。
为了克服上述的弊端，又考虑到实验筒内悬浮物浓度沿水深的变化，所以我们提出的实验方法是将取样口定在H/2处，近似的认为该处水样的悬浮物浓度代表整个有效水深内悬浮物的平均浓度。
我们认为这样做在工程上的误差是允许的。
而试验及测定工作量可大为简化，在一个实验筒内就可以多
次取样，完成沉淀曲线的实验。
3.实验设备与试剂
（1）沉淀装置（沉淀柱、储水箱、水泵等）
（2）配水及投配系统包括钢板水池、搅拌装置、水泵、配水管、循环水管。
（3）计时用秒表或手表。
（4）玻璃烧杯（30个300mL）、玻璃棒、量筒（12个100mL）、瓷盘6个等。
（5）悬浮物定量分析所需设备：
万分之一天平、
25mL的小烧杯50个、
干燥皿、
恒温烘箱、
过滤装置（漏斗12个、漏斗架6套）、
中速定量滤纸等。
（6）水样人工配制水样
4.实验步骤
（1）将实验用水倒入水池内，开启机械搅拌装置搅拌，待池内水质均匀•后，用泵打入配水箱。
（2）开启进水闸门，水经配水管进人沉淀管内。
在输入过程中，从筒中取水样约100ml（取
样后要准确记录水样体积），此水样的悬浮物浓度即为废水的原始浓度C。
。
（3）当水上升到指定位置1.8m（或1.5m、1.2m）时，关闭进水闸门。
记录开始时间（沉淀实验开始）。
然后5min,10min,20min,30min,60min,90min,120min由取样口（相应水深的中部取样口）取水样100mL，准确记录水样的体积和沉淀柱内液面高度。
（4）观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。
（5）按国家标准方法测定水样悬浮物含量（将每一种沉淀时间的水样，用滤纸过滤（滤纸应当是已经在烘箱内烘干后恒重过的），过滤后，再把滤纸放入烧杯内，在105~110C烘干箱内烘干
2小时后，恒重后称量滤纸的增重（即水样中悬浮物的重量）。
（6）计算不同沉淀时间t的水样中悬浮物的浓度C、沉淀效率E、以及相应的颗粒沉速U，并画出P~U、E~t、E~U的关系曲线。
（7）实验记录用表，如表所示
自由沉淀实验记录日期：
水样:
沉淀时间
/min
滤纸编号
滤纸质量/g
水样体积
/mL
滤纸十ss质量
/g
水样ss质量
/g
水样悬浮物浓度
C
/（mg/L）
取样口高差Hi
/Cm
0
5
10
20
30
60
90
120
5.实验结果整理
（1）
实验基本参数整理
实验日期：
沉淀柱直径d=
水温/C
绘制沉淀柱草图及管路连接图
（2）实验数据整理。
将实验原始数据按表整理，以备计算分析之用。
实验原始数据表
取样口高差Hi/cm
沉淀时间/min
实测水样SS/（mg/L）C
未被移除颗粒百分比Pi
颗粒沉速u/（mm/s）
沉淀效率E
表中不同沉淀时间ti时，沉淀管内未被移除的悬浮物的百分比及颗粒沉速分别按下式计算
未被移除悬浮物的百分比Pi=G/CoX100%
式中Co――原水中SS浓度值，mg/L
Ci――某沉淀时间后，水样中SS浓度值，mg/L。
相应颗粒沉速Ui=Hi/ti（mm/s）
式中Hi取样口高差，即取样口与沉降柱液面的高差mm
沉降效率E=（Co-Ci）/Cox100%
（3）根据上述计算结果，以颗粒沉速U为横坐标，以P为纵坐标，绘制U〜P关系曲线。
（4）以丘为纵坐标，分别以U及t为横坐标，绘制U〜E,t〜E关系曲线。
6.注意事项
（1）向沉淀柱内进水时，速度要适中。
既要较快完成进水，以防进水中一些较重颗粒沉淀；又要防止速度过快造成柱内水体紊动，影响静沉实验效果。
（2）取样前，一定要记录管中水面至取样口距离Hi（cm）。
（3）取样时，先排除管中积水而后取样，每次约取100mL。
7.思考题
（1）自由沉淀中颗粒沉速与絮凝沉淀中颗粒沉速有何区别。
（2）绘制自由沉淀静沉曲线的方法及意义。
（3）沉淀柱高分别为H=1.8m、H=1.5m、H=1.2m，实验成果是否一样，为什么？
实验二加压溶气气浮实验
1、实验目的
（1）通过实验掌握气浮的原理及影响因素。
（2）通过实验模型的运行，掌握回流式加压溶气气浮装置的工艺流程。
2、实验原理
气浮是固液分离或液液分离的一种技术。
它是指人为采取某种方式产生大量的微小气泡，使气泡与水中一些杂质物质微粒相吸附形成相对密度比水轻的气浮体，气浮体在水浮力的作用下，上浮到水面而形成浮渣，进而达到杂质与水分离的目的。
气浮法处理工艺的建立主要根据水中杂质颗粒的性质，经过研究发现，水中的杂质有些是亲水性的（极性的），而有一些是疏水性的（非极性的）。
亲水性的杂质不易被气泡吸附，即使能够吸附形成气浮体也不牢固；而疏水性的杂质易于被气泡所吸附，形成牢固而稳定的气粒气浮体。
气浮法的处理对象主要是水中相对密度比1小或与1接近的污染物质，它通常用于净化生活污水、炼油废
水、造纸废水、印染废水、化工废水等。
气浮处理工艺可分为电解气浮法、散气气浮法和溶气气浮法。
其中，溶气气浮法可分为溶气真空气浮法和加压溶气气浮法。
加压溶气气浮法是当今应用最广泛气浮工艺，有三种基本流程：
全溶气流程、部分溶气流程和回流加压溶气流程。
加压溶气气浮指的是，使空气在加压的条件下溶解在水中，在常压下，将水中过饱和的空气以微小气泡的形式释放出来。
其中回流加压溶气气浮装置通常由以下部分组成。
（1）空气供给及空气饱和设备
这部分的作用就是在一定的压力下，将供给的空气溶于水中，以提供废水处理所要求的溶气水。
这一部分主要是由以下部分组成：
①加压水泵：
作用是提供压力水；②溶气罐：
作用是使水与空气充分接触，加速空气溶解，并在其中形成溶气水；③空气供给设备：
作用是提供制造溶气水所需要的空气，该设备的形式主要取决于溶气方式，通常采用空压机为空气供给设备。
（2）溶气水减压释放设备
这一部分设备的作用是：
将压力溶气水减压后迅速将溶于水中的空气以微小气泡的形式释放出来。
在实际生产中常用的减压释放设备为减压阀和专用释放器等。
（3）气浮池
这部分设备的作用是使释放的微气泡与废水充分接触，并形成气浮体，完成水与杂质的分离过程。
（4）处理水回流装置
回流式加压溶气气浮系统的流程如图；
回潼
术10
空弋L
回流式加压溶气气浮流程示意图
3、实验设备与仪器
（1）加压溶气气浮装置，
（2）空压机，水泵；
（3）转子流量计；
（4）止回阀，减压阀；
（5）废水水箱及回流水箱；
（6）悬浮物定量分析所需设备：
万分之一天平、
25mL的小烧杯24个、
干燥皿、
恒温烘箱、
过滤装置（漏斗6个、漏斗架6套）、
中速定量滤纸等。
（7）人工配制水样。
4、实验操作步骤
（1）向回流水箱注入清水，向气浮池中注入原水至有效水深90%左右。
（2）将待处理废水样加入到废水水箱中，并测定原水中SS浓度。
（3）打开水泵，向溶气罐内送入压力水，然后稍微开启进水管上的气阀，使气体溶于水中，形成溶气水，保持压力在0.3〜0.4MP左右。
（4）待溶气罐中液位升至溶气罐中上部（4/5H）时，缓慢打开溶气罐出水阀，使溶气水进入气浮池，出水量与溶气罐压力水进水量相对应。
（5）溶气水在气浮池中释放并形成大量微小气泡时，再打开废水进水阀门，废水进水量可按240~360L/h控制，进水量稳定后开始计时。
（6）间隔10分钟、20分钟、30分钟取进水、出水100mL测量SS值，将数据记录于表。
（7）浮渣由排渣管排出，处理水回流至回流水箱。
溶气气浮实验数据
\
进水
出水
时间间隔
悬浮物SS
mg/L
悬浮物SS
mg/L
1
2
3
6、实验数据及结果整理
计算SS值去除率E
E=（C0-C）心X100%
式中C。
一一废水SS浓度值（mg/L）；C――处理水SS浓度值（mg/L）。
7、思考题
（1）简述气浮法的含义及原理。
（2）加混凝剂有什么作用？
3）加压溶气气浮法有何特点？
4）简述加压溶气气浮装置的组成及各部分作用？
附：
KL-1型全自动加压溶气气浮实验装置操作步骤：
1．按设备联系图检查设备连接是否正确。
2•将板面气（水）压力表上下限分别调至0.2及0.26MPa。
3.往溶气水泵槽和气浮池加入原水90%左右。
4.检查控制器板面，应该：
1电源总开关应打至OFF位置；②所有开关都应打至OFF位置。
5.用双插头专用电源线连接控制器与外接电源（注意：
先插控制器后板，再插外电源更安全些）
6.开机程序：
1）打开总电源开关至ON，此时电源指示灯应亮：
2）启动溶气水泵，使水进入溶气罐，此时开关上附属指示灯应当亮；
3）当溶气水泵自动停止后，关闭主机侧板面排气阀：
4）启动溶气空压机，使空气压入溶气罐；
5）当溶气罐压力到达0.26MPa上限后，空压机自动停止，此时罐溶气水形成；
6）打开气浮主机侧板面上的溶气水出口开关，并调节气浮槽上的气体释放器手柄，于是有乳白色溶气水流入气浮槽，并开始计时，按实验操作步骤⑥规定时间取样测量；
7）控制气浮槽出流阀以调节最佳刮泡液面；
8）启动刮泡电机进行刮泡作业；
7.当气浮作业完毕，关闭控制器电源总开关，并同时将控制器上所有开关都打至OFF
8.从气浮池排水管处取处理后水样进行水质分析，并与原水样对比以评判处理效果。
1．实验目的
（1）观察混凝现象及过程，加深对混凝理论的理解。
（2）确定某水样的最佳投药量及其相应的PH值。
（3）了解混凝的净水机理及影响混凝的重要因素。
2．实验原理混凝阶段所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体颗粒，水中胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒。
胶体间的静电斥力，胶粒的布朗运动及胶粒表面的水化作用，使得胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大。
因此，胶体颗粒靠自然沉淀是不能除去的。
向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，压缩胶团的扩散层，使Z电位降低，静电斥力减少。
此时，布朗运动由稳定因素转变为
不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚。
水化胶粒中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性和较高的粘度，把这些分子排挤出去需要克服特殊的阻力，阻碍胶粒直接接触。
有些水化膜的存在决定于双电层状态，投加混凝剂降低Z电位，有可能使水化作用减弱，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。
即使Z电位没有
降低或降低不多。
胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附胶粒，也能形成絮凝体。
因此投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体，俗称矾花。
直径较大且较密的矾花容易下沉，自投加混凝剂直至形成矾花的过程叫混凝。
混凝过程最关键的是确定最佳混凝工艺条件，如混凝剂的种类、投加量、pH值的影响、搅拌速度及沉淀时间等。
3．实验设备与试剂
（1）TA6系列程控混凝实验搅拌仪。
（2）精密PH试纸。
（3）测量浊度仪器及药品。
（4）500mL容量瓶6个，1000毫升量筒1个。
（5）ImL,2mL,5mL,10mL移液管各三支，吸耳球3个。
（6）三氯化铁FeCl36H2O（10g/L）、硫酸铝AI2（SO4）3・18H2O（10g/L）、聚合铝（10g/L）溶液各500mL。
（7）10%的NaOH溶液和10%HCI溶液各500mL
（8）实验用原水（配制）。
4．实验步骤
（1）熟悉搅拌机的使用。
（2）测定原水的浊度、PH值。
（3）确定混凝剂的最佳投加量，实验操作步骤如下：
1将搅拌仪所带的6个1000mL的烧杯洗净后装入混合均匀的实验水样1000mL，放置在对应的
位槽中，按控制面板上的“降下”按钮放下搅拌轴。
2根据形成矶花最小混凝剂投加量（），取其1/4作为1号烧杯的混凝剂投加量，其2倍
作为6号烧杯的混凝剂投加量。
用依次增加相等混凝剂量的方法求出2〜5号烧杯混凝剂投加量（即1、2、3、4、5、6号烧杯中投药量为最小混凝剂的25%、60%、95%、130%、165%、200%）。
按上述要求向试管加入药液，并将试管固定在加药杆上。
3按控制器上的回车键，控制器上的显示界面即由开机初始界面转人主菜单，显示如下：
1一同步运行
2—独立运行
3—编程
4—程序查阅
5—输入水样体积
根据主菜单的提示，输入数字编号“1”（同步运行），然后再根据提示输入程序编号“01”（程
序已编妥），然后按“回车”键，机器开始执行相应的搅拌程序。
4搅拌过程中，注意观察并记录矶花形成的过程、矶花大小、密实程度。
5当各段搅拌完成后，搅拌轴自动提起，沉淀开始。
沉淀结束后，蜂鸣器报警（报警常可按任意键解除），提示可取样测试浊度等。
6分别取出6个烧杯中的上清液100mL，测其浊度，记录在表1中。
（4）最佳PH值的影响
16只烧杯，分别加入1000mL混合均匀的实验水样。
2调整原水pH值，用移液管依次向1#,2#,3#装有原水的烧杯中，分别加入2.5mL、1.5mL、1.0mL盐酸；再向4#、5#、6#烧杯中分别加入0.5mL、1.0mL、1.5mL氢氧化钠。
3各烧杯用玻璃搅棒充分搅拌后，用精密PH试纸分别测定其PH值，相临烧杯中PH值差值不
得小于0.5。
否则，再加入少量酸或碱，重新测定其PH值至合格为止。
将检测结果记录在表2中。
4用移液管向上述6只烧杯对应的试管中加入相同剂量的混凝剂（按最佳投加量确定），重复步
骤（3）③，但输入程序编号“03”。
5分别取出6个烧杯中的上清液100mL，测其浊度，记录在表2中。
注：
程序01:
转速r/min
时间min
加药
120~150
3
1
40~80
20
0
0
15
0
程序03:
120~150
3
1
40~80
20
0
0
10
0
5.实验结果整理
（1）把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的水样浊度及PH值记入表格。
（2）以沉淀后水样浊度为纵坐标，混凝剂加入量为横坐标，绘出浊度与投药量关系曲线，并在图上求出最佳混凝剂投加量。
（3）以沉淀后水样浊度为纵坐标，PH值为横坐标，给出PH值与浊度关系曲线，分析其规律
性。
混凝剂最佳掺量的确定表1
水样编号
1
2
3
4
5
6
原水样温度
投药量
ml/L
矶花沉淀情况
剩余浊度
PH最佳值的选择表2
水样
1
2
3
4
5
6
加盐酸/mL
2.5
1.5
1.0
加氢氧化钠/mL
0.5
1.0
1.5
PH
混凝剂投加量
剩余浊度
6.注意事项
（1）电源电压应稳定，如有条件，应配用一台稳压装置。
（2）取水样时，所取水样要搅拌均匀，要一次量取以尽量减少所取水样浓度上的差别。
（3）移取烧杯中沉淀水上层清液时，要在相同条件下取上层清液，不要把沉下去的矶花搅起来。
7.思考题
（1）根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝的几个主要因素。
（2）为什么最大投药量时，混凝效果不一定好？
（3）本实验与水处理实际情况有哪些差别？
如何改进？
实验四过滤和反冲洗实验
1•实验目的
（1）熟悉普通快滤池过滤、冲洗的工作过程。
（2）加深对滤速、冲洗强度、滤层膨胀率、初滤水浊度的变化、冲洗强度与滤层膨胀率关系以及滤速与清洁滤层水头损失的关系的理解。
2•实验原理
快滤池滤料层能截留粒径远比滤料孔隙小的水中杂质，主要通过接触絮凝作用，其次为筛滤作用和沉淀作用。
要想过滤出水水质好，除了滤料组成须符合要求外，沉淀前或滤前投加混凝剂也是必不可少的。
当过滤水头损失达到最大允许水头损失时，滤池需进行冲洗。
少数情况下，虽然水头损失未达到最大允许值，但如果滤池出水浊度超过规定，也需进行冲洗。
冲洗强度需满足底部滤层恰好膨胀的要求。
根据运行经验，冲洗排水浊度降至10〜20度以下可停止冲洗。
高速水流反冲洗是最常用的一种形式，反冲洗效果通常由滤床膨胀率e来控制，即
e=[（L—Lo）/L]x100%
式中：
L—砂层膨胀后的厚度cmL。
一砂层膨胀前的厚度cm
通过长期实验研究，e为25%时反冲洗效果即可以为最佳。
I
过滤与反冲洗流程图
I一滤柱；2一原水水箱；3—水泵；4一高位水箱；5—空气管；6一溢流管；7—定量投药瓶；8—铁水混合格；9一清砂箱;
10—滤柱进水转子流量计；11一冲洗水转子流量计；12—自来水管13—初德水排水管；14一冲洗水排水管
3•实验设备与试剂
（1）过滤与反冲洗装置。
（2）测定浊度的仪器及药品。
（3）200mL烧杯6个，取水样测浊度用。
（4）50、100mL量筒各6个，秒表2块。
（5）原水自配
4•实验步骤
（1）熟悉实验设备：
冲洗来水、排水的管路系统、转子流量计等。
（2）用自来水对滤料层进行反冲洗，测量一定的流量（400L/H、500L/H、600L/H、700L/H、800L/H、900L/H）时滤料的膨胀率。
（3）关闭反冲洗来水，开滤池出水，让水面下降到砂层上10—20厘米处，关闭出水。
打开原水
进水阀，待水位达到溢流高度，再开滤池出水，进水流量为60L/H左右，调节出水阀使滤池进
水稍有溢流，以保持滤池进水水位恒定。
此时记录各点测压管的水位高度。
（4）每隔半小时测进水、出水浊度和各测压管水位，运行1.5一2小时后即可停止滤池工作。
并进行反冲洗。
观察冲洗水浑浊度变化情况。
5•实验结果及报告
（1）实测并绘制实验设备草图。
（2）计算并填写下列表格。
（3）绘制过滤时滤料层水头损失与时间的关系曲线。
（4）绘制过滤效率与时间的关系曲线。
（5）绘制滤料层膨胀率与冲洗强度的关系曲线。
（6）实验过程中的心得及存在问题。
实验报告
滤池号：
断面面积:
PH:
平均流速:
日期：
滤池直径:
原水：
平均水温度:
1滤池反冲洗
时间分钟
砂层膨胀率
%
冲洗水温度
°C
冲洗水流量
L/H
冲洗水强度
L/m2H
冲洗排水浊度
备注
400
500
600
700
800
900
2原水的过滤
时间分
流量
L/H
滤速
M/H
原水浊度
出水浊度
水位CM
滤池水面
滤层
1#
滤层
2#
滤层
3#
滤层
4#
滤层
5#
滤层
6#
滤池出水
6•思考题
（1）不同滤速对过滤效果的影响？
（2）影响过滤效果的因素和提高过滤效果的措施?
实验五臭氧脱色实验
1.实验目的
（1）掌握臭氧发生的实验装置的操作方法
（2）掌握臭氧用于水处理的实验方法
（3）熟练掌握稀释倍数法测定染色废水。
2.实验装置与仪器
（1）空气泵
（2）缓冲罐（3）臭氧发生器（4）流量计（5）脱色反应器
（6、7）尾气吸收塔（8）水泵（9）废水槽
图1.实验流程示意图
（1）臭氧脱色实验装置及CF-G-3-10G臭氧发生器
（2）50mL具塞比色管10个，记时秒表1块。
（3）1000mL量筒、5mL移液管、吸耳球各1只。
（4）待处理废水。
3•实验步骤
（1）熟悉臭氧装置流程和仪器设备，管路系统，并检查连接是否完好。
（2）向脱色反应器注入废水
打开排气阀门⑤，接通水泵电源，并同时打开进水阀门①，观察脱色反应器进水水位，达到10L
时迅速关闭进水阀门①，断开水泵电源。
（3）向脱色反应器通入空气
关
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