水处理工程实验项目.docx

1、水处理工程实验项目水处理工程实验项目清华大学环境科学与工程系一、必修实验实验一：混凝实验二：自由沉淀实验三：气浮实验四：过滤实验五：废水可生化性实验六：厌氧污泥活性的测试实验七：污泥过滤脱水二、选择实验实验八：臭氧脱色实验九：吸附三、演示实验 虹吸滤池 脉冲澄清池 活性污泥工艺 UASB反应器 膜分离技术实验一 混凝一、实验目的1、了解混凝的现象及过程，净水作用及影响混凝的主要因素；2、学会求水样最佳混凝条件（包括投药量、pH值、水流速度梯度）的基本方法；3、了解助凝剂对混凝效果的影响。二、实验原理胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶体表面的电荷值常用电动电位表示，

2、又称为Zeta电位。Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。相反，当Zeta电位降到零，往往不是最佳混凝状态。投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。在水中投加混凝剂如Al2(SO4)3、FeCl3后，生成的Al(III)、Fe(III)化合物对胶体的脱稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度、水温的影响，还受水的pH值影响。如果pH值过低（小于4），则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子

3、物质存在，絮凝作用较差。如果pH值过高（大于9-10），它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好地发挥絮凝作用。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，这时，水流速度梯度G值的大小起着主要的作用。在混凝搅拌实验中，水流速度梯度G值可按下式计算：式中： P搅拌功率（J/s）；水的粘度（Pas）；V被搅动的水流体积（m3）；本实验G值可直接由搅拌器显示板读出。当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加助凝剂以提高混凝效果。助凝剂通常是高分子物质，作用机理是高分子物质的吸附架桥，它能改善絮凝体结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而结实。三、实验设备1、梅宇SC2

4、000-6智能型六联搅拌机（附6个1000ml烧杯）；2、转速表（用于校正搅拌机的转速）；3、ORION 828型pH计；4、温度计；5、HANNA LP2000浊度仪。四、实验水样各组自定实验水样。水样参考：自配水（高岭土悬浊液）、生活污水、河水等。五、实验药剂1、精制硫酸铝Al2(SO4)318H2O溶液；2、氯化铁FeCl36H2O溶液；3、聚合氯化铝Al2(OH)mCl6-mn溶液；4、聚丙烯酰胺PAM溶液（助凝剂）；5、浓度为10%的HCl溶液（化学纯）；6、浓度为10%的NaOH溶液（化学纯）。本实验提供较高浓度的混凝剂和助凝剂，各组可根据自己实验要求进行稀释。六、实验方案1、观察

5、矾花：于烧杯中加入一定体积的原水并用玻璃棒慢速搅拌，向烧杯中缓慢投加混凝剂并仔细观察，直到矾花的出现。2、实验水样千差万别，对不同的水样、不同的混凝剂或助凝剂其最佳混凝条件也各不相同。各组可根据自己的兴趣从以下参考实验方案中进行选择，也可发挥创造力自行确定实验方案。实验方案参考：（1）选取某种混凝剂，比较其对不同实验水样的混凝效果（2）选取某种实验水样，比较不同混凝剂的混凝效果（3）选取某种实验水样，确定某种混凝剂的最佳投加量（4）选取某种实验水样，确定某种混凝剂的最佳pH值（5）选取某种实验水样和混凝剂投加量，确定助凝剂的最佳投加量（6）选取某种实验水样和混凝剂投加量，确定混凝最佳速度梯度注

6、意事项：1、混凝一般分慢速搅拌和快速搅拌阶段，其搅拌速度和搅拌时间可根据实验自行确定；2、实验过程中需记录水样的名称及浊度、pH值、温度等参数，同时记录所使用混凝剂或助凝剂的种类和浓度以及混凝时的水流速度梯度等；3、水样的浊度应取多次测量的平均值；4、在最佳pH值实验中，用来测定pH值的水样，仍倒入原烧杯中；5、在测定水的浊度用注射管抽吸上清液时，不要扰动底部沉淀物。同时，各烧杯抽吸的时间间隔应尽量减小。实验二 自由沉淀一、实验目的1、观察沉淀过程，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，求出沉淀曲线。二、实验原理浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其

7、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公式。由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得，而是要通过静沉实验确定。由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使D100mm以免颗粒沉淀受柱壁干扰。图1 自由沉淀实验装置图1、沉淀柱 2、水泵 3、水箱 4、支架5、气体流量计 6、气体入口 7、排水口 8、取样口一般来说，自由沉淀实验可按以下两个方法进行：（一）底部取样法底部取样法的沉淀效率通过曲线积分求得。设在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实

8、验，如图1所示。将取样口设在水深H处，实验开始时（t=0），整个实验筒内悬浮物颗粒浓度均为C0。分别在t1、t2、tn时刻取样，分别测得浓度为C1、C2、Cn。那么，在时间恰好为t1、t2、tn时，沉速为h/t1=u1、h/t2=u2、h/tn=un的颗粒恰好通过取样口向下沉，相应地这些颗粒在高度H中已不复存在了。记pi=Ci/C0，则1-pi代表时间ti内高度H中完全去除的颗粒百分数，pj-pk（kji）代表沉速位于uj和uk之间的颗粒百分数，在时间ti内，这部分颗粒的去除百分数为，当j、k无限接近时，。这样，在时间ti内，沉淀柱的总沉淀效率。实际操作过程中，可绘出p-u曲线并通过积分求出沉

9、淀效率。（二）中部取样法与底部取样法不同的是，中部取样法将取样口设在沉淀柱有效沉淀高度（H）的中部。实验开始时，沉淀时间为0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为C0（mg/l），此时去除率E=0。实验开始后，悬浮物在筒内的分布变得不均匀。不同沉淀时间ti，颗粒下沉到池底的最小沉淀速度ui相应为。严格来说，此时应将实验筒内有效水深H的全部水样取出，测量其悬浮物含量，来计算出ti时间内的沉淀效率。但这样工作量太大，而且每个实验筒只能求一个沉淀时间的沉淀效率。为了克服上述弊病，又考虑到实验筒内悬浮物浓度随水深的变化，所以我们提出的实验方法是将取样口装

10、在H/2处，近似地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，而实验及测定工作也可以大为简化，在一个实验筒内就可以多次取样，完成沉淀曲线的实验。假设此时取样点处水样水样悬浮物浓度为Ci，则颗粒总去除率。而则反映了ti时未被去除的颗粒（即dKs，此时式（3）就可以简化为： （4）或： （5）其中的就是上面提到的厌氧污泥的最大比产甲烷速率。从式（5）可以知道，我们只要能够通过试验求得某种污泥的产甲烷速率，就可以得到该种污泥的最大比产甲烷速率，即其活性。从可以进一步推算出衡量厌氧污泥活性的另一个指标最大比COD去除速率（Umax.COD），一般可以有下面的两种方法：第一，先求出COD对CH4的转化系数Yg，再由Yg和