长沙理工水质工程学实验指导

水质工程学实验指导

专业：给排水专业

班级：

指导老师：

给排水实验室二○年月

实验一混凝实验一、实验目的及要求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.熟悉混凝搅拌机的操作。3.确定混凝剂的最佳用量及其相应的PH值。二、实验水样1.河水（天然或自配）。2.某种工业废水（洗毛废水或染色废水）。

每组只选一种水样进行实验，互相观摩。三、实验装置1.混凝搅拌机(无级变速25~150r/min)。2.1000mL(800mL)烧杯。3.转速表。4.PH计（或精密PH试纸）。5.温度计。6.25mL小量筒。7.有关测定水质的药剂和仪器。四、实验方法与步骤1.测定水样的水温及水质（PH值、浑浊度或悬浮物、COD、BOD等）。2.在烧杯中，各注入混合均匀的水样1000mL（也可以用800mL烧杯中注入500mL水样），将烧杯装入搅拌机，注意叶片在水中的相对位置应相同。3.根据水样的性质，选择各个烧杯的加药量，并量入小量筒中准备投加。4.开动搅拌机（混合搅拌速度为120~150r/min），并同时在各烧杯中倒入混凝剂溶液，当达到预定混合时间（1~3min）后，立即按预定的反应搅拌速度（20~40r/min）将搅拌机速度降低。在达到预定的反应时间（10~30min）后，即停止搅拌。5.在反应搅拌开始后，就注意观察各个烧杯中有无矾花产生、矾花大小及松散密实程度。6.反应搅拌结束后，轻轻提取搅拌叶片（注意不要搅拌水样）进行静置沉淀20min。注意矾花的沉淀情况。7.沉淀时间到达后，同时取出各烧杯中的澄清水样测定有关水质指标，从而测定最佳投药量及相应的PH值或者推荐的投药量及相应的PH值。并估计最佳或推荐投药量时的污泥沉降比。8.如果所得结果不太理想而有必要调整PH值时，可在第7步所选定的投药量的基础上进行不同PH值的实验（PH值可用NaOH或H2SO4调整），从而求得较好的PH值。再进行综合考虑，得出最佳投药量和PH值。五、注意事项1.取水样时，必须把水样混合均匀，以保证各个烧杯中的水样性质一致。2.注意某些烧杯中的水样受到热或冷的影响，各烧杯中水样温差<0.5℃。3.注意保证搅拌轴放在烧杯中心处，叶片在杯内的高低位置应一样。4.从烧杯中吸出澄清水时，应避免搅动已经沉淀的矾花。5.测定水质时应选用同一套仪器进行。六、实验成果及要求按要求记录实验数据。七、实验分析与讨论1.选定最佳投药量及相应的PH值，并指出如要进一步确定较准确投药量或PH值应如何进行实验。2.计算实验设备中水样混凝过程的速度梯度G。

混凝实验记录表实验水样：

水温：

取样日期：

取样地点：

实验日期：

实验组数：

教学班号：混合时间：

min

混合搅拌速度：

r/min

反应时间：

min

反应搅拌速度：

r/min沉淀时间：

min

实验水样容积：

mL甲、改变混凝剂用量混凝剂种类：

溶液浓度：

%每1000mL（或500mL）水样投入1mL混凝剂溶液合

mg/L助凝剂种类：

溶液浓度：

%每1000mL（或500mL）水样投入1mL助凝剂溶液合

mg/L烧

杯

号原水1号2号3号4号投药量mg/L

mg/L

水温（℃）

PH值

出现矾花时间（min）

矾花沉淀情况

浑浊度

污泥沉降比（%）

乙、改变

PH值混凝剂种类：

投药量：

mg/LNaOH或H2SO4溶液浓度

%每1000mL（或500mL）水样投入1mLNaOH或H2SO4溶液合

mg/L

烧

杯

号原水1号2号3号4号投药量mg/L

mg/L

水温（℃）

PH值

出现矾花时间（min）

矾花沉淀情况

浑浊度

污泥沉降比（%）

实验二活性炭吸附实验一、实验目的及要求测定吸附等温线。二、实验水样及吸附剂1.水样采用自配苯酚溶液，浓度100mg/L。2.吸附剂采用5#、8#活性炭。吸附剂经磨细（一般采用通过0.1mm筛孔以下的粒径）水洗后，在110下干燥（烘干1h）后备用。三、实验方法与步骤1.在6个500mL的三角烧瓶中分别投加0，100，200，300，400，500mg的吸附剂。分别加入250mL实验水样，测定水温。在振荡器上振荡30min（已接近吸附平衡），用滤纸滤出吸附剂。2.测定原水及滤出液中酚的浓度。3.画出各吸附剂的吸附等温线。并以弗兰德利希方程的形式求出其吸附方程式。4.如要求含酚溶液浓度去除99%，试选一种吸附剂，并对该吸附剂（用原状颗粒）作动态实验，求平均吸附量A；或作静态实验，求平衡浓度下的单位吸附量A。并作比较（如因时间关系，第四部可不做）。四、实验成果及要求1.评价各种吸附剂对苯酚的吸附能力。2.为什么要将吸附剂磨细？其吸附能力及吸附速度与原状吸附剂相同吗？3.静态吸附与动态吸附有何不同？什么情况下采用？4.吸附等温线有何实际意义？

实验三萃取实验一、实验目的及要求测定分配系数。二、实验水样及萃取剂1、水样采用自配苯酚溶液，浓度000mg/L；或采用钢铁厂脉冲萃取塔进水。2、萃取剂采用。三、实验方法与步骤1.在一组5个250mL分液漏斗中分别投加10，20，30，40，50mL萃取剂。然后分别加入100mL实验水样，测定水温。2.将分液漏斗放入振荡器上振荡15min，取出后静置分层，取出下层水样。3.测定原水及萃取后水样中酚的浓度。4.计算萃取剂中及水样中酚的平衡浓度，画出平衡曲线图，求出分配系数。四、实验成果及要求1.评价各种萃取剂的溶酚能力。2.对同一种萃取剂，自配水与生产废水的分配系数有无差异？3.生产废水萃取过程中有何特点速率？

实验四静置沉淀实验一、实验目的及要求求出某些废水的沉淀曲线，即沉淀时间t与沉淀效率E的关系曲线，以及颗粒沉淀速度u与沉淀效率E的关系曲线。二、实验原理在含有分散性颗粒的废水静置沉淀过程中，设试验筒内有效水深为H，通过不同的沉淀时间t可求得不同的颗粒沉淀速度u，对于指定的沉淀时间t0可求得颗粒沉淀速度u0。对于沉淀速度u

≥u0的颗粒t0在时可全部去除；而对于沉淀速度u<u0的颗粒只有一部分去除，而且按u/u0的比例去除。沉淀开始时，可以认为悬浮物在水中的分布是均匀的，可是随着沉淀历时的增加，悬浮物在筒内的分布变为不均匀的。在工程上将沉淀的取样口装在H/2处时可以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。三、实验水样及装置1、实验水样：生活污水，造纸、高炉煤气洗涤等工业废水。2、主要实验设备：1）沉淀实验筒：直径Φ100mm,有效工作水深（由溢出口下缘到筒底的距离）1500mm和2000mm两种。2）真空抽滤装置。3）悬浮物定量分析所需天平、带盖称量瓶、干燥器、烘箱等四、实验方法与步骤1、将废水倒入搅拌桶中，用泵循环搅拌约5min，使废水中的悬浮物分布均匀。1）用泵将废水输入沉淀实验筒。在输入过程中，从筒中取废水水样3次（每次约100mL，并准确记录下水样体积），此水样的悬浮物浓度即为废水的原始浓度a0。2）当废水升到溢流口，溢流管流出水后，关闭沉淀实验筒底部的夹子，停泵，记录下沉淀开始时间。3）观察废水静置沉淀现象。4）隔5、10、20、30、60、90min，从试验筒中部取样口取样2次（取样前先排出取样管中的积水约10mL，然后取水样体积每次约50mL，并准确记录下水样体积），取水样后测量工作水深的变化。5）将每一种沉淀时间的两个水样做平行试验，用已在烘箱内烘干并称量过的滤纸抽滤，过滤后，再把滤纸放入已准确称量的带盖称量瓶中，在105~110烘干箱内烘干后称量，滤纸的增重即为水样中悬浮物的重量。6）计算不同沉淀时间t的水样中的悬浮物浓度C，沉淀效率E以及相应的颗粒沉速u。画出E~t和E~u的关系曲线。五、实验成果及要求按要求记录实验数据、画出沉淀曲线。六、实验分析与讨论1.分析实验所得结果。2.分析比较不同工作水深的沉淀曲线。如应用到设计沉淀池，需注意什么问题？3.将静置沉淀效率与取实验水样的工厂中使用的沉淀池的动态沉淀效果进行比较。试计算沉淀池的设计沉淀时间t、设计颗粒截流沉速u与静置沉淀实验得出t0、

u0的相差大小，并分析原因。废水静置沉淀实验记录表实验水样：

水温：

实验日期：

沉淀管直径：

截面积：

实验组数：

教学班号：

序号静置沉淀时间（min）取水样体积（mL）排出积水体积（mL）称量瓶号称量瓶及滤纸共重（g）称量瓶、滤纸和悬浮物共重（g）水样中悬浮物重（g）悬浮物浓度（mg/L）悬浮物平均浓度（mg/L）沉淀效率（C0-C）/C0（%）沉淀管内工作水深H（mm）颗粒沉速u=H/t（mm/s）

备注

实验五中和、吹脱实验一、实验目的及要求1.测定升流式石灰石过滤设备在不同滤速下中和酸性水的效果。2.测定不同形式的吹脱设备（鼓风曝气槽、瓷环填料塔、筛板塔）去除水中游离CO2的效果。二、实验装置1.石灰石过滤设备：有机玻璃管，内径Φ70mm，高2.5m。内装石灰石滤料，粒径0.5~3mm，起始装填高度约1m。2.吹脱设备：有机玻璃管，内径Φ90mm。鼓风曝气槽高2.5m。瓷环填料规格10×10mm，装填高度约1m。筛板块数7块，筛板间距150mm，筛孔孔径Φ6.5mm，孔中心距10mm，呈三角形排列。3.塑料水槽2个，L×B×H=800×800×800m

m。4.塑料泵1台。5.空气压缩机1台。6.转子流量计、电测PH计、酸度及游历CO2测定仪器。三、实验方法与步骤1.在塑料水槽中自配硫酸溶液，浓度1.5~2。用泵循环，使硫酸浓度均匀。2.将酸水用泵打入石灰石过滤设备，用截门调节滤速。待稳定流动10~15后，取中和后出水样（取满、不留空隙），测进、出水的PH值、酸度、游离CO2含量。每个项目作两次平行实验，求平均值。3.观察酸水中和过程出现的现象。4.将中和后出水引到吹脱设备，用截门调节风量，进行吹脱。中和出水取样5后，再取吹脱后水样（取满、不留）测定吹脱出水的PH值、酸度、游离CO2含量。5.观察吹脱过程出现的现象。6.四组同时调节截门，改变滤速及风量重复上述步骤。五、实验成果及要求1.画出实验设备流程草图。2.综合四组的实验结果。整理出实验记录及曲线（以滤速为横坐标，PH、酸度为纵坐标）。3.分析实验现象及结果。

酸水中和吹脱实验记录

组号原水水流气流石灰石滤料中和后出水吹脱后出水

备注酸度C0me/l

PH转子读数m3/h滤速

l/h转子读数m3/h气水比或空气塔气速装填高度cm膨胀高度cm膨胀率%酸度C1me/l

PHCO2

X1mg/l中和效率(C0-C1)/C0%

酸度

me/l

PHCO2

X2mg/l吹脱效率(X1-X2)/X1%

实验六过滤实验一、实验目的及要求1.熟悉滤池实验设备和方法。如不加药浑水配水设备、澄清水来水、冲洗来水、排水的管路系统，转子流量计等。2.比较原水不加药过滤与加药过滤的处理效果，加深对过滤原理（接触凝聚）的理解。3.观察滤池反冲洗的情况：滤料的水力筛分现象、滤料层膨胀与冲洗强度的关系。4.观察滤料层的水头损失与工作时间的关系。5.探求不同滤料层的水质情况，以说明大部分的过滤效果在顶上完成。二、实验装置实验装置（滤池模型）见下图。其他仪器有：浊度测定仪、温度计、秒表、各种玻璃器皿。三、实验方法与步骤1.用自来水对滤料层进行反冲洗，量测一定的膨胀率（10，30，50，70%）时的流量，并测水温。2.关闭反冲洗来水，开滤池出水，让水面下降到砂层上10~20cm处，关闭出水。通进不加药的浑水（浑浊度控制在40~50度）至水位到溢流高度，再开滤池出水，控制等速在6~8m/h左右。此时马上记录各测压管的水位高度。半小时后测进出水的浊度、温度和各测压管的水位。3.以后每隔半小时测进、出水浊度和各测压管水位。运行1.5~2h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。4.反冲完毕。待水位放到砂层以上10~20cm处，关闭出水，即可通入澄清池出水，等水位到溢流高度，在开滤池出水，调节水阀，控制过滤速度，使滤料进水稍有溢流，以便保持滤池进水水位恒定（相应于澄清池上升流速1mm/s的滤速约为8m/h）。待工作正常后，记录开始过滤时各测压管的水位高。5.以后每隔半小时测进、出水量，水温，浊度和各测压管水位。运行1.5~2h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。6.当过滤池水头损失达1.5m

时，结束过滤，记录运行时间（将时间控制在1.5~2h内）。四、实验成果及要求1.按要求记录实验数据。2.绘制过滤时滤料层水头损失与时间的关系曲线。3.绘制冲洗强度与滤料层膨胀率的关系曲线。五、实验分析与讨论分析原水与经滤池处理后的水的各指标的变化情况及不同滤层对过滤的效果。过滤实验记录表原水及预处理过程的PH

值：

平均水温：

℃

平均滤速：

m/h

实验日期：

实验组数：

教学班号：滤池编号：

号

滤池直径：

cm

断面面积

：

cm2

滤料：

当量直径：

mm甲、滤池反冲洗时间砂层膨胀观测值（%）冲洗水温度（℃）冲洗水流量（mL/min）冲洗强度（L/m2）冲洗排水浑浊度备注

乙、不经混凝预处理的过滤

时间

流量mL/min

滤速m/h浑浊度水位（cm）备注原水出水滤池水面滤层A点滤层B点滤层C点滤层D点滤层E点滤池出水

丙、经混凝预处理的过滤

时间

流量mL/min

滤速m/h浑浊度水位（cm）备注进水出水滤池水面滤层A点滤层B点滤层C点滤层D点滤层E点滤池出水

实验七电泳表演一、实验目的及要求验证胶体粒子带有电荷的特性。有的胶体带正电荷，而有的胶体带负电荷。二、实验装置实验装置见下图。三、实验方法与步骤1、配制胶体溶液。（1）乳化油胶体溶液的配制：注自来水于250mL烧杯中（或带塞瓶中），加入少许煤油及洗衣粉，用玻璃棒充分搅拌约20min，使之乳化。（2）氢氧化铝胶体溶液的配制：注自来水于250mL烧杯中（或带塞瓶中），加入硫酸铝，再用氢氧化钠调节PH到7左右。2、将配制好的胶体溶液倒入U型玻璃管内。3、将与整流器正、负极连接好的两根铜丝插入U型管之两端内。4、开动整流器电源开关，约15min后，可看到在某一极附近聚集着一条线状的某种胶体粒子，即说明此胶体带有与这一极相反的电荷。

实验八水力旋流器表演一、实验目的及要求 1.观察水及悬浮固体在水力旋流器中的运动状态。加深理解离心分离的原理。2.观察水力旋流器的澄清效果。二、实验装置实验装置见下图。其他如：秒表及玻璃器皿。三、实验方法与步骤1、将配有细纱的水样投入水槽中，用泵循环搅拌均匀。2、将水压送入水力旋流器，调整水压为1kg/cm2、2kg/cm2、3kg/cm2。3、观察水及悬浮固体在水力旋流器中的运动状况。4、在各种压力下，分别量测进水、上部清水、底部浑水的流量并取进、出水水样，测定悬浮固体浓度。

实验九澄清池模型实验一、实验目的及要求1、熟悉澄清池模型实验的设备和方法。2、观察澄清池悬浮层的形成过程，控制其正常工作。3、加深理解澄清池的工作原理。二、实验装置1.澄清池模型（包括配制浑水的设备，投药设备，泥渣浓缩装置等）2.其他仪器有：测定悬浮物所需仪器、浑浊度测定仪、温度计、秒表、各种玻璃器皿。三、实验方法与步骤1、熟悉澄清池模型（池子本身，投药设备、泥渣浓缩）及管路系统；熟悉配制浑浊水的设备，调节配制原水的浊度400~500度。2、以自来水充满澄清池。3、关闭泥渣浓缩室的清水回流管（待悬浮层形成，工作一段时间后再打开，让其排泥）。4、通浑水，调节流量，控制上升流速在0.4~0.5mm/s,以利形成悬浮层。5、调节投药量。开始时可以加大投药量，待悬浮层形成，工作正常后，可控制在50mg/L左右。6、往澄清池投加泥浆及混凝剂（可预先搅拌混合），促使悬浮层加快形成。7、观察反应室工作情况，观察悬浮层形成过程。8、待悬浮层形成后，调整澄清池上升流速0.7~1mm/s（冬季取低限，夏季取高限）。工作正常后，每隔半小时测进出水浊度、流量、投药量、水温，并随时注意保持正常工作。9、当悬浮层升高（高于排泥管时），可打开浓缩室的清水回流管，控制回流清水量在总量的10%左右。随后要经常注意观察悬浮层的位置变化。最好维持悬浮层高度在1.4~1.5m之间（由反应室锥底算起）。如悬浮层下降，则关小清水回流管；如悬浮层继续上升，则应及时采取措施。例如：适当加大清水回流量或适当加大投药量或适当减少进水量，以免破坏保护区，影响出水水质。10、将澄清水通入滤池模型，进行过滤实验。11、过滤实验结束后，从悬浮层各点各取50mL水样混合，用滤纸过滤后，放入烘箱，烘干后放入干燥皿，称重，测定悬浮层的平均浓度（混合水样不少于2个）。12、从悬浮层取混合水样100mL（用100mL量筒），静置沉淀5min，记录环花容积。13、关闭澄清池来水及投药管，停止工作。四、实验成果及要求1、按要求记录实验数据。2、绘制实验的单线草图，并注明主要尺寸。澄清池实验记录表原水：自来水配胶泥制得

PH：混凝剂：

%硫酸铝（工作纯）溶液实验日期：实验组数：

教学班号：澄清池编号：

号

澄清池直径：

cm

工作区容积：

cm3

保护区容积：

cm3

总容积：

cm3一、悬浮层形成过程及澄清效果

时间

总流量（mL/min）回水量理论停留时间（min）

上升流速（mm/s）

投药量（mg/L）水温浑浊度

悬浮层形成过程

备

注（mL/min）%进水出水进水出水去除率（%）

二、工作区悬浮固体浓度取样时间：流量：

mL/min

上升流速：

mm/s取样点水样容积（mL）称量瓶号称量瓶加滤纸重（g）称量瓶加滤纸加悬浮物重（g）悬浮物重（g）悬浮物平均浓度（g/L）备

注

实验十斜管沉淀池模型实验一、实验目的及要求1、熟悉逆向流斜管沉淀池模型实验的设备和方法。2、观察水和泥的运动状态，加深了解浅层沉淀池的原理和特点。3、求出斜管沉淀实验装置的适宜的上升流速。二、实验装置1、带涡流反应室的逆向流斜管沉淀实验装置。2、其他仪器有：浊度测定仪、秒表、温度计、各种玻璃器皿。三、实验方法与步骤1、熟悉涡流反应室的逆向流斜管沉淀实验装置及管路系统。2、以自来水充满斜管沉淀池。3、通浑水（实验水样应与澄清池模型使用的一致），调节流量，控制水在斜管中的上升流速在2mm/s、3mm/s、4mm/s（开始实验时可以用低限）。5、投药量（最好与澄清池模型的投药量一致，以便对比澄清效果）。开始时可以加大投药量，待悬浮层形成，工作正常后，可控制在50~100mg/L左右。6、每隔半小时测进出水浊度、流量。7、观察水、泥运动状况。8、加大流量，保持相应的投药量，进行第二、第三次实验。四、实验成果及要求1、按要求记录实验数据。2、绘制实验的单线草图，并注明主要尺寸。3、比较将涡流反应室装在斜管沉淀池内与一般的布置方式的不同的及所需注意的问题。4、确定斜管沉淀实验装置的适宜上升流速？水在斜管中的Re值是多少？如按层流的Re极限值计算，最大容许的上升流速是多少？Re=UR/V

R=W/X其中：U——上升流速

R——水力半径

W——截面积X——湿周

V——粘滞运动系数5、对比斜管沉淀池与澄清池的生产能力与澄清效果。6、计算斜管沉淀池的沉淀面积，并与相应的平流式沉淀池相比较。

斜管沉淀池实验记录表原水：自来水配胶泥制得PH：

混凝剂：

%硫酸铝（工作纯）溶液实验日期：实验组数：

教学班号：沉淀池编号：

号

斜管直径：

cm

斜管根数：

cm3

斜管长度：

cm

斜管倾角：水温：

涡流反应室总容积：

cm3

时间流量（mL/min）上升流速（mm/s）水在反应室内停留时间（min）水在斜管沉淀池中停留时间（min）

投药量（mg/L）浑浊度

备

注进水出水去除率（%）

实验十一水中充氧实验一、实验目的及要求1.了解各种曝气装置的情况。2.比较不同类型的曝气装置在清水中的充氧率和动力效率。二、实验原理空气中的氧向水中转移的理论，一般用双膜理论来解释。当气水两相作相对运动时，气水两相接触面（界面）的两侧分别存在着气体边界层（气膜）和水边界层（水膜），氧在气相主体内以对流扩散方式到达气膜，以分子扩散方式通过气膜，最后以对流扩散方式转移到水相主体。由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，所以氧的转移阻力集中在双膜上。根据传质原理，氧在水中转移速率与水中亏氧量及水、气接触界面积成正比。

(mg/L·min)

（1）式中：KL——氧转移系数

(m/min)

a=A/V

(m2/m3)CS——水中饱和溶解氧

(mg/L)Ct

——t时间水中实际溶解氧

(mg/L)（1）式中，氧转移系数KL及接触界面积A难于计算，实际上采用总转移系数KLa。将（1）式积分可求得：

(1/min)

（2）式中：t1，t2——氧转移过程中任意两个时间（min）C1，C2——对应于t1，t2时水中的溶解氧量(mg/L)充氧量用下式计算：Qs=0.55×b×KLa×V

(kg/h)

（3）式中：0.55——单位换算系数。0.55=(CSS-C0)×60÷1000CSS

——标准状态下溶解氧量(mg/L)C0——测定开始时的溶解氧量，对于脱氧清水C0=060——充氧时间，由分钟化为小时1000——CSS

单位由mg/L

化为kg/m