三离子交换软化-安徽建筑大学PPT课件

.,1,安徽建筑工业学院环境与能源工程学院,水处理实验技术指导教师：马俊薛莉娉,.,2,实验一混凝沉淀实验,一、目的1、通过本实验，确定某水样的最佳投药量。2、观察絮凝体（矾花）的形成过程及混凝沉淀效果。,.,3,二、原理消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫做脱稳。脱稳后的胶粒，在一定的水力条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花。直径较大且较密实的矾花容易下沉。自投加混凝剂直至形成较大矾花的过程叫混凝。,.,4,三、设备及用具1.TS6程控混凝试验搅拌仪一台。2.洗耳球1个，配合移液管移药用。3.10mL移液管1根。4.1000mL量筒1个，量原水体积。5.1%浓度硫酸铝（或其它混凝剂）溶液1瓶。6.酸度计1台。7.浊度仪1台。,.,5,四、内容与步骤1.测原水水温、浊度及Ph值。2.用1000mL量筒量取6个水样置于搅拌烧杯中。3.将测温探头放入仪器旁边盛水烧杯中。4.将第一组水样置于搅拌机中，启动仪器，编程序（快速搅拌800rpm、1min、加药；中速搅拌150rpm、10min；慢速搅拌50rpm、10min；静沉30min）。,.,6,5.用移液管向1至6号加药管中分别加入1、2、3、4、5、6mL混凝剂。6.运行程序，注意观察并记录矾花形成、沉淀的过程，矾花外观、大小、密实程度等，并记入表格中。7.程序运行结束后，由上部取样口取杯中上清液约100mL（测浊度、pH即可），置于六个洗净的100mL烧杯中，测浊度及pH并记入表中。,.,7,五、成果整理,.,8,以投药量为横坐标，以剩余浊度为纵坐标，绘制投药量-剩余浊度曲线，从曲线上可求得不大于某一剩余浊度的最佳投药量值。,.,9,六、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。,.,10,实验二过滤实验,一、目的熟悉普通快滤池过滤、冲洗的工作过程；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；掌握清洁滤料过滤时水头损失计算方法和水头损失变化规律；,.,11,二、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，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。为了保证滤后水质和过滤流速，当过滤一段时间后需要进行反冲洗，使滤层在短时间内恢复截污能力。反冲洗的方式多种多样，但其原理是一样的。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。当反冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。根据滤料层膨胀前后的厚度便可求出膨胀率：,式中：L沙层膨胀后厚度（cm）；L0沙层膨胀前厚度（cm）。,.,12,三、设备及用具1过滤装置1套。2浊度仪1台。3100mL烧杯2个，100ml比色管6个，取水样测浊度用。4塑料尺一条。,.,13,.,14,四、内容与步骤1.检查阀门保证所有阀门为全闭。2.打开阀门1、2、3、4、5、8，水泵接电，调节进口流量6L/min确保溢流口出水。调整出水口流量计使其分别在0.8L/min、1.0L/min、1.2L/min、1.4L/min、1.6L/min、1.8L/min稳定运行五分钟左右，取样、测量测压管液位、出水浊度。3.停止过滤，换清水。检查阀门，确保所有闸门为全闭。关闭测压管管夹。,.,15,.,16,4.量出滤层厚度L0。5.打开阀门1、3、4、6、7，水泵接电。慢慢打开阀门4，调节进水流量使滤料刚刚膨胀起来，待滤层表面稳定后，记录反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L1,测反冲洗出水浊度。继续调节阀门4，变化反冲洗流量，按以上步骤记录反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L2、L3（注意不能使滤料溢出滤池）。6.停止反冲洗，水泵断电，关闭阀门，结束实验。,.,17,2.反冲洗过程,将测量结果填入下表,.,18,五、注意事项1.反冲洗滤柱中的滤料时，不要使进水阀门开启过大，应缓慢打开以防滤料冲出柱外。2.反冲洗时，为了准确地量出沙层的厚度，一定要在沙面稳定后再测量。,.,19,六、成果整理1.过滤过程1）将过滤时所测流量、测压管水头损失填入下表；2）根据表中数据绘出流速v与水头损失h的关系曲线；3）绘制流速与出水浊度关系图。,.,20,七、思考题1滤层内有空气泡时对过滤、冲洗有何影响？2冲洗强度为何不宜过大？,.,21,实验三离子交换软化、除盐实验,一、目的1、加深对强酸性阳离子交换树脂交换容量的理解。2、掌握测定强酸性阳离子交换树脂交换容量的方法。3、了解并掌握离子交换法除盐实验装置的操作方法，加深对复床除盐基本理论的理解。,.,22,二、原理水中各种无机盐类经电离生成阳离子及阴离子，经过氢型离子交换树脂时，水中的阳离子被氢离子所取代，形成酸性水，酸性水经过氢氧型离子交换树脂时，水中的阴离子被氢氧根离子所取代，进入水中的氢离子与氢氧根离子组成水分予(H2O)，从而达到去除水中无机盐类的目的。水中所含阴、阳离子的多少，直接影响了溶液的导电性能，经过离子交换树脂处理的水中，因离子很少，导电率很小，电阻值很大。生产上常以水的电导率控制离子交换后的水质。氢型树脂失效后，用盐酸(HCl)或硫酸(H2S04)再生，氢氧型树脂失效后用烧碱(NaOH)液再生。,.,23,.,24,三、实验设备和材料1除盐装置1套；2PHS-25型酸度计1台；3DDS307型电导率仪1台；4100mL烧杯2个；5温度计1个。6.3%HCl、5%NaOH溶液。,.,25,四、内容与步骤1.熟悉实验装置，搞清楚每条管路，每个阀门的作用，保证所有阀门为全闭。测原水温度、电导率及pH值。2.打开1、3、5、7阀门，将蠕动泵进水口投入清水池，调节蠕动泵转速到20rpm，反洗阳床5分钟（此步骤最好用阴床出水），停泵，关闭所有阀门。先打开5、7阀门，再慢慢打开6阀门使水流出，直到阳床中的液面高出树脂层15cm为止，关闭所有阀门。3.打开1、2、5、6阀门，将蠕动泵进水口投入酸池，调节蠕动泵转速到20rpm，使3%的HCl溶液流过阳床，进行阳床再生。20分钟后停止进水，保持阀门开闭不变。,.,26,4.将蠕动泵进水口投入进水池，调节蠕动泵转速到50rpm，用清水淋洗阳床。测6阀门出水pH，直到pH为2.5-4之间为止。停泵，关闭6阀门。5.打开11、12、15阀门，调节蠕动泵转速到10rpm，反洗阴床5分钟，停泵，关闭11阀门。慢慢打开13阀门使水流出，直到阴床中的液面高出树脂层15cm为止，关闭所有阀门。6.打开1、3、10、8、12、13阀门，将蠕动泵进水口投入碱池，调节蠕动泵转速到20rpm，使5%的NaOH溶液流过阴床，进行阴床再生。20分钟后停止进水，关闭所有阀门。打开阀门1、3、6用原水清洗管路，然后再关闭所有阀门。,.,27,7.打开1、2、5、10、8、12、14阀门，将蠕动泵进水口投入进水池，保持蠕动泵转速20rpm不变淋洗阴床15min。调节蠕动泵转速到120rpm，测14阀门出水，直到出水电导率小于200S/cm。8.开始除盐实验。保持阀门开启顺序不变，调整蠕动泵转速分别为70、90rpm，每种转速运行5分钟，测14阀出水电导率及pH。9.结束实验。注意：步骤6、7之间由于管路内有碱液，应打开阀门1、3、6用原水清洗管路。,.,28,五、成果整理1、把实验所测数据填入下表查蠕动泵转速流量图求得蠕动泵转速分别为20、40、50、70、90、120rpm时流量，并根据，s=.r2（r=0.0125m为交换柱内径）求得交换柱水流速度。,.,29,.,30,六、思考题1水流流速对离子交换运行结果的影响。2强碱阴离子交换床为何一般都设置在强酸阳离子交换床的后面。3.试述离子交换柱再生效果的影响因素。,.,31,实验四颗粒自由沉淀实验,一、目的通过沉淀实验，熟悉沉淀类型及各自特点，掌握沉淀曲线测试与绘制方法。,.,32,二、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(斯笃克斯)公式。悬浮物浓度不太高，一般在600700mg/L以下的絮状颗粒的沉淀属于絮凝沉淀，沉淀过程中由于颗粒相互碰撞，凝聚变大，沉速不断加大，因此颗粒沉速实际上是一变速。浓度大于某值的高浓度水，颗粒的下沉均表现为浑浊液面的整体下沉。这与自由沉淀、絮凝沉淀完全不同，后两者研究的都是一个颗粒沉淀时的运动变化特点，（考虑的是悬浮物个体），而对成层沉淀的研究却是针对悬浮物整体，即整个浑液面的沉淀变化过程。成层沉淀时颗粒间相互位置保持不变，颗粒下沉速度即为浑液面等速下沉速度。,.,33,该速度与原水浓度、悬浮物性质等有关而与沉淀深度无关。但沉淀有效水深影响变浓区沉速和压缩区压实程度。为了研究浓缩，提供从浓缩角度设计澄清浓缩池所必需的参数，应考虑沉降柱的有效水深。此外，高浓度水沉淀过程中，器壁效应更为突出，为了能真实地反映客观实际状态，沉淀柱直径一般要200mm，而且柱内还应装有慢速搅拌装置，以消除器壁效应和模拟沉淀池内刮泥机的作用。,.,34,三.试验设备材料1.沉淀用有机玻璃柱，内径d=150mm，高H=1600mm，内设搅拌装置转速1rpm，上设溢流管、取样口、进水管及放空管；2.配水系统一套（每套系统为两套沉淀装置供水），包括小车、污泥泵、水箱等；3.计量水深用标尺、计时用秒表；4.悬浮物定量分析用电子天平、定量滤纸、称量瓶、烘箱、抽滤装置、干燥器等装置；5.取样用100ml比色管、100ml量筒、瓷盘等。,.,35,四试验方法和步骤1.检查沉淀装置连接情况、保证各个阀门完全闭合；各种用具是否齐全。2.打开阀门1、3，水泵接电，使水箱中污水在自循环条件下混合均匀；取水箱水样测悬浮物浓度C0。3.启动搅拌器控制转速为1rpm；打开阀门2、4，慢速关小阀门3，使沉淀柱进水速度均匀；待沉淀柱水位达到溢流管时依次关闭阀门2、4，并开始记录时间。4.在开始后0、5、10、20、30、60min时分别在1号取样口取样100ml，测悬浮物浓度。同时观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。,.,36,5.悬浮物测定方法：1将定量滤纸置于称量瓶内烘至恒重W1；2将抽滤水样后滤纸放入称量瓶中，烘至恒重W2；3悬浮物浓度,.,37,.,38,五注意事项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取样时，先排除管中积水而后取样（排出20ml左右），每次取样100mL。,.,39,六、成果整理1.在格纸上绘制u-p关系曲线；2.利用图解法列表，计算不同沉速时悬浮物去除率E（记入表3）。试验日期：水样性质及来源：沉淀柱内经：150mm柱高：H=1600mm有效高度h=1200mm水温：C每次取样体积V=100ml原水悬浮物浓度:C0=mg/,.,40,.,41,.,42,.,43,七、思考题1若按计算不同沉淀时间t的沉淀效率E有何不妥?此时试验方法应如何改变。,.,44,实验五曝气充氧实验,一、目的1、加深理解曝气充氧的机理及影响因素；2、了解掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法；3、测定几种不同形式的曝气设备氧的总转移系数KLa，氧的利用率EA动力效率Ep等，并进行比较。,.,45,二、实验原理,曝气是人为地通过一些设备加速向水中传递的过程，常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪一种曝气设备，其充氧过程均属于传质过程，氧传递机理为双膜理论，如图所示，在氧传递过程中，阻力主要来自液膜，氧传递基本方程为：,.,46,由于液膜厚度YL和液体流态有关，而且实验中无法测定与计算，同样气液接触面积A的大小也无法测定与计算，故用氧总转移系数KLa代替。将上式积分整理后得曝气设备氧总转移系数KLa计算式:,.,47,由上式中可见，氧总转移系数KLa是指在单位传质推动力的作用下，在单位时间内向单位曝气液体中充入的氧量。它的倒数1/KLa单位是时间，表示将满池水从溶解氧为零充到饱和值时所用时间，因此KLa是反映氧传递速率的一个重要指标，影响氧传递速率KLa得因素很多，除了曝气设备本身结构尺寸，运行条件之外，还与水质水温等有关。为了进行互相比较，以及向设计、使用部门提供产品性能，故产品给出的充氧性能均为清水，标准状态下，即清水（一般多为自来水）一个大气压20下的充氧性能。除氧总转移系数KLa外，常用指标还有充氧能力Qc和氧利用率。,.,48,三、设备及用具,1、模型曝气池2、泵型叶轮3、电动机4、温压电源5、溶解氧探头6、溶解氧仪,.,49,四、步骤及记录,1、自吸式射流曝气设备清水充氧实验步骤（1）测定曝气池中水的体积，取水样测定水中的溶解氧值，并计算池内溶解氧含量G=DOV。（2）计算投药量1）脱氧剂采用结晶亚硫酸钠根据2NaSO3+O2=2NaSO4则每次投药量g=(1.11.5)8G，2）催化剂采用氯化钴，投加浓度为0.1mg/L,将称得的药剂用温水化开，由池顶倒入池内，约10min，测水中溶解氧。（3）当池内水脱氧至零后，打开回水阀门和放气阀门，关闭水泵出水阀门，启动水泵，开始正常曝气，曝气每隔1min（前3个间隔）和0.5min（后几个间隔）取样现场测定DO值，直至DO为95的饱和值为止或15个样以上为止。,.,50,2、鼓风曝气清水充氧实验步骤（1）测定曝气池中水的体积，取水样测定水中的溶解氧值，并计算池内溶解氧含量G=DOV。（2）计算投药量1）脱氧剂采用结晶亚硫酸钠根据2NaSO3+O2=2NaSO4则每次投药量g=(1.11.5)8G，2）催化剂采用氯化钴，投加浓度为0.1mg/L,将称得的药剂用温水化开，由池顶倒入池内，约10min，测水中溶解氧。（3）当池内水脱氧至零后，打开回水阀门和放气阀门，关闭水泵出水阀门，启动水泵，开始正常曝气，曝气每隔1min（前3个间隔）和0.5min（后几个间隔）取样现场测定DO值，直至DO为95的饱和值为止或15个样以上为止。,.,51,五、成果整理,1、计算氧总转移系数Kla2、充氧能力EL3、动力效率Ep,.,52,实验六塔式生物滤池实验,一、目的1、了解塔式生物滤池的构造及工作原理。2、通过实验加深对生物膜法处理污水机理和特征的认识。,.,53,二、原理,塔式生物滤池是污水生物处理方法中生物膜法的一种形式，是生物滤池的一种变形。其特点是：塔体高占地面积小、污水处理量大、自然通风能力强、供氧充分、运行费用低、容积负荷高、抗有机物冲击负荷和毒性物质能力强、污泥量少。但其缺点是有机物去除率低、基建投资较大。,.,54,三.、设备及用具,1、塔式生物滤池实验装置一套。2、贮水箱3、水泵4、转子流量计5、沉淀池6、温度计、PH试纸7、COD测定仪或测定装置和相关药剂。,.,55,.,56,四、步骤及记录,1、生物膜的培养。约需1530d。2、计算确定塔式生物滤池的容积负荷率，启动水泵将原水通过塔顶布水管喷洒到塔内填料上。3、系统运行稳定后测定水温，pH值，进、出水COD。4、实验数据记录在表4-30内。,.,57,五、成活整理,计算在给定条件下塔式生物滤池有机物去除率：式中Sa进水有机物浓度，mg/LSe-出水有机物浓度，mg/L,.,58,六、思考题,1、生物膜法与活性污泥法有哪些区别。2、简述塔式生物滤池净化污水的原理及过程。3、讲述塔式生物滤池的构造及工艺上的特点。,.,59,一、实验目的1加深对厌氧生物处理的理解。2测定污泥在消化过程中的总去除率。3计算并绘制时间与产气量（占总量的）的关系曲线。,实验七污水、污泥厌氧消化实验,.,60,二、原理,污水处理厂中沉淀池所产生的污泥需要处理。一般多采用消化法。厌氧消化过程与好氧过程有明显的差别。厌氧消化过程的反应速率明显的低于好氧过程。有机废物的降解的方式也不相同。厌氧降解过程则分为两各阶段。首先由产酸细菌将有机物转化为有机酸。再由甲烷细菌将有机酸转化为CO2、CH4等，保持这两类细菌在数量上的平均是非常重要的。,.,61,三、设备及用具,.,62,四、步骤及记录,1测定新鲜污泥和熟污泥的挥发固体量（MLVSS）；2取3L混合污泥，混合必1：3，即熟污泥一份，新鲜污泥3份（按挥发固体量之比，或按污泥干重之比）；3测定混合污泥的pH值及含水率；4将混合污泥装入消化瓶，放入玻璃恒温水浴槽中，保持选定的温度（采用中温发酵为33），高温发酵为50）；,.,63,5调整水温瓶的高低，记录气体容量管中水面的位置；（1）每日记录气体的产量，并摇动消化瓶2次，使污泥均匀表层不结；（2）气体容量管中的水位若降得很低，可将消化气排放一部分使水位上升，但需计算排放得气体的数量；（3）开始时每日测污泥的pH值，以后pH值变化不大时，可酌情隔数日测定一次；（4）培养数日后，可测定所产生气体中CH4和CO2的含量百分数，其后每隔5日测定一次；（5）培养到基本不再产生气体（一般为50-70天）从消化瓶中取泥样，测定其MLVSS，含水率及pH，观察其颜色及臭味,.,64,五成果整理（1）计算污泥中挥发性固体的总去除率。（2）计算并绘制消化时间与产气量（占总量的）的关系曲线。（3）分析：A.接种和不接种熟污泥；B.不同消化温度；C.调节和不调节pH值等不同运行条件对污泥厌氧消化的影响。,.,65,实验八污泥比阻测定实验,一、目的1、进一步加深理解污泥比阻的概念。2、评价污泥脱水性能。3、选择污泥脱水的药剂种类、浓度、投药量。,.,66,二、原理,污泥经重力浓缩或消化后，含水率约在97%左右，体积不大便于运输。因此一般多采用机械脱水，以减小污泥体积。影响污泥脱水的因素较多，经过实验推导出过滤基本方程式：公式给出了在一定压力的条件下过滤，滤液的体积V与时间t的函数关系，指出了过滤面积A、压力P、污泥性能、r值等对过滤的影响。,.,67,三、设备及用具1、实验装置如图4-59所示。2、水分快速测定仪3、秒表、滤纸。4、烘箱5、FeCl3、FeSO4、Al(SO4)3混凝剂。,.,68,四、步骤及记录,1、准备待测污泥。2、按表4-36所给出的因素、水平表，安排污泥比阻实验。3、按正交表给出的实验内容进行污泥比阻测定。1）测定污泥含水率，求其污泥浓度。2）布氏漏斗中放置滤纸，用水喷湿。开动真空泵，确定设备密封。,.,69,3）把100ml调节好的泥样倒入漏斗，再次开动真空泵，使污泥在一定条件下过滤脱水。4）记录不同过滤时间t的滤液体积V值。5）记录当过滤到泥面出现龟裂，或滤液达到85ml时，所需要的时间t。此指标也可以用来衡量污泥过滤性能的好坏。6）测定滤饼浓度。7）记录如表4-37所列。,.,70,五、成果整理1、将实验记录进行整理，t与t/V相对应。2、以V为横坐标，以t/V为纵坐标，求b。3、根据求值。4、求各组污泥比阻值。5、对正交实验结果进行直观分析与方差分析，找出影响的主要因素和较佳条件。,.,71,六、思考题,判断活性污泥、消化污泥脱水性能的好坏，分析其原因。,.,72,实验九气浮试验,实验目的了解和掌握气浮净水方法的原理及其工艺流程了解气浮法设计参数，掌握最佳反应条件,.,73,二、原理气浮法就是使空气以微小气泡的形式出现于水中并慢慢自下而上地上升，在上升过程中，气泡与水中污染物质接触，并把污染物质黏附于气泡上（或气泡附于污染物上），从而形成密度小于水的气水结合物浮升到水面，使污染物质从水中分离出去。,.,74,三、设备及用具接触气浮反应器TA2I程控混凝试验搅拌仪一台搅拌桨一个10ml移液管1根1000ml量筒1个10mg/ml聚合氯化铝溶液1瓶HACH2100N浊度仪一台,.,75,四、内容与步骤测量并记录原水浊度。用1000ml量筒量取2L原水置于反应器中，盖好搅拌桨。启动程控搅拌仪，编程序（快速搅拌500rpm、0.5min；一级反应155rpm、3min；二级反应47rpm、3min；进溶气水20rpm、1min；静置0rpm、5min）并储存。用移液管向反应器中加入4ml聚合氯化铝溶液。运行程序，在进溶气水阶段拧开阀门，使溶气水均匀地进入反应器（速度400ml/min），分别设计进水量为0、5%、10%、15%（即进水时间分别为0、15、30、45S）注意观察絮体形成、并大、上升的过程。6.程序运行结束后，由取样口取样测量出水浊度，并记入表中。,.,76,五、注意事项取原水及混凝剂时，在量取之前要先搅拌均匀进溶气水时要保证均匀进水，尽量不要在进水过程中改动进水流量。,.,77,六、数据整理,.,78,七、思考题气浮法与沉淀法有什么相同之处？有什么不同之处？试述影响混凝气浮工艺的主要因素