实验指导书(含仿真实验共23个).

1、目录 实验一混凝实验1 实验二自由沉淀实验 4 实验三絮凝沉淀实验 7 实验四成层沉淀实验 10 实验五斜板沉淀实验 11 实验六水力循环澄清实验 13 实验七加压溶气气浮实验 15 实验八重力无阀滤池实验 18 实验九虹吸滤池实验20 实验十过滤与反冲洗实验 22 实验十一五塔式离子交换系统的运行实验 1 实验十二活性污泥沉降性能测定 5 实验十三曝气设备清水充氧性能测定 7 实验十四SBR法计算机自动控制系统实验 10 实验十五五阶曝气降解有机物实验 12 实验十六生物转盘实验 14 仿真实验一 混凝实验 16 仿真实验二 自由沉淀实验 19 仿真实验三过滤实验 22 仿真实验四气浮实验

2、27 仿真实验五活性污泥实验 30 仿真实验六 曝气充氧实验 35 仿真实习 污水处理厂运行操作 38 I 实验一 混凝实验 、 实验目的 1）确定某水样在一定条件下的最佳混凝工艺条件； 2）观察絮凝体的形成过程和混凝沉淀效果，加深对混凝理论的理解； 3）了解影响混凝效率的有关因素。 二、 实验原理与实验方法 混凝阶段所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体杂质。混凝过程的完善程度对后 续处理，如沉淀、过滤影响很大，所以，它是水处理工艺中十分重要的一个环节。天然 水和印染废水等原水中存在着大量悬浮物，且形态各异，有些大颗粒悬浮物可在自身重 力作用下沉降；而较小悬浮物和胶体颗粒，靠自然沉降是不能除去

3、的，这是使水产生浑 浊的一个重要原因。 水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒， 胶粒间存在着静电斥力、 胶粒的布朗运动、胶粒表面的水化作用等，使胶粒具有分散稳定性，其中以静电斥力影 响最大。若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结和沉降。压缩胶 团的扩散层，使电位转变为不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚。水化膜中的水分子 与胶粒有固定联系， 具有弹性较高的粘度， 把这些水分子排挤出去需要克服特殊的阻力， 这种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。若投加混凝剂降低 E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（直接加入水中的高 分子物质一般具有链状结

4、构），在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用，即使 E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。 消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。 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，因混凝剂的种类较多，例如，有机混 凝剂、无机混凝剂、人工合成混凝剂（阴离子型、阳离子型、非离子型） 、天然高分子 混凝剂（淀粉、树胶、动物胶）等，所以，混凝条件也很难确定；要选定某种混凝剂的 投加量，还需考虑pH值的影响，如pH值过低（小于

5、4）则所投的混凝剂的水解受到限 制，其主要产物中没有足够的羟基（0H）进行桥联作用，也就不容易生成高分子物质， 絮凝作用较差； 如果 pH 值过高（大于 9时），它又会出现溶解生成带负电荷的络合离子 而不能很好地发挥混凝作用的情况。由于原水的水质复杂，影响因素多，故在混凝过程 中，对于混凝剂品种的选用和最佳投药量的决定，必须依靠原水混凝实验来决定。混凝 实验目的即在于利用少量原水，少量药剂，并模拟生产中的混凝处理过程，解决上述问 题，提供设计及生产上的依据。 另外，加了混凝剂的胶体颗粒，在逐步形成大的絮凝体过程中，会受到一些外界因 素影响，如水流速度（搅拌速度） 、pH 值及沉淀时间等等，所以

6、，相关因素也需要加以 考虑。由于实验条件有限，在此，搅拌速度及沉淀时间拟定，不加考虑。 实验设备是一台具有六个转杆的同步变速搅拌机，由调压变压器实现无级变速。实 验时用六个烧杯盛等量水样，分别加入不同用量的药剂，经快速搅拌及沉淀，比较不同 烧杯中水样的处理效果，由于六个水样系在完全相同的条件下混凝的，所以它们之间效 果的差异，经过分析比较就可以决定最佳投药量。改变搅拌机的转速及控制搅拌时间， 可以达到模拟水处理厂的混凝过程。因此，所得的剂量即为接近水处理厂生产运转中最 佳的投药量。 、 实验仪器设备及药品 1) 六联搅拌器 1 台 2) 光电浊度仪 1 台 3) 酸度计 1 台 4) 烧杯 1

7、000ml，500ml ，200ml 各 6 个 5) 移液管 1ml，2ml，5ml，10ml 各 4 支 6) 注射针筒 50ml 2 支 7) 温度计 1 支 (8) 10g/l 硫酸铝(AI2 (SO4) 3 18H0)溶液 (9) 10g/I 三氯化铁(FeCI 3 6H0)溶液 10) 10%盐酸溶液 11 ) 10%氢氧化钠溶液 12) 1mg/I 聚丙烯酰胺溶液 四、实验操作步骤 1 混凝剂的确定 在硫酸铝、 三氯化铁、聚丙烯酰胺三种混凝剂中， 确定一种最佳混凝效果的混凝剂。 ( 1 ) 确定原水特征，即测定原水的浊度、温度、 pH 值，记录在表 1 中； ( 2) 将各装有

8、200mI 原水水样的 6 个 500mI 烧杯置于混凝仪上； (3) 6 个烧杯分三组，每组加入 FeCI3、AI2(SO4) 3、聚丙烯酰胺中一种， 每次加 0.5mI ， 同时进行搅拌(中速约150r/min , 5min),直到其中一个试样出现矶花，这时记 录下每个试样中混凝剂的投加量，记录在表 1 中； ( 4) 停止搅拌，静止 10min； (5) 用 50mI 注射针筒抽取上清液，用浊度仪测出三个水样的浊度，每个水样测 3 次， 记录在表 1 中； (6) 根据测得的浊度确定出最佳混凝剂。 2 确定混凝剂的最佳投量 (1) 将各装有 800mI 原水水样的 6 个 1000mI

9、烧杯置于混凝仪上； (2) 采用步骤1中选定的最佳混凝剂，按不同的投量(依次按25% 100%勺剂量)分别 加入到 800mI 原水样中，利用均分法确定此组实验的 6 个水样的混凝剂投加量， 记录在表 2 中； (3) 启动搅拌机，快速(约 300r/min )搅拌 0.5min ，中速(约 150r/min )搅拌 5min， 慢速(约 70r/min )搅拌 10min； (4) 搅拌时注意观察“矶花”的形成过程、大小及密实程度； (5) 停止搅拌，静止沉淀10min,然后用50ml注射针筒分别抽出6个烧杯中的上清液， 用浊度仪测定水的剩余浊度，每个水样测3次，记录在表 2 中。 3 最佳

10、 pH 值的确定 (1) 将各装有 800ml 原水水样的 6 个 1000ml 烧杯置于混凝仪上； (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, 1.0mlHCI，再向4#、5、6#装有原水的烧杯中，分别加入 0.2ml, 0.7ml, 1.2mlNaOH； (3) 启动搅拌机，快速(约300r/min)搅拌0.5min，随后停机，从每只烧杯中取 50ml 水样，依次用酸度计测定各水样的 pH 值，记录在表 3中； （4） 用移液管依次向装有原水烧杯中加入相同剂量的混凝剂，投加剂量按步骤2中得 出的最佳投加量确定； （5）

11、启动搅拌机，快速（约 300r/min）搅拌0.5min，中速（约150r/min）搅拌10min， 慢速（约70r/min ）搅拌10min，停机； （6）静止10min，用50ml注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽3次约150ml）放入200ml 烧杯中，同时用浊度仪测定剩余水的浊度，每个水样测3次，记录在表3中。 五、数据记录及整理 表1原始数据及三种混凝剂浊度测定记录表 项目 原水混浊度： 原水温度： 原水pH值： 混凝剂名称 Al 2 ( SO4) 3 FeCb 聚丙烯酰胺 矶花形成时投混凝剂量 /ml 1 1 1 剩余混浊度 2 2 2 / () 3 3 3 平均 平均 平均 表2某

12、一种混凝剂投加量的最佳选择 水样编号 1 2 3 4 5 6 混凝剂投加量/ml 1 剩余混浊度 2 / () 3 平均 表3 pH最佳值的选择 水样编号 1 2 3 4 5 6 投加10%的HCI/ml 2.5 1.5 1.0 投加10%的NaOH /ml 0.2 0.7 1.2 pH 混凝剂投加量/ml 1 剩余混浊度 2 () 3 平均 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）为什么投加最大药量时，混凝效果不一定？ （3）根据实验结果，与水处理实际设备比较有哪些差别？如何改进？ （4）pH值有什么影响？ 实验二自由沉淀实验 、实验目的

13、（1）通过实验加深对自由沉淀的概念、特点及规律的理解； （2）掌握颗粒自由沉淀实验方法，能对实验数据进行分析、整理、计算并绘制沉降曲 线。 （3）求出指定沉淀时间的总沉降率。 二、实验原理与实验方法 沉淀是借重力从液体中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四类。 颗粒的自由沉淀指的是颗粒在沉淀的过程中，颗粒之间不互相干扰、碰撞，呈单颗 粒状态，各自独立的完成的沉淀过程。自由沉淀有两个含义：（1）颗粒沉淀过程中不受 器壁干扰影响；（2）颗粒沉降时，不受其他颗粒的影响。当颗粒与器壁的距离大于50d （d为颗粒的直径）时就不受

14、器壁的干扰。当污泥浓度小于5000mg/l时就可假设颗粒之 间不会产生干扰。 颗粒在沉砂池中的沉淀以及底浓度污水在初沉池中的沉降过程均是自由沉淀。自由 沉淀过程可以由斯笃克斯公式（stokes）进行描述。但对沉淀的效果、特性的研究，通 常要通过沉淀实验来实现。 实验在沉淀柱（见图1）中进行。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，将已知悬浮物浓度 Co的水样注入沉淀柱，取样口上水深为 ho,在搅拌 均匀后开始沉淀实验，并开始计时，经沉淀时间 tl, t2,ti从取样口取一定体积水样， 分别记下取样口高度h，分析各水样的悬浮物浓度 Ci, C2,，Ci，从而通过公式计算 颗粒的

15、去除百分率。 x 100% Co 式中n 颗粒被去掉百分率； Co, Ci原水、t时刻悬浮物质量浓度(mg/l) 同时计算 c P=_L x 100% Co 式中Co, Ci同上； p称为悬浮物剩余百分数 通过下式计算沉淀速率，即 u=h0 x 10 ti60 式中 u沉淀速率(mm/s); ho取样口高度(cm)； ti沉淀时间(min) 、实验仪器设备及药品 (1) 沉淀装置(沉淀柱，储水箱，水泵) 秒表 (3) 分析天平 恒温烘箱 (5) 干燥器 (6) 小烧杯100ml 9个 量筒100ml 4个 (8) 定量滤纸若干 (9) 漏斗9个 (10) 玻璃棒若干 四、实验操作步骤 (1)

16、称量已烘干并恒温的小烧杯和滤纸重量； (2) 将实验用水倒入水池中，用机械搅拌装置将水样搅拌，数分钟后开启阀门向沉淀 柱中注入水样； (3) 同时用量筒取样约100ml，记录所取原水样体积，移入小烧杯，过滤、烘干、称 量。计算原水悬浮物浓度并记为 Co； (4) 当水升到所需高度时关闭阀门，开动秒表开始计时，当时间为1min,5min,10min， 15min，20min，40min，60min，120min 时，在取样口取出约 100ml 水样，在每 次取样后记录水样准确体积和取样口上水面高h;观察水样沉降变化； (5) 用第3步方法测出每次水样的悬浮物浓度，记入表 1。 五、实验数据及结果

17、整理 (1) 描述水样沉降变化； （2）计算悬浮物去除率n，剩余率P,及沉淀速率u,并填入表2； （3）绘制n T （去除率一沉淀历时）、P u （剩余率一沉淀速率）曲线 表1颗粒自由沉淀实验记录 静沉时 间 min 滤纸+ 杯+样 重mg 小烧杯 + 滤纸 mg 水样SS 重g 取样体 积ml 悬浮物浓度mg/l 取样口 上水深 mm C C 0 （初始） 1 5 10 15 20 40 60 120 表2 剩余率及沉淀速度数据 静沉时间 min 去除率n % 剩余率P % 沉淀速度u mm/s 1 5 10 15 20 40 60 90 六、思考题 自由沉淀中颗粒沉速与絮凝沉淀中颗粒沉速有

18、什么区别? 实验三絮凝沉淀实验 、实验目的 (1) 掌握絮凝沉淀的实验方法； (2) 加深对絮凝沉淀概念、特点及规律的理解; (3) 利用实验数据绘制絮凝沉淀曲线。 二、实验原理 悬浮固体的絮凝沉淀也称悬浮固体的干涉沉淀，它是指当悬浮物浓度在 600700mg/l以下时，在沉淀过程中悬浮固体之间可能会互相碰撞产生絮凝作用，使絮 体的粒径和质量逐渐加大，沉淀速度不断加快的一种颗粒的沉降。所以，絮凝沉淀实际 上是变速运动，故实际沉速很难用理论公式计算，对它的研究主要采取实验的方式。在 实验中我们所说絮凝沉淀的沉速指的也是絮体的平均沉淀速度，絮凝沉淀实验可以在沉 淀柱中进行。 】一溢流帕2取样蹲门;

19、4水泵;K 拌軸6-水箱;丁一电机沉谨柱 13 实验装置(见图2)可由56个直径150200mm高为2.02.5m的沉淀柱组成，每 个沉淀柱在高度方向每隔500600mm开设一个取样口，沉淀柱上共设 4个取样口，沉 淀柱上部设有4个取样口。将已知悬浮物浓度 C0及水温的水样注入沉淀柱，搅拌均匀 后，开始计时，间隔一定时间，女口 20min，40min，60min分别在一个沉淀柱的每个取 样口同时取样50100ml测各水样的悬浮物浓度，并利用下式计算各水样的去除率，即 c。- C Co x 100% (1) 并由计算出的数据绘制出絮凝沉淀等去除率曲线，即在以取样口高度(m)为纵坐 标，以取样的时

20、间(min )为横坐标，建立直角坐标系，将同一沉淀时间，不同深度的 去除率标于其上，然后把去除率相等的各点连成去除率相等的各点连成等去除率曲线。 、 实验仪器设备及药品 1) 絮凝沉淀装置(沉淀柱,储水箱,水泵) 2) 分析天平 3) 100ml小烧杯26个 4) 定量滤纸 5) 恒温烘箱 6) 100ml 量筒 6 个 7) 漏斗 14 个、漏斗架 8) 干燥器 9) 污水水样 四、实验操作步骤 (1) 在水箱中装好水样并将水样搅拌均匀。测原水样悬浮物浓度(SS 值)并记为 C0； (2) 开启水泵及沉淀柱进水阀门，依次向沉淀柱中注入水样。当水位达到溢流孔时， 停止进水，并开始记时； (3)

21、 6 根沉淀柱沉淀时间分别为 20min, 40min, 60min, 80min, 100min, 120min,当 达到时间后，同时在这个沉淀柱的每个取样口取样100ml； ( 4)测定水样的悬浮物浓度 SS 值。 五、实验数据及结果整理 ( 1 )将测得数据填入表 1 。 (2) 根据式(1)计算各取样点悬浮物去除率n，将计算结果填入表2。 (3) 在坐标轴上以沉淀时间 t 为横坐标, 以深度为纵坐标,建立直角坐标系,并将各取 样点的去除率填在坐标上。 (4) 在( 2)的基础上,绘制絮凝沉淀(等去除率)曲线,注意n 最好以 5%或 10%为 一间距，女口 20%, 25%。 六、思考题

22、 实际工程中颗粒在哪些构筑物中属于絮凝沉淀。 表1悬浮物浓度实验数据记录 沉淀 柱号 沉淀 时间 /mi n 取样点 编号 称量 瓶号 称量瓶+ 滤纸 /g 取样 体积 /ml 瓶纸 +SS 重/g 水样 SS重 /g 悬浮物 浓度/ （mg/l） 取样 口高 度/cm 原水 0 1 20 1-1 1-2 1-3 1-4 2 40 2-1 2-2 2-3 2-4 3 60 3-1 3-2 3-3 3-4 4 80 4-1 4-2 4-3 4-4 5 100 5-1 5-2 5-3 5-4 6 120 6-1 6-2 6-3 6-4 表2悬浮物去除率n计算数据 号 高度、间 1 2 3 4 5

23、6 20min 40 min 60 min 80 min 100 min 120 min 0.5m 1.0m 1.5m 2.0m 实验四成层沉淀实验 、实验目的 (1) 加深对成层沉淀的特点，基本概念，以及沉淀规律的理解； (2) 加深理解静沉实验在沉淀单元操作中的重要性； (3) 通过实验获的某种污水静沉曲线，为设计澄清浓缩池提供必要的设计参数 二、实验原理与实验方法 浓度大于某值的高浓度水，不论其颗粒性质如何，颗粒的下沉均表现为浑液面的整 体下沉，即成层沉淀。成层沉淀时颗粒间的相互位置保持不变，颗粒的下沉速度即为浑 度面等速下沉速度。该速度与原水浓度、悬浮物性质有关，而与沉淀深度无关。但沉

24、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 池所必需的参数，应考虑沉淀柱的有效水深。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，沉淀柱直径一般要大于200m m,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。 成层沉淀实验是在静止状态下研究浑液面高度随沉淀时间的变化规律。以浑液面高 度为纵轴，以沉淀时间为横轴，所绘得的H-t曲线，称为成层沉淀曲线，它是求二次沉 淀池断面面积设计参数的基础资料。取 H-t的直线段，求斜率，可得沉降速度 U。 三、实验仪器设备及药品 (1) 成层沉淀装置 (2) 100

25、ml量筒、玻璃漏斗、滤纸、秒表、米尺、分析天平、干燥器、烘箱等 (3) 水样 四、实验操作步骤 (1) 取实验水样搅拌均匀，测其浓度。 (2) 向沉淀柱进水，当水位升到一定高度时停止进水，同时开始记时。 (3) 仔细观察，记录浑液面出现的时间，浑液面沉淀初期(开始 10min内)以1min为 间隔，以后以5min为间隔，记录浑液面的高度，直至沉降结束。 (4) 配制不同浓度的混合液重复上述实验，一般6次以上。配制混合液的浓度在1.5-10g/l 间。 五、数据记录及整理 成层沉淀实验记录 沉淀时间(min) 浑液面高 度(cm) 1#沉淀柱 2#沉淀柱 (1) 以沉淀时间为横坐标，沉淀高度为纵

26、坐标，绘H-t关系曲线。 (2) 取Ht直线段，求斜率，则可得沉降速度 U。 (3) 以混合液浓度为横坐标，沉降速度为纵坐标，绘U-C关系曲线 六、思考题 实验五斜板沉淀实验 一、实验目的 (1) 通过模型的模拟试验，进一步了解斜板沉淀池的构造及工作原理。 (2) 掌握斜板沉淀池的运行操作方法。 (3) 了解斜板沉淀池运行的影响因素。 二、实验原理 斜板沉淀池是由与水平面成一定角度(一般60左右)的众多斜板放置于沉淀池中 构成的，其中的水流方向从下向上流动或从上向下或水平方向流动，颗粒则沉淀于斜板 底部，当颗粒累积到一定程度时，便自动滑下。 斜板沉淀池在不改变有效容积的情况下，可以增加沉淀面积

27、，提高颗粒的去除效率，将板与水 平面搁置到一定角度放置有利于排泥，因而斜板沉淀池在生产实践中有较高的应用价值。 斜板沉淀池一般由清水区(集水分流)、斜板区、配水区、积沉区几个部分组成，在工艺方面有 以下特征：沉淀效率高；停留时间短；占地面积省；建设费用较高。 本实验采用了双向流斜板沉淀模型装置，即同向流、异向流斜板沉淀池。 斜板沉淀池在运行时，首先开启水泵，原水流入进水管，接着进入在斜板沉淀池顶 部中间的穿孔配水管，然后下向流穿过一组斜板到达沉淀池底部的连通空间，流向沉淀 池的两侧，随后上向流分别流经两侧的斜板区，污泥在斜板上沉积，最后滑下池底，由 穿孔排泥管定期排放，而清水则在沉淀池顶部的穿

28、孔集水槽汇集，然后由出水管输出。 三、实验设备及仪器 (1) 斜板沉淀池模型； (2) 水泵(一台) (3) 浊度计(一台) (4) 酸度计(一台) (5) 投药设备(一台) (6) 温度计(一支) (7) 烧杯(200ml 3 5 支) 四、实验用试剂 混凝剂：FeCb 6H2O AI2 (SQ) 3 18H2O 五、实验操作步骤 (1) 用清水注满沉淀池，检查是否漏水，水泵与阀门等是否正常完好。 (2) 一切正常后，测量原水PH温度、浊度，并记录表1中。 (3) 然后将混凝剂投入原水，使水出现矶花。 (4) 将混凝后的水样用泵打入沉淀池中，先将其流量控制在400I/h左右，如果进 行自由沉

29、淀的实验，可以直接进水。 (5) 根据400l/h流量的试验情况，分别加大和减小进水流量，测定不同负荷下进 出水的浊度，记录在表1中，并计算去除率。 (6) 定期从污泥斗排泥。 (7) 也可以用不同的原水或混凝剂，以及混凝剂的不同投加量来进行测定其去除 率。 六、实验数据及结果整理 (1) 根据测得的进出水浊度计算去除率。 (2) 将实验中测得的各个技术指标填入表1中。 表1实验记录表 序 号 原水 投药 浊度 水温/C 流量/ (l/h) 名称 投药量/ (mg/l) 进水 出水 去除率/% 1 2 3 4 5 七、 思考题 (1) 斜板沉淀池与其他沉淀池相比较有什么样的优点? (2) 双向

30、流斜板沉淀池的运行方式是怎样的？ 实验六水力循环澄清实验 一、实验目的： (1) 通过实验，进一步了解水力循环澄清池的构造及工作原理。 (2) 观察矶花及悬浮层的形成，了解其作用及特点。 (3) 掌握水力循环澄清池运行的工艺流程及操作方法。 二、实验原理： 水力循环澄清池是利用水力抽升使池中泥渣得以循环回流，其原理是带有一定压力 的原水(投加混凝剂后)的高速通过水射器喷咀，在水射器喉管周围形成真空，从而将 24倍于原水的回流泥渣吸入喉管，并与之充分混合。回流泥渣和原水的充分接触反应， 大大加强了颗粒间的吸附作用，加速了絮凝，从而使原水获得较好的澄清。 在水力循环澄清池中，原水从池底流入，经喷嘴

31、高速喷入喉管，利用在喉管下部喇 叭口附近造成真空而吸入回流泥渣，原水与回流泥渣在喉管中剧烈混合后，被送入第一 反应室和第二反应室；从第二反应室流出的泥水混合液，在分离室中进行泥水分离，清 水向上，泥渣则一部分进入泥渣浓缩室，一部分被吸入喉管重新循环，如此周而复始。 原水流量与泥渣回流量之比，一般为1: (24)。喉管和喇叭的高低可用池底的升降阀进 行调节。 三、工艺构造特点： (1) 聚凝效果好。大量高浓度的回流泥渣与加过混凝剂的原水中的杂质颗粒具有 更多的接触机会，且二者粒径相比较悬殊，故接触聚凝效果好。 (2) 靠水力作用进行污泥抽升，机械设备结构简单。 (3) 进水水压要求较高，混凝剂投

32、加量较大，池体较高，能量消耗较大。 (4) 对原水水质、水量、水温变化适应性差。 四、实验设备及仪器： (1) 水力循环澄清池(1套) (2) 浊度仪(1台 (3) 酸度计(1台 (4) 烧杯(500ml35 支) 五、实验用试剂： (1) 混凝剂(硫酸铝或氯化铝) (2) 粘土 六、实验操作步骤： (1) 熟悉水力循环澄清池的构造及原理，检查其各部件是否漏水，水泵与阀门是 否完好。 (2) 测定原水中的PH温度、浊度、流量并填入表1中。 (3) 若原水浊度较低时，为加速泥渣层的形成，也可加入一些粘土，增大水中的 浊度，然后向原水中加入较多的混凝剂。 (4) 开始进水流量控制在800 l/h左

33、右。 (5) 根据800 l/h流量的运行情况，分别加大或减小进水流量，测出不同负荷下 运行时的进出水浊度，填入表1,并计算其去除率。 (6) 当悬浮泥渣层升高影响正常工作时，从泥渣浓缩室排泥。 (7) 也可改变混凝剂的投加量或调节池顶的升降阀来改变原水流量与泥渣回流量 的比值，寻求最优运行工况，并记录下来，供今后实验参考 七、实验数据及结果处理： （1）根据进出水的浊度值，计算其去除率。 （2）将所测得的工艺指标填入表格。 表1 实验记录表 序 号 原水 投药 浊度 观察悬浮矶花 层变化情况 PH 水温 /C 流量 1 (l?h ) 名 称 投药量 1 (mg?l ) 进水 出 水 去除率

34、% 1 2 3 4 5 八、思考题： （1）矶花悬浮层的作用是什么？受哪些条件的影响？ （2）澄清池与沉淀池有哪些不同之处？它们的主要优缺点是什么? 实验七加压溶气气浮实验 、实验目的 （1）加深对气浮净水基本概念及原理的理解； （2）掌握加压溶气气浮实验方法，能熟练操作各种仪器； （3）通过实验模型的运行，掌握加压溶气气浮装置的工艺流程。 二、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。 气浮处理工艺可分为电解

35、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。 加压溶气气浮装置由以下部分组成（见图 3）： （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：加压水泵：作用是提供压力水：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；空气供给设 备：作用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，通常采取 空压机为空气供给设备。

36、（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。 （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。 图3气荐实验装置图 1 一加压水箱配水轄；3涼竜廿沁一溶气噬估一存池 三、实验仪器设备及药品 (1) 加压溶气气浮装置(含水泵、转子流量计、止回阀、减压阀、废水水箱及加压水 箱等) (2) 空压机 (3) 测水中悬浮物浓度需用分析天平、烧杯、量筒、小烧杯、滤纸、烘箱等 (4) 混凝剂 Al2(SO4)3 (5) 废水水样 四、实验操作步骤 (1) 向加压水箱中注入清水； (2)

37、 将待处理废水样加入到废水水箱中，并测定原水体积及SS浓度，根据水箱中的 水量向废水箱中加入混凝剂 Al2(SO4)3 I8H2O破乳，投量可按5060mg/l来控制 (投药量也可由混凝实验确定)； (3) 打开空压机向溶气罐内送压缩空气至 0.3MPa左右，打开水泵，向溶气罐内送入 压力水。此时，进水流量可控制在24l/min，进气流量为0.10.2 l/min左右(理 论为0.1-0.2 l/min,但考虑到加压溶气罐及管道中难免漏气，其空气量可按水面在 溶气罐内的液面中间部分控制即可，多余的空气可以通过其顶部的排气阀排除)。 在0.30.4MPa压力下，将气体溶入水中，形成溶气水； (4

38、) 待溶气罐中液位升至溶气罐中上部时，缓慢打开溶气罐底部出水阀，出水量与溶 气罐压力水进水量相对应，记录流量、时间。此时进气量使溶气罐保持原有压力 不变即可(一般比原来的小)，记录气量、压力； (5) 经加压溶气的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46l/min控制。(1.52倍溶气水) (6) 当有水从出水阀流出时先放掉少量水后取样并记时。测量出水SS浓度； (7) 实验完毕，关闭水、气阀门后关闭水泵、空压机；检查废水箱，有水则测出存水 体积；浮渣由排渣管排至下水道，处理水可排至下水道也可部分回流至回流水箱； (8) 改变加压进水流量、废水进水流量、溶

39、气罐压力等，重复步骤(3) ( 7)。 五、实验数据及结果整理 溶气气浮实验数据 加入废水体积V1l 剩余废水体积 V2l 混凝剂量 g 进气量Q3m3/h 溶气罐压力 MPa 废水流量 l/h 进水流量Q1l/h 出水流量Q2 l/h 溶气水溢流时间t h 序号 烧杯+滤纸 mg 取样体积 ml 烧杯+滤纸+SS mg SS质量 mg 悬浮物浓度SS (mg/l) 废水 1 2 出水 3 4 (1) 计算SS值去除率E E=_2 x 100% 式中Co废水SS值（mg/l）； C 处理水SS值（mg/l）, =C出水*N 所用废水体积 V3= V1 -V2 所用溶气水体积 V4= Q2*t

40、废水稀释倍数 N= （V3+ V4） / V3 （ 2 ） 观察实验装置运行是否正常, 气浮池内气泡是否很微小, 若不正常,是什么原因？ 六、思考题 （ 1 ） 气浮法和沉淀法有何异同？ （ 2 ）加压溶气气浮法有何特点？ 17 实验八重力无阀滤池实验 一、实验目的 (1) 通过有机玻璃模型观察试验，加深对无阀滤池工作原理及性能的理解。 (2) 掌握无阀滤池的运转操作及使用方法。 (3) 熟悉各部件的作用及设计原理。 二、实验原理 无阀滤池有重力式和压力式两种，前者使用比较广泛，后者仅用于小型、分散性给水工程，常 供一次性净化用。这里仅仅介绍重力式无阀滤池。 首先浑水经流量计进入高位水箱，由进

41、水分配槽经气水分离器进入虹吸上升管后下行，再经中 央虹吸管的挡板均匀地分布在滤料层上，浑水通过承托层、小阻力配水系统进入底部空间。滤后清 水从底部空间经连通渠进入清水箱，当水箱水位达到出水管管顶时，清水流入管内，然后流入清水 池。 开始过滤时，虹吸上升管与清水箱中的水位差为过滤起始水头损失。随着过滤时间 的延续，滤料层水头损失逐渐增加，虹吸上升管水位相应逐渐升高。当水位上升到虹吸 辅助管的管口时，水从辅助管流下。由于下降水流的挟气作用，虹吸管中形成负压，因 而虹吸下降管中的水位也被吸至一定高度。当管中负压达到一定程度时，两股水流汇成 一股冲出虹吸下降管管管口，并把管中残留空气全部带走，形成连续

42、虹吸水流。这时， 由于滤层上部压力骤降，促使水箱内的水循着过滤时的相反方向进入虹吸管，滤料层因 而得到反冲洗。冲洗废水由排水水封井流入下水道。当清水箱水位降至虹吸破坏管管口 时，虹吸破坏，停止反冲洗，过滤重新开始。当有特殊情况时，可米取强制反冲洗，即 在虹吸辅助管上接一进水管，人为造成虹吸连续流，达到反冲洗的目的。 重力无阀滤池具有如下特点： (1) 主要优点 运行过程全自动、操作方便、工作稳定可靠。 在过滤过程中滤层内不会出现负水头。 节省大型阀门及材料，较同规模普快滤池造价更为经济。 反冲洗时，完全自动，因而操作管理较方便。 (2) 缺点 池体结构较复杂。 滤料处于封闭结构中，装卸困难。

43、冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高，相应提高了滤前处理构筑物(如沉淀或澄清 池)的标高，从而造成给水厂处理构筑物的总体高程布置的困难。 三、实验设备及仪器 (1) 无阀滤池实验装置(一套) (2) 浊度仪(一台) (3) 酸度计(一台) (4) 玻璃烧杯 (5) 钢卷尺 四、实验操作步骤 (1) 对照模型熟悉各部件的作用及操作方法。 (2) 启泵通水检查设备是否有漏气、漏水之处。 (3) 运行前测定其原水浊度及PH值并记录在表1中。 (4) 按滤速V=812m/h进行过滤试验，启泵调整转子流量计及阀门，使Q等于计算 值。 (5) 运行时观察虹吸上升管的水位变化情况，连续运行30min即可停止。

44、 (6) 利用人工强制反冲洗法做反冲洗实验。 (7) 30min后测定出水浊度及PH值并记录在表1中。 (8) 实验完毕关闭水泵。 表1动力无阀滤池水处理技术指标记录表 进水 PH值 出水 PH值 浊度 浊度 滤池过滤 面积m2 滤层咼度m 作用水头m 冲洗总 水量m3 冲洗历时 min 膨胀率e % 开始 终占 乙八、 五、实验数据及结果整理 通过实验中的技术指标的测定，列表计算冲洗强度与膨胀度，每组最少2组数据, 取平均估算的e值。 e =L 100% L 式中L滤层膨胀后厚度(cm)； Lo滤层膨胀前厚度(cm)。 六、思考题 (1) 总结无阀滤池及反冲洗操作方法及注意事项。 (2) 反

45、冲洗水箱最低水位标高是否合理？应该怎样解决？ 25 实验九 虹吸滤池实验 一、实验目的 (1) 通过实验，进一步了解虹吸滤池的工作原理及特征。 (2) 掌握虹吸滤池运转和操作及使用方法。 二、实验原理 虹吸滤池是采用真空系统来控制进水虹吸管、排水虹吸管，并采用小阻力配水系统 的一种新型滤池。 虹吸滤池因完全采用虹吸真空原理，省去了各种阀门，只在真空系统中设置小阀门 即可完成滤池的全部操作过程。虹吸滤池一般是由68格滤池组成一个整体，滤池底部 的清水区和配水系统彼此相通，可利用其他滤格的滤后水来冲洗其中一格；又因这种滤 池是小阻力配水系统，可利用出水堰口高于排水槽一定距离的滤后水位作为反冲洗的动

46、 力(即反冲洗水头)。因此，此种滤池不需专设反冲洗水泵。一组滤池的分格数必须满 足当一格滤池冲洗时，其余数格滤池过滤总水量必须满足该格滤池冲洗强度要求，公式 表示为 / nQ q V 式中q 冲洗强度L/ (s m2); Q 每格滤池过滤流量(L/s); F 单格滤池面积(m2); n 组屡次即分格数。 上式也可以用滤速表示 3.9q 式中 v滤速(m/h)。 由于一格滤池冲洗时，一组滤池总进水流量仍保持不变，故在一格滤池冲洗时，其 余数格滤池的滤速将会自动增大。 虹吸滤池的主要优点：无需大阀门及相应的开闭控制设备；无需冲洗水塔或冲洗水 泵；由于出水堰顶高于滤料层，故过滤时不会出现负水头现象。

47、 主要缺点是：由于滤池构造特点，池深比普通快滤池大，一般在5m左右；冲洗强 度受其余几格滤池水量影响，故冲洗效果不像普通快滤池那样稳定。 三、实验设备及仪器 (1) 虹吸滤池(一套)； (2) 浊度仪(一台)； (3) 酸度计(一台)； (4) 烧杯； (5) 真空泵(一台)。 四、实验操作步骤 1、过滤过程 先打开进水虹吸管上阀门，启动真空泵，使其产生虹吸，则原水由进水管流入配水 槽，经虹吸管流入水封槽，水流溢过堰口后，经进水斗进入每格滤池。水流通过滤料层、 小阻力配水系统进入底部空间，然后经连通管进入出水槽，再由出水管流入清水池。 2、反冲洗过程 随着过滤水头损失的增加，当某一格滤池水位上

48、升到最高水位时，即应进行反冲洗。 首先破坏虹吸作用，停止进水，则滤池中水位逐渐下降，滤速渐低；当滤池内水位下降 速度显著变慢时，再用抽气泵，使排水虹吸管产生虹吸。 开始阶段，滤池内剩余浑水通过排水虹吸管排走，当池内市委低于出水管的管口标高时，反冲 洗开始。当滤池水面降至排水槽顶端时，反冲洗强度达最大值。滤料洗净后，破坏排水虹吸，冲洗 停止，仍用水泵使进水虹吸管恢复工作。 五、思考题 1、观察反冲洗时水位变化规律。 2、通过试验，总结说明此种滤池的主要优缺点及模型存在的问题，你有哪些改 进措施？ 实验十过滤与反冲洗实验 一、实验目的 1、了解模型及设备的组成与构造。 2、观察过滤及反冲洗现象，进

49、一步了解过滤及反冲洗原理。 3、掌握实验的操作方法。 4、掌握滤池工作中主要技术参数的测定方法。 二、实验原理 1、过滤与反冲洗模型 过滤与反冲洗实验装置是由进水箱、流量计、过滤柱及水位计组成。 2、水过滤原理 水的过滤是根据地下水通过地层过滤形成清洁井水的原理而创造的处理浑浊水的 方法。在处理过程中，过滤一般是指以石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而 使水达到澄清的工艺过程。过滤是水中悬浮颗粒与滤料颗粒间粘附作用的结果。粘附作 用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质，当水中颗粒迁移到滤料表面上时， 在范得华引力和静电引力以及某些化学键和特殊的化学吸附力作用下，它们被粘附到滤 料颗

50、粒的表面上。此外，某些絮凝颗粒的架桥作用也同时存在。经研究表明，过滤主要 还是悬浮颗粒与滤料颗粒经过迁移和粘附两个过程来完成去除水中杂质的过程。 3、影响过滤的因素 在过滤过程中，随着过滤时间的增加，滤层中悬浮颗粒的量也会随着不断增加，这 就必然会导致过滤过程水力条件的改变。当滤料粒径、形状、滤层级配和厚度及水位已 定时，如果孔隙率减小，则在水头损失不变的情况下，将引起滤速减小。反之，在滤速 保持不变时，将引起水头损失的增加。就整个滤料层而言，鉴于上层滤料截污量多，越 往下层截污量越小，因而水头损失增值也由上而下逐渐减小。此外，影响过滤的因素还 有很多，诸如水质、水温、滤速、滤料尺寸、滤料形状

51、、滤料级配，以及悬浮物的表面 性质、尺寸和强度等等。 4、滤料层的反冲洗 过滤时，随着滤层中杂质截留量的增加，当水头损失增至一定程度时，导致滤池产 生水量锐减，或由于滤后水质不符合要求，滤池必须停止过滤，并进行反冲洗。反冲洗 的目的是清除滤层中的污物，使滤池恢复过滤能力。滤池冲洗通常采用自上而下的水流 进行反冲洗的方法。反冲洗时，滤料层膨胀起来，截留于滤层中的污物，在滤层孔隙中 的水流剪力作用下，以及在滤料颗粒碰撞摩擦的作用下，从滤料表面脱落下来，然后被 冲洗水流带出滤池。反冲洗效果主要取决于滤层孔隙水流剪力。该剪力既与冲洗流速有 关，又与滤层膨胀有关。冲洗流速小，水流剪力小；冲洗流速大，使滤

52、层膨胀度大，滤 层孔隙中水流剪力又会降低，因此，冲洗流速应控制适当。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 L L0 e0 100% L 式中L砂层膨胀后的厚度（cm）; Lo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。 三、实验设备及物品 1、过滤实验装置（一套） 2、GDS-3型光电式浑浊度仪（一台） 3、200ml烧杯（两个）（取水样测浊度用） 4、100ml量筒1个，秒表1块（测投药量用） 5、2000mm钢卷尺1把，温度计1支 四、实验用试剂 1、硫酸铝（质量分数1%）; 2、聚丙烯酰胺（质量分数0.1%）;

53、 3、三氯化铁（质量分数1%）。 五、实验步骤 1、对照工艺图，了解实验装置及构造。 2、 在实验中要注意控制滤料层上的工作水深h，应基本保持不变。仔细观察绒粒进入滤 料层深度情况及绒料在滤料层中的分布。 3、 将滤料进行一次冲洗，冲洗强度逐渐加大到1215L/sm2，时间几分钟，以便去除 滤料层中的气泡。 4、冲洗完毕，开启初滤水排水阀门，降低柱内水位，将滤柱有关数据记入表 31。 5、配到原水其浊度约在 4020度范围内，以最佳投药量将混凝剂 Al 2（SO4）3或FeCb投 入水箱中，（混凝剂为Al2（SO4） 3： 30度投药量为14mg/L; 100度投药量为18mg/L; 300度

54、投药量为30mg/L）经过搅拌，开泵进行过滤实验。 6、 调整滤速在816m/h,每隔10、20、30分钟记录一次，填入表 3 2中。 7、观察杂质绒粒进入滤层深度情况。 （5）掌握纯水水质的检测方法。 二、实验原理与实验方法 五塔式离子交换系统较典型的反映了离子交换技术的内容，它涵盖强阴、强阳离子 交换树脂技术最基本的工作原理，是各种离子交换法脱盐，以及纯水、高纯水制备系统 中的主体。了解掌握它可帮助加深理解离子交换技术的原理。 活性炭床 活性炭床一般设置在阳离子床前。活性炭的比表面积大，具有很好的吸附作用。 活性炭表面有大量的羟基、羧基等官能团，可以化学吸附或静电吸引各种性质的有机物， 还

55、能去处对阴阳离子树脂有害的腐殖酸、富维酸、木质酸、悬浮物和某些可致树脂中毒 的金属离子等物质。一般去除 63%86%的胶体物质，50%的铁和47%60%的有机物。 阳离子床 当原水通过氢离子型强酸性阳离子床时，水中的阳离子与树脂官能团中等当量的 日+进行交换，从而去除水中的阳离子，释放 H + o （用RH代表氢型强离子交换树脂，用 X+代表水中的阳离子）反应方程式为 RH+X+RX+H + 曝气塔 曝气塔又叫除碳器或二氧化碳脱气塔，由于原水中含有大量的重碳酸盐，在经过阳 离子交换后，置换下的h+与碳酸根生成二氧化碳，即 H+HCO-1=CO2+H2O，从而会迅 速消耗阴离子的交换能力，因此除

56、碳器具有去除CO2的作用。曝气塔可分为真空式和鼓 风式两种。曝气塔的水从塔的上部喷淋而下，“砸”到瓷环上可增加水与空气的接触面 积；空气由下而上，由于空气中的 CO2比水中的CO2含量少、分压低（占大气压力的 0.03%）,根据根据亨利定律，高分压的水逸入低分压的空气流时， 水中的CO2会被空气 流带走，从而起到去除CO2的作用。 阴离子床 当原水通过OH-型强阴离子床时，水中的阴离子与树脂官能团中等量的OH-进行交 换，从而去除水中的阴离子，释放 OH-。（用ROH代表氢氧根型强阴离子交换树脂， 用X-代表水中的阴离子）反应方程式 R OH+X-RX-+OH- 混合床 在一个交换器中同时将阴

57、、阳（两种以上）离子交换树脂，按一定的体积比填装， 在均匀混合状态下，进行离子交换，以去除水中盐分的离子交换床称为混合床。 混合床的特点是混合床交换反应比较彻底， 出水水质好，这是混合床最重要的特点， 因此，常把它串联在复床或阴离子床后，获得较高质量的纯水。另外，混合床工作流速 较高，一般设计流速为4050m/h。但是再生工艺复杂（需要分层、顶水等）。 混合床的基本原理是混合床的树脂在工作时，处于均匀混合的状态，交错排列，互 相接触，可以把它看作是由很多的阴、阳离子交换树脂所组成的多级复床。它的阴、阳 离子交换几乎是同时进行的，所产生的h+和OH-随即结合成 出0。若用RH表示阳树脂, 用R

58、0H表示阴树脂，则原理方程式如下 2+ 1/2Ca2? 2- 1/2SO42 厂 1/2Ca 1/2SO4 RH + R OH +1/2Mg2 ,C=R . 1/2Mg + R J Cl+ H2O Na+ HCO3- Na HCO3 K+丿 HSiO3- 1 K -HSiO3 五塔式纯水制备系统(见图4)工艺流程是： 活性碳一阳离子床一曝气塔一阴离子床一混合床 压力表压力表 图-1Pl搭代肉广空撫馳朮制帥系统图 三、实验仪器设备及药品 (1) 五塔式离子交换器(纯水制备装置)1套 酸度计1台 (3) 电导仪1台 (4) 烧杯 50ml、500ml 各 1 个 (5) 量筒 100ml、500m

59、l 各 1 个 (6) 广泛pH试纸 (7) 缓冲液(pH=10) (8) 盐酸(化学纯) (9) 氢氧化钠(化学纯) 四、实验操作步骤 1. 纯水生产操作步骤 （1）确认系统所有阀门处于“关闭”状态； （2）将1，3，5阀门打开，把管路中的存水放掉； （3）将4，6阀门打开，关闭5阀门，将活性炭床充满并反冲 0.5min； （4）打开2, 9，10阀门，关闭3, 6阀门（此时确认1, 2, 4，10, 9阀门处于全开状 态），后调整1阀门，观察L1流量计至需要流量，接通鼓风机，当曝气床水箱有 1/2水时可进行下一步； （5）打开13, 18阀门，启动B1水泵，通过旋转13阀门调整L2流量计至

60、需要流量， 将阴离子床注满水； （6）打开17, 19, 23阀门，关闭18阀门，将混合床注满水； （7）开21, 22, 28阀门，关闭17, 19阀门，检测出水电导率和pH值； （8）当出水达到标准后，打开28, 36阀门，关闭21阀门，将纯水通入纯水箱中； （9）当纯水箱注满水之后，切断水源、关闭水泵、关闭所有阀门。 2. 混合床分层操作步骤 在确认所有阀门关闭后，打开 29, 37, 30, 26, 36, 19阀门，启动酸洗泵，用纯 水箱中的纯水向混合床中由下而上注水。通过调整26阀门，观察混合床中的树脂是否 同时有上升和下降的运动，通入约15min后，关闭水泵，待树脂沉降后观察到阴