水污染控制工程综合实验指导书2012剖析

1、水污染控制工程实验报告（环境工程专业适用）年至年第学期 班级姓名学号指导教师同组者2015年3月实验一静置沉淀实验1实验二 曝气设备充氧性能的测定 3实验三 混凝实验3实验四 测定污泥比阻实验 10实验一静置沉淀实验一、实验目的1、了解沉淀原理；2、观察沉淀过程，求出 E-t、与E-u曲线二、实验原理在含有离散颗粒的废水静置沉淀过程中，若实验柱内有效水深为 H ,通过不同的沉淀时间t，可求得不同的颗粒沉淀速度 u, u=H/t。对于指定的沉淀时间t。可求得颗粒沉淀速度 u。 那些沉速等于或大于 uo的颗粒在to时间可全部除去，而对沉速小于uo的颗粒则只能除去一部分，其去除的比例为u/ uo。去

2、除效率与沉速和深度有关，在不同的选定时段，从不同深度取出水样，测定这部分水样中的颗粒浓度，并用以计算沉淀物的百分数。在横坐标为沉淀时间t、纵坐标为颗粒物的去除效率E、横坐标为沉淀速度 u、纵坐标为颗粒物的去除效率E分别可以绘出E-t、与E-u曲线。三、实验步骤1、将低位水箱加满后停止加水；2、打开搅拌机，使水样搅拌均匀，并测定此时的 SS值；3、打开计量泵将搅拌均匀的水样抽到高位水箱，同时打开各柱的进水阀，当柱内水位达到1.8m时，再关闭计量泵、进水阀，同时开始计时；4、沉淀到 0 min、15 min、30 min、45 min、60min、120min时将中间取样点放掉一定的水样，然后在该

3、样点准确取样20ml ；5、 沉降开始后SS的测定步骤：将滤纸标号、烘至恒重，并称量各滤纸重量 m1,将所取水样用称至恒重的滤纸进行过滤，再将过滤后的滤纸烘至恒重m2，将各数据填入表1。四、实验装置图及药品1实验设备装置图图自由沅淀静沉实脸裝豎1. 3配水管上闸m z水目:営上m 4水泵5水袖；6at#机扌卩一据环音I ar水甘丄。一进虑菁* w放空音闸门匕ii沉淀林*标尺U 13溢漑管I一取理番2、本实验所需要的试剂(1) 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。(2) 计时用秒表或手表。(3) 玻璃烧杯、移液管盘等。(4) 悬浮物定量分析所需设备：万分之一天平、带盖称

4、量瓶、干燥器、烘箱、抽滤装置、 定量滤纸等。(5) 水样可用煤气洗涤污水、轧钢污水、或者模拟废水等。五、实验数据记录1. 实验主要仪器（名称、厂家和型号）和相应药品2实验原始数据记录与处理表1 E-t、与E-u原始记录数据原水样SS值时间/min采样点指标、015304560120m2 (mg)SS(mg/L)E(%)0六、作图（用坐标纸或者计算机画图粘贴）。根据上面所得数据绘出 E-t、与E-u的曲线图实验二曝气设备充氧性能的测定、实验目的1掌握表面曝气叶轮的氧总传质系数和充氧性能测定方法 2评价充氧设备充氧能力的好坏。、实验原理曝气是指人为地通过一些机械设备，如鼓风机、表面曝气叶轮等，使空

5、气中的氧从气相向液相转移的传质过程。氧转移的基本方程式为：d dt=K La（ ?s- Q式中d ：-/dt:氧转移速率，mg/（ Lh）；KLa :氧的总传质系数，h-1；：s：实验条件下自来水（或污水）的溶解氧饱和浓度，：相应于某一时刻t的溶解氧浓度mg/L ,曝气器性能主要由氧转移系数KLa、充氧能力参数来衡量。下面介绍上述参数的求法。（1 ）氧转移系数KLa将（1）式积分，可得1n（:W : ?） = 一一 KLatmg/L ；(1)0C、氧利用率Ea、动力效率Ep四个主要+常数此式子表明，通过实验测定:；和相应与每一时刻t的溶解氧浓度后，绘制1n（匚一J与t 关系曲线，其斜率即为 K

6、La。另一种方法是先作 二t曲线，再作对应于不同 舁直的切线，得到 相应的d ：7dt，最后作d：7dt与二的关系曲线，也可以求出。（2 ）充氧性能的指标 充氧能力（0C）:单位时间内转移到液体中的氧量。表面曝气时：0C （ kg/h） = KLat（20c）（标）V（3）20 _TKLat（ 20C） = KLat 1.024（T：实验时的水温）：s（标）=；s（实验）1.013 105/实验时的大气压（Pa）V :水样体积 充氧动力效率（Ep）:每消耗1度电能转移到液体中的氧量。该指标常被用以比较 各种曝气设备的经济效率。Ep（ kg/kW h） =OC/N（ 4）式中：理论功率，采用叶轮

7、曝气时叶轮的输出功率（轴功率，kW ）。 氧转移效率（利用率，Ea）:单位时间内转移到液体中的氧量与供给的氧量之比。Ea= (OC/S)100%(5)S供给氧，kg/h。三、实验步骤在实验室用自来水进行实验。（1） 向模型曝气池注入自来水至曝气叶轮表面稍高处，测出模型池内水体积 V（L）,并记录。（2）启动曝气叶轮，使其缓慢转动（仅使水流流动），用溶解氧仪测定自来水温和水中溶解 氧二并记录。N&S03 + 1/202CoCI；Na2SO4(6)(4)根据上式，每去除 1mg的溶解氧，需要投加 7.9mg Na2SO3。因此，根据池子体积与自来水的溶解氧浓度，可以计算出Na2SO3的理论

8、需要量。实际投加量应为理论值的 150%200%。实际投加量 W! = V ；-' 7.9( 150200%) kg 或 g催化剂CoCl2的投加量按维持池子中的钴离子浓度为0.050.5 mg/左右，其计算方法如下：催化剂 CoCl2 的投加量 W2 = V 0.5 129.9/58.9(5 )将消氧剂Na2SO3和催化剂CoCI 2用水溶解后投放在曝气叶轮处(6) 待溶解氧读数为零时，加快叶轮转速(此时曝气充氧)，定期(0.51min )读出溶解氧数值(內并记录，直到溶解氧不变时(此即实验条件下的陆)，停止实验。三、实验装置及试剂1、实验装置图见下2、本实验所需要的仪器及药品1)空

9、压机；2)曝气简；3)搅拌器；4)秒表；5)分析天平；6)烧杯；7)亚硫酸钠(Na2SO3 7H2O) ； 8)氯化钻(C0CI2 6H2O)图1曝气设备充氧能力实验装置图五、实验数据记录1. 实验原始数据记录(1) 记录实验设备及操作条件的基本参数： 模型池内径D = m，高度H =m,水体积 = m 水温C,实验室条件下自来水的P =mg-L-1 电动机功率 测定点位置 消氧剂Na2SO3投加量，催化剂CoCl2投加量(2) 记录不稳定状态下充氧实验测定得到的溶解氧数值。表1不稳定状态下充氧实验记录t/min-1 / (mg -L )(:s- ：) / (mg -L-1)六、作图(用坐标纸

10、或者计算机画图粘贴)(1) 以溶解氧浓度；为纵坐标、时间t为横坐标，用上表的数据作:与 t的关系曲线。(2) 根据实验曲线 二t计算相应与不同 昇直的d-/dt，记录与表2表2不同二值的d ；7dt(mg L-1)d ：/dt (mg -L min )(3) 分别以In (鼻二)和d ；7dt为纵坐标、时间t和二为横坐标，绘制出两条实验曲线。 计算kl.实验三混凝实验一、实验目的1. 观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解；2. 掌握可编程六联电动搅拌器的使用方法；3. 了解混凝剂的筛选方法；4. 掌握混凝工艺条件的确定方法。二、实验原理混凝沉淀是将化学药剂投入污水中，经充分混合与反应，使污水

11、中悬浮态（大于100nm）和胶态（1100nm）的细小颗粒凝聚或絮凝成大的可沉絮体，再通过沉淀去除的工艺过程。混凝是一种复杂的物理化学现象，其机理主要为压缩双电层作用、吸附架桥作用和网捕絮凝作用。混凝由混合、絮凝和沉淀三个过程组成。混合的目的是均匀而迅速地将药液扩散到污水中，它是絮凝的前提。当混凝剂与污水 中的胶体及悬浮颗粒充分接触以后，会形成微小的矶花。混合时间很短，一般要求在1030s内完成混合，最多不超过2min。因而要使之混合均匀， 就必须提供足够的动力使污水产 生剧烈的紊流。将混凝剂加入污水中，污水中大部分处于稳定状态的胶体杂质将失去稳定。脱稳的胶 体颗粒通过一定的水力条件相互碰撞、

12、相互凝结、逐渐长大成能沉淀去除的矶花，这一过程称为絮凝或反应。要保证絮凝的顺利进行，需保证足够的絮凝时间、足够的搅拌外力，但搅拌强度要远远小于混合阶段。污水经混凝过程形成的矶花，要通过沉淀去除。混凝剂的种类较多有：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）等等。为了提高混凝效果，必须根据废水中胶体和细微悬浮物的性质和浓度，正确地控制混 凝过程的工艺条件。混凝的效果受很多因素影响： （1）胶体和细微悬浮物的种类、粒径和浓度；（2）废水中阳离子和阴离子的浓度； （3） pH ； （ 4）混凝剂的种类、投加量和投加方式；（5）搅拌

13、强度和时间；（6）碱度；（7）水温等。所以混凝过程的工艺条件通常要用混凝试验来确定。三、实验步骤（一）最佳投药量实验步骤1. 于6个1000ml烧杯中分别放入1000ml水样，置于实验搅拌机平台上。2. 测定原水温度、浊度及 pH值。3. 确定形成矶花所用的最小药剂量。方法是通过慢速搅拌烧杯中的200mL原水，并每次增加1mL混凝剂投加量，直到出现矶花。此时的混凝剂作为形成矶花的最小投加量。4. 确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤3得到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，取其2倍作为6号烧杯的混凝剂投加量，用依次增加混凝剂投加量相等的方法求出25号烧杯混凝剂投加量，把混

14、凝剂分别加入16号烧杯中。5. 启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约500r/min ;中速搅拌10min，转速约250 r/min ；慢速搅拌10min，转速约100 r/min。6. 关闭搅拌机，静止沉淀10min ,用50mL注射针筒抽出烧杯中的上清液（约100mL）放入200mL烧杯中，立刻用浊度测量仪测量浊度（每杯水样测量三次），同时记录于表1中。（二）最佳pH值实验步骤1. 确定原水特征（包括原水浊度、pH值、温度）。本实验所用原水和最加投药量实验相同。2. 调整原水样pH值，用移液管依次向 1、2、3号装有水样的烧杯中分别加入 2.5、1.4、 0.7mL10%浓度的盐酸。依次向

15、5、6装水样的烧杯中分别加入 0.6、1.2 mL 10%NaOH ,经过 搅拌均匀后测定水样的 pH，并记入表2。该步骤也可以采用变化pH的方法，即调整1号烧杯水样使pH等于3,其它水样的pH依次增加一个单位。3. 用移液管向各烧杯中加入相同剂量的混凝剂。（投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最 佳投药量而确定）。4. 启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约 500 r/min ;中速搅拌10min，转速约250 r/min ; 慢速搅拌10min，转速约100 r/min。5. 关闭搅拌机，静止沉淀 10min，用50mL注射针筒抽出烧杯中的上清液（约 100mL ）放入200mL烧杯中，立刻用

16、浊度测量仪测量浊度（每杯水样测量三次），同时记录于表2中。（三）混凝阶段最佳水流速度梯度实验步骤1. 按照最佳pH实验和最佳投药量实验所得出的混凝最佳pH及最佳投药量，分别向 6个装有1000mL水样的烧杯中加入相同剂量的盐酸（或氢氧化钠）和混凝剂，置于实验搅拌机平台上。2. 启动搅拌机，快速搅拌 1分钟，转速约500 r/min ;随后1号号烧杯分别以50 r/min、 100 r/min、200 r/min、300 r/min、350 r/min、400 r/min 搅拌 20 分钟。3. 关闭搅拌机，静止沉淀10min，用50mL注射针筒抽出烧杯中的上清液（约 100mL ）放入200m

17、L烧杯中，立刻用浊度测量仪测量浊度（每杯水样测量三次），同时记录于表3中。注意事项（1 ）整个实验采用同一水样，而且取水样时要搅拌均匀，要一次量取，以尽量减少取样浓 度上的误差。（2）要充分冲洗加药管，以免药剂沾在加药管上太多，影响投药量的精确度。（3）取反应后上清液时，要用相同的条件取，不要把沉下去的矶花搅起来。四、实验装置与试剂1、实验装置图2、实验所需要的试剂（1）无级调速六联搅拌机 1台。pH计1台。（3）光电浊度计1台。（4）温度计1支，秒表1块。l000mL烧杯6个。（6） 1000毫升量筒1个。（7）1mL、2mI、 5mL, 10mL 移液管各 1 支。（8）200ml烧杯1个

18、，吸耳球等。（9） 1 %FeCl3溶液500mL。（10）实验用原水（配制）。'（11）注射针筒。(12) 10%的NaOH溶液和10%HCl溶液500mL各1瓶五、实验数据记录1实验原始数据记录（一）最佳投药量实验结果记录把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的浊度记入表1。表1最佳投药量实验记录原水温度_°C;浊度 ; pH ;使用混凝剂的种类、浓度 水样编号12345678混凝剂加入量（ml）矶花形成时间（min）沉淀水浊度（NTU ）沉淀水浊度（NTU ）沉淀水浊度（NTU ）备注1快速搅拌min转速r/min2中速搅拌min转速r/mi n3慢速搅拌min转速r/mi

19、 n4沉淀时间（二）最佳pH值实验结果记录把原水特征，混凝剂加注量，酸减加注情况及沉淀水浊度记录入表2中。表2 最佳pH值实验记录原水温度 °C 原水浊度;使用混凝剂的种类、浓度 水样编号1234567810%HCI 投加量（ml）10%NaOH投加量(ml)pH值混凝剂加注量（ml）沉淀水浊度（NTU ）沉淀水浊度（NTU ）沉淀水浊度（NTU ）备注1快速搅拌min转速r/min2中速搅拌min转速r/min3慢速搅拌min转速r/min4沉淀时间（min）（三）混凝阶段最佳速度梯度实验结果记录水样编号12345678pH值混凝剂加注量（ml）速度/r mini时间/min快速搅

20、拌速度/r mini中速搅拌时间/min慢速搅拌速度/r mini速度梯度G/s-1时间/min快速沉淀水浊中速度（NTU）慢速平均123平均六、数据整理及结果分析（用坐标纸绘制或者计算机画图粘贴）（1 ）以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘制浊度与药剂投加量关系曲线， 并从图中求出最佳混凝剂投加量。（2） 以沉淀水浊度为纵坐标， 水样pH值为横坐标绘出浊度与 pH值关系曲线，从图上求出 所投加混凝剂的混凝最佳 pH值及其适宜范围。（3） 以沉淀水浊度为纵坐标、速度梯度G为横坐标，绘出浊度与速度梯度 G的关系曲线，并从图上求出混凝阶段适宜的速度梯度G。实验四测定污泥比阻实验一、实验目

21、的1了解污泥比阻的含义；2.掌握测定污泥比阻的实验方法。二、实验原理污泥比阻为单位过滤面积上单位干重滤饼所具有的阻力。原理：在过滤过程中，滤饼的厚度随时间的增加而增加，滤液量也不断增加，二者成一定比例。过滤推动力为外压克服滤饼和过滤介质的阻力后的压力差。污泥比阻越大，过滤越难，它可用来判断污泥机械脱水性能的综合指标，越大越难机械脱水。只有当污泥的比阻（13.9） x 1012m/kg时，对机构脱水较为经济。为了降低污泥的比阻，采用向污泥中投加混凝剂、助凝剂的化学调节法，使污泥凝聚，提高其脱水性。t 1- w r v 卩 Rf(1)kg/m3通过分析可以得出卡们方程：-v 2PAPAt过滤时间sA 过滤面积m2式中：v 滤液体积m32p过滤压力kg/mu滤液动力粘度 kg.s/m w 过滤单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体重量r比阻m/kg单位过滤面积上单位干重滤饼所具有的阻力 Rf过滤介质阻抗1/ m2上式如以v-t/v作图如下:V欲求r,则先作图求b,计算如下：由定义：w=(Q0-Qf).Ck/Qf液体物料平衡关系：Qo= Qf+Qk(2)固体物物料平衡关系：Qo.Co= Qf