水处理实验指导书 17页

水处理实验指导书　　混凝沉淀实验是水处理基础实验之一，广泛用于科研、教学和生产中。　　针对某水样，通过混凝沉淀实验，选择混凝剂种类，投加量，确定最佳混凝条件。　　本实验为综合性实验。　　一、实验目的　　1、应用混凝理论,模拟实际混凝过程。　　2、针对某水样，通过几种混凝剂的混凝沉淀效果比较，选择最佳混凝剂和确定混凝最佳条件。　　3、观察“矾花”的形成过程和混凝沉淀效果。　　4、本指导书仅供学生参考，学生根据实验要求，查找相关的专业书籍，确定实验条件和实验方法。　　二、实验原理实验过程中,以流速梯度G和GT值作为相似准数.通过搅拌作用,模拟实际生产中的混合反应的水力条件；针对某水样，利用少量源水,选择所需的最佳混凝剂和确定混凝最佳条件。　　混合或反应的速度梯度G值:　　(1)式中Ｐ在同一体积内每一立方米水搅拌时所需的平均功率（kg·m/m2·s）水的动力粘滞系数（kg·s/m2）Ｐ值的计算方法式中f校正系数．ω搅拌功率（kg·m/s）　　(2)式中n搅拌机叶片转速（转／分）d叶片直径．ρ水的密度（1000/9.81kg·s2/m2）μ水的动力粘滞系数（kg·s/m2）公式\n　　（1）仅适合于图１所示浆板搅拌的尺寸关系同时要求雷诺数在１０2～５x１０4的范围内。　　当叶片和水体间尺寸与图一不符时，则由公式⑵求得的功率ω乘以校正系数f。　　式中D和H分别表示搅拌筒的直径及水深，h表示叶片高度，教正系数f适用于D/d=2.5～4.0，H/D=0.6～1.6，h/d=1/5～1/3的情况。　　温度t℃μ(10-6kg·s/m2)温度t℃μ(10-6kg·s/m2)1015xx3.0116.5102.025303590.681.773.6　　三、实验仪器、器皿和药品1.混凝定时搅拌器2.浊度仪3.酸度计4.混凝剂硫酸铝、氯化铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铁，聚丙烯酰胺等　　四、实验步骤:（仅供参考）　　1、熟悉搅拌器、浊度仪和酸度计的使用,测量搅拌器叶片及水体容积的尺寸。　　2、测量源水样的浑浊度、水温及PH值。　　3、根据相关资料，选择几种不同的混凝剂，配制一定浓度的混凝剂。　　4、启动搅拌器,设置实验条件。　　混合阶段转速为250转/min～300转/min，反应阶段转速为40转/min～50转/min，搅拌时间10～15分钟。　　注意待搅拌机转速稳定后加药剂混合。　　5、搅拌过程中观察各水样“颗粒凝聚现象”并记录”矾花”的形状。　　6、搅拌过程完成后停机，静止沉淀15分钟后测定水样沉淀后的剩余浊度，并计算去浊百分率C:源水浊度C0:剩余浊度\n　　7、比较实验结果，选出混凝效果较好的混凝剂，根据其混凝效果较好的相近两个水样的混凝投加量，以其为依据，进行第二次实验，步骤相同，以求得较准确的最佳投药量。　　五、实验报告实验者姓名:实验日期:搅拌设备名称:搅拌浆片尺寸及水体容积尺寸:烧杯编号123456源水浊度源水PH值混凝剂名称混凝剂剂量mg/l矾花出现时间矾花大小反应情况矾花形状浑浊度PH值沉淀水去浊百分率　　1、核算Re=　　2、计算f=　　3、计算混合阶段G、GT值；反应阶段G、GT值。　　4、绘制加药量与去浊百分率关系曲线(用坐标纸画,横坐标为加药量,纵坐标为去浊率)　　六、思考题⑴混凝实验对生产有何意义?⑵G、GT值相同其混合反应效果是否一致?为什么?在天然水源中含有不同大小、不同形状、不同比重、不同性质的悬浮物，其沉淀规律目前还不能用很完全的公式表示，因此，设计沉淀池之前，宜做絮凝沉淀实验，决定悬浮杂质的沉淀速度。　　一.实验目的　　1、掌握絮凝沉淀实验的方法。　　2、作出所给水样的凝沉沉淀曲线，从而根据所需去除悬浮物百分率选择最佳沉降速度、沉淀时间。　　3、本指导书仅供学生参考，学生根据实验要求，查找相关的书和指导书，自己设计实验方法和实验步骤。\n　　二.实验原理沉淀实验是根据水力相似原理在一组静置沉淀筒中进行,本实验的沉淀速度模拟平流沉淀池的实际情况，ｕ取0.2mm/s—1.2mm/s范围内进行。　　设h为沉淀筒的水深，T为沉淀时间，则ui=h/T1表示一定大小的颗粒恰巧能在T时间内从自由水面沉到筒底的沉淀速度,即为截留速度。　　本实验用的静置沉淀筒如图1所示。　　进行测定时，水样要先在六杆搅拌机上进行混合反应.混凝完成后，即将水样倒入沉淀筒内至432mm处并开始记时，T1时间后，分别打开各沉淀筒开关，放水至412mm处。　　再测筒内剩余浊度，计算出各筒悬浮杂质去除率，即可制成水样在实验室条件下，悬浮杂质去除率与时间T的关系以及悬浮物去除率与沉淀速度ｕ的关系曲线。　　在本实验的。　　条件下，h=432mm，T　　1、T　　2、T　　3、T　　4、T　　5、T6，分别为　　6、　　12、　　18、　　24、\n　　30、36分钟。　　又根据苏联BOEO研究所对许多悬浮物去除百分率与沉淀速度关系曲线的研究无论是经过凝聚处理还是未经凝聚处理的混水的沉淀，上述曲线在沉淀速度为0.2～1.2mm/s范围内一般可以近似地用直线表示，而误差最大不超过8%，只须对每一水样测点相应与沉淀速度为0.2及1.2mm/s，二点的悬浮物去除率即可绘出曲线，或所求得与任一悬浮杂质去除率相对应的沉淀速度。　　设A表示沉淀速度为1.2mm/s的悬浮杂质去除百分率，B表示沉淀速度为0.2mm/s的悬浮杂质去除百分率，其比S=A/B称为悬浮杂质的沉淀性指数。　　根据A、B值及相似三角形原理，可求得任一悬浮杂质去除率y相当的沉淀速度ｕy。　　本实验将沉淀性指数进行观测,并计算其误差。　　三.所需仪器、器皿实验室目前可提供的设备及器材，根据学生设计的实验方案，提出实验所需的清单，由实验室统一协调解决。　　六杆定时搅拌机1台静置沉淀筒6根浊度仪1台1000CC烧杯6只100CC量筒6只10C吸管1支温度计1支秒表1块PH试纸若干　　四、实验步骤（仅供学生参考）　　1、测定源水的浑浊度、水温、PH值。　　2、针对实验水样，实验得出最佳混凝剂和最佳投药量。　　3、根据最佳投药量，将水样倒入6个1000烧杯中，在六杆搅拌机中进行混合反应。　　4、将已形成大矾花的水样分别徐徐倒入沉淀筒中（注意尽量不破坏矾花）。\n　　每个沉淀筒至432mm水深时，立即开启秒表并记录沉淀时间。　　5、经　　6、　　12、　　18、　　24、　　30、36分钟后，分别从筒下部防除30锥形部分的沉淀水并测出沉淀筒中水样的剩余浊度。　　五、实验报告及要求实验者_______________日期_____________静置沉淀筒直径_______毫米,沉淀筒有效水深毫米源水浑浊度___________水温________PH___________加混凝剂名称及剂量________________________________________混合时间______________分混合时速度______________转/分反应时间______________分反应速度_______________转/分沉淀筒序号123456沉淀时间T(分)61218243036沉淀速度(毫米/秒)1.20.60.40.30.240.2沉淀水浑浊度(毫克/升)悬浮杂质去除百分率(%)绘制:1.悬浮杂质去除百分率和沉淀时间的关系曲线(必须在计算纸上画，横坐标为沉淀时间，纵坐标为去除百分率)2.悬浮杂质去除百分率和沉淀速度的关系曲线(必须在计算纸上画，横坐标为沉淀速度，纵坐标为去除百分率)3.计算:该水样沉淀性指数S，并将u1=1.2mm/s及u2=0.2mm/s二点间联一直线比较曲线与直线吻合程度及求出最大的绝对误差。　　\n六、思考题１.试述两种曲线分别代表的意义．２.若要去除源水中６０％的悬浮杂质时，根据实验曲线应采用沉淀速度为多少？今若有沉淀池深２Ｍ，为保证上述去浊百分率需多长的沉淀时间？、根据沉淀性指数，试计算其去浊百分率为６０％时，其沉淀速度为多少？一.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、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，颗粒间达到相互位置保持不变，颗粒的下沉速度即为浑度面等速下沉速度。　　该速度与原水浓度有关，而与沉降深度无关。　　但沉降有效水深影响压缩区压实程度。　　以深度高度为纵轴，以沉淀时间为横轴，所绘得的H~t曲线称为成层沉淀曲线，取H~t的直线段，求斜率，可得沉降速度U。　　三、实验器材秒表、沉淀筒、搅拌棍、卷尺、混凝剂。　　四、实验步骤　　1、取实验水样搅拌均匀，放入沉淀筒，开始记时。　　2、仔细观察，记录浑液面出现的时间，浑液面沉淀初期，开始头10分钟，以1分钟为间隔，以后以5分钟为间隔，记录浑液面的高度，直至沉降结束。　　五、实验报告实验姓名_____________实验日期________________________沉淀时间（分）浑液面高度（cm）沉淀时间（分）浑液面高度（cm）　　1、以沉淀时间为横坐标，沉淀高度为坐标，绘H~t关系曲线。　　2、取H~t直线段，求斜率。　　一.实验目的\n　　1、学习活性炭吸附工艺处理废水技能。　　2、测定活性炭对亚甲基兰的吸附速率。　　二、实验原理①活性炭吸附原理活性炭吸附是目前国内外运用较多的一种水处理工艺。　　其吸附原理是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，来达到净化水体的目的。　　活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其它分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。　　活性炭的吸附是上述二种吸附综合作用的结果。　　当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时，此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再发生变化。　　此时的动平衡则为活性炭的吸附平衡。　　②单位重量吸附剂在单位时间内吸附的物质量就是活性炭对该种物质的吸附速度。　　本次实验采用活性炭作为吸附剂，亚甲基兰溶液为吸附质。　　设吸附速率为u，饱和状态下吸附质被吸附的物质的量为qmmol/l，吸附达到饱和的时间为t，则u=q/t根据所得实验数据绘制lgc—t曲线，吸附开始时，亚甲基兰溶液浓度由于吸附作用，下降趋势显著，随着时间增长，活性炭吸附能力慢慢达到饱和，t分钟后，亚甲基兰溶液的浓度趋向稳定，浓度曲线水平趋向x轴。　　此时曲线整体呈现下降—平缓趋势。\n　　应有一处明显拐点，求拐点处斜率，即为u。　　③对于实验过程中亚甲基兰溶液浓度的测定，根据朗伯-比尔定律，使用分光光度法制标准曲线，从标准曲线上读出测定的透光率对应的浓度值而求得的。　　三、实验仪器及药品①721分光光度计磁力搅拌器；②1000ml容量瓶1个250ml三烧瓶6个500ml量筒1个10ml5ml移液管各1根漏斗架1个漏斗4个洗耳球2个秒表1个；③1mmol/L亚甲基兰母液2000ml。　　四、实验步骤①洗涤玻璃器皿。　　②亚甲基兰使用液的配制用移液管准确吸取100ml1mmol/L的亚甲基兰母液于1000ml容量瓶中，定容，摇匀。　　此浓度为0.1mmol/L。　　③标准曲线的绘制a)取0.1mmol/L亚甲基兰使用液分别于5个三角烧瓶中，按照　　0、　　5、　　10、　　40、100倍进行稀释，即为亚甲基兰标准溶液。　　b)在波长为660nm使用分光光度计分别测量标准溶液的透光率T%，记录数据。　　c)以lgc为横坐标，T%为纵坐标，根据体积稀释倍数，计算出标准溶液的浓度，在坐标纸上绘制lgc—T%标准曲线。　　④吸附速率的测定a)用量筒量取500ml0.1mmol/L亚甲基兰使用液于大烧杯中，取适量溶液测定t=0的透光率T%。　　b)打开搅拌器，投入0.1g活性炭，马上开始记时。\n　　在t=0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，4.0，5.0，6.0，8.0，10.0，12.0，15.0，18.0，21.0，24.0，27.0，30.0，35.0，40.0时间点处，用移液管取适量液体，过滤，测定透光率T%。　　记录数据。　　c)由标准曲lgc—T%读出上述水样的浓度值（此时表示为lgc），绘制出溶液浓度与时间的变化曲线，即lgc—t曲线，找出拐点，求出该点斜率，即求得吸附速率u。　　五、实验报告及要求实验者姓名:实验日期:1.标准曲线的绘制①标准溶液浓度数据表稀释倍数051040100浓度c（mmol/L）浓度对数（lgc）透光率（T%）②lgc—T%曲线2.速率曲线的绘制③原始数据记录及计算时间t（min）00.51.01.52.02.53.04.05.0透光率（T%）浓度lgc时间t（min）6.08.010.012.015.018.021.024.027.0透光率（T%）浓度lgc时间t（min）30.035.040.0透光率（T%）浓度lgc④lgc—t曲线的绘制⑤计算u一.实验目的　　1、了解曝气设备清水充氧能力的实验方法，加深对曝气设备清水充氧机理性能的理解。　　2、测定曝气设备氧总转移系数Kla，并计算其他各项评定指标。　　3、本指导书仅供学生参考，学生根据实验要求，查找相关的书和指导书，自己设计实验方法和实验步骤。　　二、实验原理根据氧传递基本方程（dc/dt）=—klaCs-c)积分后得到的氧总转移系数Kla=（2.303/t-tc）lg(Cs-Cc/Cs-Ct)将待曝气之水脱氧至零后，开始曝气。　　把液体中溶解氧的浓度Ct作为时间t的函数。\n　　曝气后每隔一定时间t取曝气水样，测定水中溶解氧浓度，从而利用上式计算Kla值。　　或是以亏氧量（Cs-Ct）为纵坐标，以时间t为横坐标，在半对数格纸上绘图，直线斜率即为Kla值。　　三、实验器材实验室目前可提供的设备及器材，根据学生设计的实验方案，提出实验所需的清单，由实验室统一协调解决。　　1、溶解氧测定仪；　　2、天平、秒表、量筒；　　3、不同的曝气头；　　4、无水亚硫酸钠、氯化钴。　　四、实验步骤（仅供学生参考）　　1、正确调试溶解氧测定仪，使之处于工作状态。　　2、在曝气罐中装入自来水8升，测定水中的溶解氧值，计算罐内溶解氧量G=DO.V.　　3、计算投药量a、脱氧剂采用无水亚硫酸钠2NaSO3+O2=2Na2SO4由此，则投药量g=G*8(1.1～1.5)1.1～1.5值是为脱氧安全而采取的系数。　　b、催化剂采用氯化钴，投加浓度为0.1mg/l，将所称得的药剂用温水化开，倒入曝气罐内，几分钟后测定水中的溶解氧值。　　4、当水中的溶解氧值为零后，打开空压机，开始曝气，并记录时间，同时每隔一定时间（一分钟）读取一次溶解氧值，连续读取10——15个，然后拉长间隔，直至水溶解不在增长（达到饱和）为止，停止曝气，并测试罐内水温。\n　　五、实验报告及要求实验者姓名_____________实验时间______________________TCtCs-CtLg(Cs-Ct)TCtCs-CtLg(Cs-Ct)根据Kla计算公式计算Kla=以时间t为横坐标，lg(Cs-Ct)为总坐标绘图，求Kla值。　　六、思考题　　1、曝气在生化处理中的应用；　　2、曝气原理及影响因素；　　3、氧的总转移系数Kla的意义。　　本项实验用于选择污水、污泥消化处理工艺和确定设计参数，是水处理的一项重要实验。　　实验是用小型厌氧发酵罐进行的。　　可进行不同工艺（如污泥二级、二相、高速消化）、不同条件（如温度、投配比）的污泥厌氧消化实验。　　一.实验目的　　1、加深对厌氧消化机理的理解。　　2、初步掌握使污水、污泥消化设备正常运行及结实某些反常现象的能力。　　3、掌握厌氧消化实验数据的处理方法。　　4、对不同消化工艺进行对比实验，确定有机物分解率、产气率、与投配比关系（中温常规消化与中温两极消化）。　　二、实验原理厌氧消化是在无氧条件下，借助于厌氧菌的新陈代谢，有机物被分解，整个消化过程分二个阶段、三个过程进行。\n　　酸性发酵阶段，包括二个过程，一为水解作用——在微生物外酶作用下将不溶有机物水解成溶解的和小分子的有机物；二为酸化作用——在产酸菌作用下将复杂的有机物分解为低级有机酸。　　碱性发酵阶段是在甲烷菌作用下，将酸性发酵阶段的产物——有机酸等分解为甲烷CH　　4、CO2等最终产物，这个过程因最终产物是气态的甲烷和二氧化碳等，故又称为气化过程。　　在间歇式厌氧消化池内，厌氧消化经历上述的整个过程。　　消化过程开始后池内pH值逐渐降低，在第一阶段基本完毕进入第二阶段后，pH值又有所上升，同时产气速率不断增大，在30天左右达到最大值，有机物分解百分数则不断提高。　　由于间歇式厌氧消化效率低、占地大，故生产中采用较少，多采用连续式厌氧消化法，这种方法池内酸性与碱性发酵处于平衡状态。　　厌氧消化，由于甲烷菌的反之时代时间长，专一性强，对pH值及温度变化的适应性较弱，因此甲烷消化阶段控制着厌氧消化的整个过程。　　为了保持厌氧消化的正常进行，维持酸碱平衡，应当严格控制厌氧消化环境，主要有以下几点　　1、消化池内温度温度影响消化时间，也影响产气量。　　一般中温消化池内温度控制在33～35摄氏度，高温消化池内温度，控制在55±1摄氏度。　　2、污泥消化时应注意生污泥的性质，其含水率应在96～97%，pH值应为6.5～8.0，不应含有有害、有毒物质。\n　　3、搅拌作用，既可以间歇搅拌也可以连续搅拌，这一措施对池内温度、有机物及厌氧菌的混合、均匀分布关系重大，同时还具有破碎浮渣层的作用。　　4、营养，为了使产酸和甲烷儿歌阶段保持平衡关系，有机物的投加负荷应当适宜，此外还应保持适宜的，此值一般控制在10～201的范围内，低于此值，不仅会影响消化作用，而且会造成NH　　4、NH3的过剩积累，一直消化的过程。　　5、厌氧条件，甲烷菌是专性厌氧菌，因此绝对厌氧是厌氧消化正常进行的重要条件，空气的进入会抑制厌氧菌的代谢作用。　　6、pH值，池内应保持在6.6～7.6之间。　　要求池内有一定碱度，pH一般以CaCO3计，碱度为2000～5000mg/L为佳，当ph值偏低时，可投加碳酸氢钠或石灰加以调节。　　厌氧消化，虽然厌氧菌代谢产生的能量较少，对有机物分解速率较慢，但是有机物的降解过程仍符合好氧生化反应动力学关系式，即有机物的去除特性可表示为式中L　　0、Le——分别为进、出水中有机物浓度COD或BOD5，mg/L；Xv——挥发性悬浮固体浓度，mg/L；K——有机物降解反应速度常数（时间）-1t——反应时间。　　由于厌氧处理的消化速率主要取决于碱性消化阶段，所以研究对象多是碱性消化阶段的各项参数。　　在实验设备达到稳定运行后，控制L　　0、Xv值不变，改变进水流量，使停留时间在一定范围内变化并测定每次出水的L0值。　　以L0为横坐标，为纵坐标绘图，直线斜率即为K值。\n　　但在厌氧处理中，由于厌氧消化时酸性消化与碱性消化的速率不同，所以存在两条斜率不同的直线。　　但工程设计中均采用碱性消化阶段的K2值及其他参数。　　厌氧池内挥发性悬浮固体Xv为式中Lv=L0－Le——池内降解有机物，mg/L；Y——产率系数Kd——内源呼吸速率Y、Kd系数可由上式变换后求得。　　以为纵坐标，以t为横坐标，绘图，得两条直线，由于甲烷发酵控制着整个厌氧消化，故以甲烷发酵阶段的Y、Kd系数作为工程设计数据使用。　　三、实验设备　　1、厌氧消化器　　2、厌氧消化加热、温度控制、搅拌装置及自动控制设备。　　3、贮气罐——肺活量仪，或湿式气体流量计。　　4、酸度计、水浴、烘箱、坩埚、马福炉。　　5、气体分析器　　6、脂肪酸、COD、BOD　　5、SS等分析仪器，玻璃器皿及化学药品等。　　7、污水连续流厌氧消化实验装置。　　四、实验步骤污水连续流厌氧消化实验　　1、人工配制实验用污水，或取自某些高浓度有机废水。　　2、由运行正常的城市污水处理厂的消化池中取够熟泥作为种泥，放入消化器内，以1～2摄氏度/h的升温速度逐步加温到33±1摄氏度。\n　　3、反应器内温度升至33摄氏度后，稳定运行12～24小时，而后按实验要求进水。　　进水流量变化使水力停留时间，（t=V/Q）约为0.　　5、1.　　0、1.　　5、2.　　0、3.　　0、4.　　0、8.　　0、12.　　0、　　16、　　20、24天。　　4、在产气后即按上述要求连续进、出水，同时连续搅拌。　　加料速度应控制在30kgBOD5/m2d以下。　　5、每一档水力停留时间，在消化反应器进入稳定运行后连续运行7天以上。　　每天记录、分析进、出水pH值、COD（BOD5）、产气量、CH4含量等。　　注意池内pH值变化，当pH＜6.6时，应加碱调整pH值。　　五、实验报告及要求实验者姓名:实验日期:项目内容时间t(d)进水量(L'd)123456789进水COD(mg/L)出水COD(mg/L)池内混合液SS(mg/L)池子内混合液Vss(mg/L)产气量(L/d)甲烷CH4含量(%)　　六、思考题\n　　1、影响厌氧消化的因素有哪些，实验中如何加以控制才能保证正常进行？。　　　　内容仅供参考