环境工程专业实验——混凝

混凝实验混凝实验 一一 实验目的实验目的 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学会求水样最佳混凝条件（包括投药量、pH 值、水流速度梯度）的基本方法； 3了解助凝剂对混凝效果的影响。 二二 实验原理实验原理 胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶体表面的电 荷值常用电动电位 表示，又称为 Zeta 电位。Zeta 电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力 的大小和影响范围。一般天然水中的胶体颗粒的 Zeta 电位约在-30mV 以上，投加混凝剂之 后，只要该电位降到-15mV 左右即可得到较好的混凝效果。相反，当 Zeta 电位降到零，往 往不是最佳混凝状态。 投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同， 必须通过实验方可确定。 在水中投加混凝剂如 Al2(SO4)3、FeCl3后，生成的 Al(III)、Fe(III)化合物对胶体的 脱稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度、水温的影响，还受水的 pH 值影响。如 果 pH 值过低（小于 4） ，则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮 凝作用较差。如果 pH 值过高（大于 910） ，它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络 合离子，也不能很好地发挥絮凝作用。 投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体。混凝剂量少， 达不到降低浊度的目的，混凝剂量过多，混凝效果反而下降，浊度增大，所以通过实验有 最佳的投药量。选定水样的 pH，投药量从最小（确定形成矾花所用的最小混凝剂量：通过 慢速搅拌烧杯中 500ml 的原水，并每次增加 1ml 混凝剂，直至出现矾花为止，这时的混凝 剂作为形成矾花的最小投加量。一般以 5ml 为最小混凝剂量）逐级递加，取 6 个药量梯度。 当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加助凝剂以提高混凝效果。助凝剂通常 是高分子物质，作用机理是高分子物质的吸附架桥，它能改善絮凝体结构，促使细小而松 散的絮粒变得粗大而结实。 三三 实验设备仪器实验设备仪器 1六联搅拌机（附 6 个 800ml 烧杯，实验水样选用 500ml 体积） ； 2 pH 计； 3温度计； 4浊度仪。 四四 实验水样与药剂实验水样与药剂 取自校园湖水。水样参考：自配水（高岭土悬浊液） 、生活污水、校园湖水、河水等。 1精制硫酸铝 Al2(SO4)318H2O 溶液（混凝剂） ，10g/L； 2氯化铁 FeCl36H2O 溶液（混凝剂） ，10g/L； 3浓度为 10%的 NaOH 溶液（化学纯） 。 4浓度为 10%的 HCl 溶液（化学纯） ； 本实验提供较高浓度的混凝剂和助凝剂，各组可根据自己实验要求进行稀释。 五五 实验步骤实验步骤 （一）最佳投药量的实验步骤（一）最佳投药量的实验步骤 混凝剂投加少，没有效果，越多，反而混凝效果下降，通过实验去定实验条件下的最 佳混凝剂量。 1.取校园湖水，搅拌使水样均匀，确定原水特征：测定并记录原水样的浊度、pH 值、 温度。 2.用 6 个 800ml 的烧杯，分别放入 500ml 水样，置于六联搅拌机平台上，调节搅拌桨 的高度在烧杯中心位置。 3.确定形成矾花所用的最小混凝剂量: 取 500ml 水样，在慢速搅拌下，起先投加 1mL 混凝剂，接着逐渐增加（以 1mL 为单位） 直至出现矾花为止，这时将总共投加的混凝剂作为形成矾花的最小投加量。一般以 5ml 为 最小混凝剂量。 4.确定实验时的混凝剂投加量，并量入小量筒中准备投加。根据步骤 3 得出的形成矾 花所需最小混凝剂投加量，取 26 作为 1烧杯的混凝剂投加量，46 作为 2烧杯的混 凝剂投加量，66 作为 3烧杯的混凝剂投加量，126 作为 6烧杯的混凝剂投加 量，计算并量取好后把混凝剂分别加入 l6 号烧杯中。 两组作对比试验，一组使用硫酸铝作为混凝剂，一组使用氯化铁作为混凝剂。 5.启动搅拌机，在转速 1500rmin 左右下，快速搅拌 1min（混合时间） ；在转速 600rmin 左右下，中速搅拌 5min（反应时间） ；在转速 200rmin 左右下，慢速搅拌 10min。如果用污水进行混凝实验，污水胶体颗粒比较脆弱，搅拌速度可适当放慢。 6.反应搅拌开始后，注意观察各烧杯中有无矾花产生，矾花大小及松散密实程度。 7.关闭搅拌机，静止沉淀 15 分钟，同时用 50ml 注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽 取三次，总计约 100ml） ，放入小烧杯，立即测量各水样的浊度（测定两次，求平均值） ， 记入表中。 （二）最佳（二）最佳 pHpH 值实验步骤值实验步骤 混凝过程中 pH 值是个重要影响因素，需要通过实验确定最佳 pH 条件。 1.取 6 个 800ml 烧杯分别放入 500ml 水样（河、湖水） ，置于实验搅拌机台上。本实验 所用水样、搅拌条件与最佳投药量实验相同，投药量为前面确定的最佳投药量最佳投药量。 2.调整原水 pH 值，用 10%的盐酸和 10%的 NaOH 溶液调节 6 个烧杯中的 pH 值依次分别 为 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0。 3.启动搅拌机。在转速 1500rmin 左右下，快速搅拌 1min（混合时间） ；在转速 600rmin 左右下，中速搅拌 5min（反应时间） ；在转速 200rmin 左右下，慢速搅拌 10min。如果用污水进行混凝实验，污水胶体颗粒比较脆弱，搅拌速度可适当放慢。 4.关闭搅拌机，静止沉淀 15 分钟，同时用 50ml 注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽 取三次，总计约 100ml） ，放入小烧杯，立即测量各水样的浊度（测定两次，求平均值） ， 记入表中。 六六 实验结果实验结果 1. 实验数据记录参考表： （1）以上清液的浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘制浊度与药剂投加量关系 曲线，并从图中标注出最佳的混凝剂投加量。 表表 2 21 1 最佳投药量实验记录表最佳投药量实验记录表 使用混凝剂种类、浓度 原水浊度 NTU 原水温度 水样编号 123456 混凝剂加注量（mg/L） 矾花形成的时间（min） 1 2 3 混凝后上清液水的 浊度（NTU） 平均 1 快速搅拌 min 转速（r/min） 2 中速搅拌 min 转速（r/min） 3 慢速搅拌 min 转速（r/min） 4 沉淀时间 min 转速（r/min） 备 注 5 水样来源 （2）以上清液的浊度为纵坐标，水样 pH 值为为横坐标，绘制浊度与 pH 值关系曲线， 并在图中标注出最佳混凝效果时的 pH 值，及水样混凝处理的 pH 范围。 表表 2 22 2 最佳最佳 pHpH 实验记录表实验记录表 使用混凝剂种类、浓度、投加量 原水浊度 NTU 原水温度 水样编号 123456 HCl 投加量（mg/L） NaOH 投加量（mg/L） pH 值 混凝剂加注量（min） 1 2 3 混凝后上清液水的 浊度（NTU） 平均 备 注 1 快速搅拌 min 转速（r/min） 2 中速搅拌 min 转速（r/min） 3 慢速搅拌 min 转速（r/min） 4 沉淀时间 min 转速（r/min） 2. 记录实验设备和操作条件： 实验日期： 浊度仪型号： 酸度计型号： 六联电动搅拌器型号、最大转速、生产厂家： 七七 注意事项：注意事项： 1混凝一般分慢速搅拌和快速搅拌阶段，其搅拌速度和搅拌时间可根据实验自行确定； 2实验