给水排水实验指导书(2012版).doc

水处理实验指导书东南大学环境工程实验室二O一二年四月实验一 活性炭吸附实验一、 实验目的1. 研究各种活性炭吸附性能，掌握等温吸附的测定方法和等温吸附曲线的绘制。2. 掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。3. 了解升流式连续活性炭吸附装置的设计及运行。二、 实验原理活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，也有化学吸着作用。有一些被吸附物质先在活性炭表面积聚浓缩，继而进入固体晶格原子或分子之间被吸附，还有一些特殊物质则与活性炭分子结合而被吸着。当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中的溶解性杂质在活性炭表面积聚而被吸附。同时也有一些被吸附物质由于分子运动而离开活性炭表面，重新进入水中即同时发生解吸现象。当吸附和解吸处于动态平衡时，称为吸附平衡。这时活性炭和水（即固相和液相）之间的溶质浓度，具有一定的分布比值。如果在一定的压力与温度条件下，用克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量,即吸附容量可按下式计算 (1-1)的大小除了决定于活性炭的品种外，还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度及值有关。一般说来，当被吸附的物质能够与活性炭发生结合反应、被吸附的物质又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭对被吸附物质的亲和作用力强，被吸附物质的浓度又较大时，值就较大。描述吸附容量与吸附平衡时溶液浓度的关系有和吸附等温吸附式。在水和污水处理中通常用表达式来比较不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即 (1-2)式中： 吸附容量；与吸附比表面积、温度有关的系数； 与温度有关的常数，； 吸附平衡时的溶液浓度 这是一个经验公式，通常用图解方法求出、的值（见图1-1、图1-2）。为了方便易解，往往将式（1-2）变换成对数线性关系式： （1-3）式中： 水中被吸附物质原始浓度 ; 被吸附物质的平衡浓度 ; 活性炭投加量 图1-1 吸附等温线曲线图1-2 、的图解求法连续流活性炭的吸附过程同间歇性吸附有所不同，这主要是因为前者被吸附的杂质来不及达到平衡浓度，因此不能直接应用上述公式。这时应对活性炭吸附柱进行被吸附杂质泄漏和活性炭耗竭过程实验，也可简单地采用关系式。 （1-4）式中： 工作时间 ; 吸附柱中流速;活性炭层厚度;流速常数;吸附容量；入流溶质浓度；容许出流溶质浓度 。根据入流，出流溶质浓度，可用式（1-5）估算活性炭柱吸附层的临界浓度，即保持出流溶质浓度不超过的炭层理论厚度。 （1-5）式中为临界厚度，其余符号同上面。在实验时如果原水样溶质浓度为，用三个活性炭柱串联，则第一个活性炭柱的流出浓度即为第二个活性炭柱的流入浓度，第二个活性炭柱的流出浓度即为第三个活性炭柱的流入浓度。由各炭柱不同的流入、流出浓度、便可求出流速常数值。图1-3 间歇式活性炭吸附实验装置 图1-4 连续式活性炭吸附实验装置三、实验装置与设备1 升流式吸附装置 1套2 HY-2型多用调速振荡器 1台3 721型分光光度计 1台4 蠕动泵 1台5 过滤装置 若干6 秒表7 自动进样器等8 0.0005M亚甲基兰溶液（化学式、浓度186.95mg/L）四、实验步骤(一)吸附等温线1. 将粉末活性炭在150温度下烘干3小时。2. 用电子天平称取0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、30.0、40.0、50.0粉末活性炭，分别加入8个50的比色管。3. 分别在各比色管中加满50 0.0005的亚甲基兰溶液，将比色管逐个固定在振荡器上振荡45分钟。4. 取下比色管，立即用漏斗滤纸过滤，滤液舍去最初与最后的部分，留中间部分供分析用。5. 测定各滤液中残留的亚甲基兰的吸光度，并根据亚甲基兰溶液浓度吸光度标准曲线查出滤液中残留的亚甲基兰浓度。（标准曲线以如下方法近似获得：测定原始亚甲基兰溶液(186.95mg/L)的吸光度A，在坐标系中得一点A0，过坐标原点及A0点作一直线即得）。6. 将数据列表，以为纵坐标，为横坐标绘出等温吸附线。7. 从吸附等温线上求出、值，代入式（1-2）求出吸附等温式。8. 在图中相当于进水浓度处引一垂线与等温线相交，其交点可由纵坐标上读出。这一数值代表的单位重量炭的吸附量就是炭的最终能力。但经验证明，这一数值很难用以准确预测设计中炭的投加量。因而还必须进行连续活性炭吸附系统的实验。（二）连续动态吸附柱实验1. 配制250升0.0005亚甲基兰溶液。2. 将蠕动泵的流量调整至25，记录开始时间。 3. 一小时后开始取样测定，直至吸附柱穿透为止。求出得到所需出水水质的最小接触时间。4. 绘制装置简图，并自行设计实验步骤。动态实验包括以下步骤：1. 确定得到所需出水水质的最小接触时间。 2. 不同流量下单位炭柱长度炭层的水头损失。3. 确定投炭量。4. 升流式与降流式的比较。五、实验数据结果整理（实验报告）(一)吸附等温线结果数据整理1. 记录实验操作基本参数班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 3.18 同组实验者姓名： 水样亚甲基兰浓度：186.95， ：4.8 ，温度： 19 振荡时间： 45 ， 水样体积： 50 。2. 各比色管中水样过滤后，亚甲基兰测定结果，建议按表1-1填写。3. 以为纵坐标，为横坐标绘出吸附等温线。4. 从等温线上求出、值，代入式（1-2），求出吸附等温式。表1-1 间歇式吸附实验记录表杯号水样体积()原水样亚甲基兰浓度0（）吸附平衡后亚甲基兰浓度（）活性炭投加量()()050186.95186.95150186.95108.62250186.9565.70350186.9552.20450186.9521.99550186.958.69650186.950.86750186.950.36 (二)连续流吸附实验结果整理1. 实验测定结果建议按表1-2填写。班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 3.18 同组实验者姓名： 原水浓度： ，水温： 19 ，蠕动泵流量： 25 ： ，活性炭吸附容量： 表1-2 连续流吸附实验记录工作时间(h)1号柱2号柱3号柱出水浓度C(mg/l)C01(mg/l)D1(m)V1(m/h)C02(mg/l)D2(m)V2(m/h)C03(mg/l)D3(m)V3(m/h)454.67502. 根据实验所测得的数据代入式（1）求出流速常数值。（其中采用进行换算，活性炭容量左右）3. 如果流出亚甲基兰浓度为10，求出活性炭柱炭层的临界值。吸光度的记录:0 3 2 1 0 0.0054 0.049 0.670六、实验结果讨论1. 间歇吸附与连续流吸附相比，吸附容量和是否相等？怎样通过实验求出值？2. 通过本实验、你对活性炭吸附有什么结论性意见？本实验如何进一步改进？实验二 混凝实验一、 实验目的1. 了解絮凝剂的筛选方法、掌握混凝实验的操作条件。2. 观察不同投药量的絮凝效果，掌握在一定的情况下最佳投药量筛选。3. 观察不同值条件下的絮凝效果，掌握投药量一定条件下时最佳条件筛选。4. 通过实验现象的观察和实验结果的分析，加强对混凝理论的理解。二、实验原理胶体颗粒（胶粒）带有一定的电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶粒表面的电荷值常用电动电位来表示，又称为电位。电位的高低决定了胶体颗粒之间的斥力的大小和影响范围。一般天然水中胶体颗粒的电位约在30以上，投加混凝剂后，只要该电位降到15左右即可得到较好的混凝效果。相反，当电位降到零，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。投加量不足不可能有很好的混凝效果。同样，如果投加的混凝剂过多也未必能得到好的混凝效果。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、以后，生成的、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影响，还受水的值影响。如果值过低（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。如果值过高（大于9-10），它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好发挥混凝作用。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，这时，水流速度梯度值的大小起着主要作用。在混凝搅拌实验中，水流速度梯度值可按下式计算： （2-1）式中： 搅拌功率； 水的粘度； 被搅动的水流体积。在本实验中，水流速度梯度值由混凝搅拌机微电脑自动给出。三、实验装置与设备1. ZR4-6型微机控制混凝搅拌机 1套（见图2-1）2. 浊度仪 TSZ型 1台3. 酸度计（或PH试纸） 1台4. 玻璃仪器 若干5. 秒表6. 自动进样器等图2-1 混凝搅拌装置四、实验步骤混凝实验分为最佳投药量、最佳值、最佳水流速度梯度三部分。实验用水配制：将配水槽注满自来水，按照400浓度配制高岭土浊度水水样。由于自来水中碱度不够，因此配水时应同时投加300的（根据配水槽中自来水的体积，分别计算高岭土及的投加量）。原水配好后，测定原水水样的特性，即混浊度、值、温度。在不改变原水的条件下进行最佳投药量实验。选定一种搅拌速度变化方式，确定最佳投药量。然后按照最佳投药量筛选混凝最佳值，最后根据最佳投药量、最佳值，筛选最佳速度梯度。 在本实验中所需的药剂为：1. 混凝剂 浓度 10% 浓度 10%聚合氯化铝（PAC） 浓度 10%(三种混凝剂每组同学选做一种)2.化学纯盐酸 浓度 10%3.化学纯氢氧化钠 浓度 10%（一）最佳投药量实验步骤1. 确定形成絮体矾花所用的最小混凝剂量。方法：用一个实验烧杯取原水1000，设置混凝机程序（单段：中速搅拌100，搅拌时间3），记下该程序号并运行该程序（同时运行），同时向实验烧杯中投加所选用的混凝剂1，搅拌3后，观察有无矾花。若无矾花出现，则再次投加1的混凝剂，直至出现矾花为止。此时累计投加的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。2. 将烧杯中的实验用水倒掉，并将混凝机所附6个实验烧杯，分别加入1000 原水，置于实验搅拌机平台上。3. 确定实验时每个烧杯的混凝剂投加量。根据步骤1得出的形成矾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号烧杯的混凝剂投加量。4. 设置混凝机程序。（第1段：快速搅拌1分钟，转速约为300；第2段：中速搅拌10分钟，转速约为100；第3段：慢速搅拌10分钟，转速约为50）。记下该程序号。5. 运行该程序，混凝机自动启动搅拌。与此同时，根据步骤3确定的每个烧杯的混凝剂投加量，用移液管向每个烧杯依次快速投加混凝剂（尽量保持同时投加）。6. 程序运行结束后，搅拌机自动停止。静止沉淀10分钟，用浊度仪比色管在实验烧杯的采样管中放出上清液测定其浊度与值（每个水样测定三次）。数据记入表2-1中。7. 根据剩余浊度投加量曲线得出最佳混凝剂投加量。（二）最佳值实验步骤1将5个实验烧杯分别加入1000原水，置于搅拌机平台上。2确定原水的特性，即测定原水水样的混浊度、值、温度。3. 调整原水。用移液管依次向1号、2号实验烧杯中分别加入2.0、1.0 的10%浓度的盐酸。向4号、5号实验烧杯中分别加入1.0、2.0的10%浓度的氢氧化钠。（该步骤也可采用变化值的方法，即调整15号实验烧杯中水样值分别为5、6、7、9、11，可用精密试纸测定值）。4. 设置混凝机程序（同实验一）。即：第1段：快速搅拌1分钟，转速约为300；第2段：中速搅拌10分钟，转速约为100；第3段：慢速搅拌10分钟，转速约为50）。5. 运行该程序，用移液管分别向各实验烧杯加入相同剂量的混凝剂。（投加量按照最佳投药量实验中得出的最佳投药量而确定，尽量保持同时投加）。6. 程序运行结束后，搅拌机自动停止。静置10分钟，在实验容器的采样管中放出上清液测定其浊度与值（每个水样测定三次）。记入表2-2中。7. 根据剩余浊度值曲线得出最佳值。(三)混凝阶段最佳速度梯度实验步骤1将6个装有1000原水水样的实验烧杯置于实验平台上，根据最佳值实验和最佳投药量实验所得出的最佳混凝值和投药量进行实验。2. 用盐酸（或氢氧化钠）调整6个实验水样值至最佳值。3设置搅拌机于单独运行程序，即为每个搅拌头单独设置运行程序。（每个搅拌头的第1段设为快速搅拌1，转速约为300；每个搅拌头的第2段则分别设为：1号20、2号40、3号60、4号80、5号110、6号140，搅拌20。记下每个搅拌头的程序号。）3. 启动混凝机，选择单独运行，分别输入16号烧杯的程序号，搅拌头开始搅拌，与此同时，分别向每个烧杯投加相同量的混凝剂（尽量保持同时投加）。3程序运行结束后，搅拌机自动停止。静置10分钟，在实验容器的采样管中放出上清液测定其浊度（每个水样测定三次）。记入表2-3中。注意事项：1. 在最佳投药量、最佳值实验中，向各实验烧杯投加药剂时应尽量同时投加，避免时间间隔较长各水样加药后反应时间长短相差太大，混凝效果悬殊。2. 从实验烧杯中放上清液测定浊度时，注意不要扰动底部沉淀物。同时，各实验烧杯取样时间间隔尽量减小。五、实验数据结果整理（实验报告）（一）最佳投药量实验结果整理1. 把原水特征、混凝剂投加情况，沉淀后剩余浊度记入表2-1。2. 以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂投加浓度为横坐标，绘出浊度投加浓度关系曲线，并从图上求出最佳混凝剂投加浓度。表2-1 最佳投药量实验记录班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 同组实验者姓名： 原水温度： 19 ，浊度： 51.2 NTU，浓度: 400 ，： 7.3 使用混凝剂种类、浓度： 水样编号123456混凝剂加注量(mg/L)0.250.60.951.31.652矾花形成时间（min）沉淀水浊度(NTU)113.80.6210.3874.163.017.58210.21.371.074.004.026.72315.42.942.644.254.186.61平均备 注1快速搅拌：1 (min)转 速：300 (r/min)2中速搅拌：10 (min)转 速：100 (r/min)3慢速搅拌：10 (min)转 速：50 (r/min)4沉淀时间：10 (min)5人工配水情况（二）最佳值实验结果整理1. 把原水特性、混凝剂加注量、酸碱加注情况、沉淀水浊度记入表2-2。2. 以沉淀水浊度为纵坐标，水样值为横坐标，绘出浊度值关系曲线，从图上求出所投加混凝剂的混凝最佳值及其适用范围。表2-2 最佳pH实验记录班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 同组实验者姓名： 原水温度： ，浊度： NTU，浓度: ，： 使用混凝剂种类、浓度： 水样编号12345混凝剂加注量(mg/L)0.950.950.950.950.95HCI加注量(ml)NaOH加注量（ml）12PH5.56.07.38.08.5沉淀水浊度(NTU)112.07.139.969.556.37211.46.559.628.797.07311.87.368.639.277.37平均备 注1快速搅拌：1 (min)转 速：300 (r/min)2中速搅拌：10 (min)转 速：100 (r/min)3慢速搅拌：10 (min)转 速：50 (r/min)4沉淀时间：10 (min)5人工配水情况（三）混凝阶段最佳速度梯度实验结果整理1. 把原水特性、混凝剂加注量、酸碱加注情况、沉淀水浊度记入表2-3。2. 以沉淀水浊度为纵坐标，速度梯度值为横坐标绘出浊度与值关系曲线，从图上求出所投加混凝剂的混凝阶段适宜的值范围。表2-3 混凝阶段最佳速度梯度实验记录班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 同组实验者姓名： 原水温度： ，浊度： NTU，浓度: ，： 使用混凝剂种类、浓度： 水样编号123456水样PH值8.58.58.58.58.58.5混凝剂加注量（mg/L）0.950.950.950.950.950.95快速搅拌速 度(r/min)300300300300300300时 间(min)111111中速搅拌速 度(r/min)20406080110140时 间(min)202020202020沉淀时间（min）101010101010速度梯度G值快 速中 速4.311.019.128.043.059.5平 均沉淀水浊度（NTU）123平均六、实验结果讨论1. 根据最佳投药量实验曲线，分析沉淀水浊度与混凝剂加注量的关系。2. 本实验与水处理实际情况有那些差别？如何改进？附录1：用分光光度计代替浊度计测定浊度的方法分光光度计是实验室最常用的仪器设备，在水处理实验中经常用其代替昂贵的浊度计，现将本实验中使用分光光度计的方法叙述如下：将6个实验容器分别加入1000自来水水，置于搅拌机平台上。分别在6个实验容器中各加入300，快速搅拌2分钟后，再依次分别加入25 、50、100、200、400、600高岭土快速搅拌5分钟后放出试样以自来水为参比进行比色，绘出吸光度-浓度曲线，以后每次实验试样都以自来水为参比进行比色，然后在吸光度-浓度曲线上查出浓度即可，注意，在做标准吸光度-浓度曲线时每次比色时都应搅拌试样，以免高岭土沉淀产生误差。附录2：浊度计使用方法1. 打开电源开关，按下高挡位，预热30分钟。2. 清洗样槽，样槽两端的光学窗口和样槽内、外部应干净，肉眼看不出杂质。3. 用零度水润洗样槽内三次后，缓慢地往样槽内注入零度水（避免产生气泡和将水溢出），液面不低于液位线，光学窗口及样槽外部干净。4. 将样槽平稳地放入样槽室内，盖上样槽室门，用调零旋钮使表头显示为零。5. 取出样槽，盖上样槽室门，此时表头显示数据就是“定标值”。6. 倒出零度水，重新注入被测水样至水位线。7. 将表头显示数据调到定标值后，按被测水样浊度范围选择合适挡位，将注有水样的样槽放入样槽室。盖上样槽室门，立即读数，此时表头显示数据为被测液体的实际浊度。8. 读数后即取出样槽，洗净样槽内外，将样槽倒置，放在机外，关掉电源。9. 注意事项：(1) 仪器不工作时，务必取出样槽，倒置机外。(2) 仪器不能摆放在阳光直射、磁场及热源附近，工作时保证槽样干净。(3) 定标用“零度水”，保证质量（尽可能接近零度），测试前，检查“定标植”，确保准确，否则会出现负面情况。(4) 样槽内的被测液体不能低于液压线，不能有杂质和气泡，测高浊度液体后再测低浊度液体时务必清洗样槽。(5) 放置样槽时要平稳、小心，不得将液体溢在样槽内，若不慎溢入，立即吸干，仪器不工作时，样槽室内放干燥剂。(6) 开、关机前，应将档位开关置于最高档位处，以免表头受冲击。(7) 不得自行折机，以免损坏仪器。实验三 压力溶气气浮实验一、实验目的在水污染控制工程中，固液分离是一种很重要的水质净化单元过程。气浮法是进行固液分离的一种方法，它常用来分离密度小于或接近于“1”、难以用重力自然沉降法去除的悬浮颗粒。例如，从天然水中去除藻、细小的胶体杂质，从工业污水中分离短纤维、石油微滴等。有时还用以去除溶解性污染物，如表面活性物质、放射性物质等。由于悬浮颗粒的性质和浓度、微气泡的数量与直径等多种因素都对气浮效率有影响，因此，气浮处理系统的设计运行参数常要通过实验确定。通过实验希望达到以下目的：（1）掌握压力溶气气浮实验方法；（2）了解悬浮颗粒浓度、溶气压力、气固比、溶气水回流比、澄清分离效率之间的关系，加深对基本概念的理解。二、 实验原理采用气浮工艺进行固液分离时，用水泵将清水抽送到压力为2个大气压的溶气罐中，同时注入加压空气。空气在罐内溶解于加压的清水中，形成溶气水。溶气水通过溶气释放器（减压阀）进入气浮池，此时由于压力突然降低，溶解于水中的空气便以微气泡形式从水中释放出来。微细的气泡在上升的过程中附着于悬浮颗粒上，使颗粒密度减小，上浮到气浮池表面与液体分离。由斯托克斯公式可以知道，粘附于悬浮颗粒上气泡越多，颗粒与水的密度差就越大，悬浮颗粒的特征直径也越大，两者都使悬浮颗粒上浮速度增快，提高固液分离效果。水中悬浮颗粒浓度越高，气浮时需要的微细气泡数量越多，通常以气固比表示单位重量悬浮颗粒需要的空气量。气固比与操作压力、悬浮固体的浓度、性质有关。对活性污泥进行气浮时，气/固=0.0050.06，变化范围较大。气固比可按下式计算： 式中：气固比（释放的空气/悬浮固体）； 水流中的悬浮固体浓度; 加压溶气水回流量; 污水流量; 某一温度时的空气溶解度（可查下表得到）。温度()0102030 29.222.618.715.7 绝对压力 在工程上，通常用回流比来表示气浮技术数据，所谓回流比指的是溶气水的流量与处理污水的流量比。溶气水的水源一般采用经气浮工艺分离后的处理水。三、实验装置与设备1. 压力容器气浮设备200 1台2. 浊度仪 TSZ型 1台3. 酸度计（或PH试纸） 1台4. 玻璃仪器 若干5. 秒 表6. 变速搅拌器 1台7. 气浮桶 6个图3-1 有回流系统加压溶气气浮法四、实验步骤1. 配水：将配水槽注满自来水，按照400浓度配制高岭土浊度水水样，由于自来水中碱度不够，因此用自来水配水时同时应投加300的。(参见实验一)。原水配好后，测定原水水样的特性，即混浊度、值、温度。利用浊度仪分别测定原水（400mg/L高岭土）和自来水（高岭土浓度为零）浊度，建立浓度浊度线性关系方程。2. 根据不同的回流比，分别往气浮桶（满刻度为15升）中加入5、7.5、9、10、12、13升配制好的污水（桶上有刻度，一格为一升）。分别代表200%、100%、67%、50%、25%、15%等不同的回流比。3. 根据实验二得出的结果，调节污水的最佳值。4. 根据实验二得出的结果，向污水中投加混凝剂。5. 将搅拌机置于气浮桶上，打开电源开关快速搅拌1分钟（快速搅拌时搅拌机变速开关置于最快端）再慢速搅拌2分钟（慢速搅拌时搅拌机变速开关置于最慢端）。6. 打开压力容器气浮设备，待空压机压力增至额定值后，启动水泵，开启溶气水阀门，从释放器放出溶气水，（由于有大量的空气溶于水中，溶气水应该呈现乳白色）。将释放器置于气浮桶内，注意一定要将溶气释放器深入到桶底，并且缓慢移动释放器，使溶气水均匀地从气浮桶底部进入。待桶内液面至15升刻度时，将释放器拿出，并静置10分钟。注意观察浮渣形成的过程和时间。在气浮桶内的溶气水和悬浮物进行反应和分离的过程中，注意不要移动或碰撞气浮桶，以免破坏浮渣层，影响气浮效率。7. 从桶底阀门放出水样测定其浊度与值。注意先放出的水样应弃之不用，待水样正常后才能测定。五、实验数据结果整理（实验报告）1. 将实验数据记录于表3-1.2. 建立实验用水浓度浊度线性关系方程并作图。将浊度转化为浓度。3. 以气浮分离水浓度为纵坐标，溶气水回流比为横坐标绘出高岭土浓度与回流比关系曲线，从图上找出气浮工艺的运行参数：最佳回流比。 表3-1 气浮实验记录班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 同组实验者姓名： 原水温度： ，浊度： 186 NTU，浓度: 400 ，： 7.5 使用混凝剂种类、浓度： PAC 10% 水样编号12345678原水体积（升）57.59101213溶气水体积（升）151515151515回流比（%）20010067502515 HCI加注量(mg/l) NaOH加注量（mg/l）101518201416PH8.58.58.58.58.58.5混凝剂加注量(mg/l)0.95*57.5*0.959*0.9510*0.9512*0.9513*0.95气浮分离后处理水浊度 (NTU)110.39.648.699.506.5513.8210.49.437.5510.55.2214.7平均气浮分离后处理水浓度 (mg/L)12平均五、实验结果讨论1. 气浮法与沉淀法有什么相同之处?有什么不同之处?实验四 曝气设备充氧能力的测定一、 实验目的活性污泥法处理过程中曝气设备的作用是使空气、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行物质代谢。由于氧的供给是保证生化处理过程的主要因素之一，因此工程人员和操作管理人员经常需要通过实验测定氧的总传递系数，评价曝气设备的供氧能力和动力效率。通过本实验希望达到下述目的：（1）掌握测定曝气设备的氧总传递系数和充氧能力的方法；（2）掌握测定修正系数的方法；（3）了解各种测试方法和数据整理方法的特点。二、 实验原理评价曝气设备充氧能力的实验方法有两种：（1）不稳定状态下进行实验，即实验过程中水中溶解氧浓度是变化的，由零增到饱和浓度；（2）稳定状态下的实验，即实验过程中水中溶解氧浓度保持不变。实验可用清水或在生产条件下进行。本实验只做不稳定状态下的实验。（一）氧的总传递系数用自来水或曝气池上清液进行实验时，先用亚硫酸钠（或氮气）进行脱氧，使水中溶解氧降到零，然后再曝气，直至溶解氧升高到接近饱和水平。假定这个过程中液体是完全混合的，符合一级动力学反应，水中溶解氧的变化可以用式（4-1）表示： （4-1）式中： 氧转移速率；氧的总传递系数。可以认为是一混合系数。它的倒数表示水中的溶解氧由变到所需要的时间，是气液界面阻力和界面面积的函数。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。将式（4-1）积分得: （4-2）式（4-2）表明，通过实验测得和相应于每一时刻的溶解氧值后，绘制与的关系曲线，其斜率就是（见图4-1）。另一种方法是先作与关系曲线，再作对应于不同值的切线得到相应的，最后作与关系曲线，也可以求得，如图4-2，图4-3所示。图4-1 与关系曲线图4-2 与关系曲线图4-3 与关系曲线（二）充氧能力充氧能力可以用下式表示： （4-3）式中： 曝气池体积采用鼓风机曝气时： (4-4)式中： 标准条件下的充氧能力（三）修正系数通常以修正系数来表示污水性质、搅动程度等对氧的传递、溶解氧饱和浓度的影响。 (4-5) (4-6)测定污水的、的方法与清水的方法相同，比较曝气设备充氧能力时，一般认为用清水进行实验较好。三、 实验装置与设备（一）实验装置实验装置的主要部分为空压机与模型曝气池，如图4-4所示。图4-4 曝气设备充氧能力实验装置简图（二）实验设备与仪器仪表1. 模型曝气池 硬塑料制 WLH=400400500（mm）（H为有效水深）2. 空压机3. 溶解氧测定仪 HI91434. 秒表5. 1000ml烧杯四、实验步骤1. 实验提供两种类型的曝气池，一种为廊道式，另一种为完全混合式。每一种曝气池又有两种曝气方式，一种为穿孔管式，另一种为曝气头式。两种不同的曝气方式可通过两只阀门控制。由于曝气池体积很小，可以认为池中溶解氧是处处均匀的，因此，仅取一个点测定溶解氧即可。2. 测定曝气池体积，本实验曝气池体积为400400500=80L。3. 将曝气池内注入自来水，并进行曝气，数分钟后（1030分钟）,用溶氧仪测定实验条件下的自来水的饱和溶解氧浓度和水温，继续曝气。4. 计算和的需要量 (4-7)从上面反应式可以知道，每除去1溶解氧需要投加7.9。根据池子的容积和自来水的溶解氧浓度可以算出的理论需要量。实际投加量应为理论值的150200%。计算方法如下： (4-8)式中： 的实际投加量 (或)； 曝气池体积 （或）。催化剂氯化钴的投加量，按维持池子中钴离子浓度为0.050.5左右计算， 计算方法如下: (4-9)式中： 的实际投加量 (或)； 曝气池体积 （或）。5. 将、溶解后直接加入水中，搅拌使其迅速扩散。6. 待池中溶解氧降到零时，定期测定水的溶解氧浓度，并作记录，直到溶解氧达饱和值时结束实验（0.51 读数一次）。注意曝气时随时调节空气流量，使之恒定。7. 换一种曝气方式，重复实验一次。五、 实验数据结果整理（实验报告）1. 记录实验设备及操作条件的基本参数班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 同组实验者姓名： 曝气池长：400，宽：400 ，高：500 ，体积： 80 水温： 14.2 ，室温：15 ，气压： 实验条件下自来水的： 10.25 投加量： (g或mg)，投加量： (kg或g)2. 参考表4-1记录不稳定状态下曝气头及穿孔曝气管充氧实验测得的溶解氧值。表4-1（A） 不稳定状态下充氧实验记录（曝气头）t(min)123456789101112C(mg/L)0.260.310.511.572.063.234.295.055.756.487.017.508.05后面的等等还有:8.92 9.49 9.74 9.94表4-1（B） 不稳定状态下充氧实验记录（穿孔曝气管）t(min)123456789101112C(mg/L)1.642.974.686.327.187.838.468.889.229.309.419.509.5等等后面还有: 9.553. 参考表4-2对实验数据进行处理（曝气头、穿孔曝气管分别处理）。4. 以溶解氧浓度为纵坐标，时间为横坐标，作与关系曲线。5. 根据与关系曲线拟合曲线方程并计算相应的不同值的,记录于表4-2。表4-2 实验数据处理t(min)C(mg/L)(Cs-C)(mg/L)Ln(Cs-C)dC/dt(mg/L,min)6. 以为纵坐标、时间t为横坐标以及为纵坐标、溶解氧瞬时浓度C为横坐标，分别绘制出二条实验曲线并拟合出直线方程。7. 计算由以上二种数据处理方法得到的氧的总传递系数（不同曝气方式下），并比较二种方法的误差。8. 计算不同曝气方式的、及充氧能力。六、实验结果讨论1. 试比较不同的曝气方式，你认为那一种比较好？2. 比较二种数据整理方法，那一种误差小些？3. 值偏大或偏小对实验结果的影响如何？附录：溶解氧测量仪的使用方法溶解氧测量仪是水处理实验中最常用的仪器，通常是由一台主机和一支电极探头组成，其中电极是最重要的核心部分（约占造价的一半）,该电极由银制阳极缠绕白金阴极而成，浸于充满氯化钾的电解液的保护套中，此保护套底层为覆盖以铁氟龙材料的透气薄膜，所以被测溶液中的氧可以穿透渗入，而溶液则不能。对电极两极施以一定的极化电压，渗入薄膜内的氧会在阴极生成 ，而阳极上会沉积，这种反应会产生一股电流，它的强度与被测样品含氧量成正比。溶解氧测量仪会把这电流的测量结果换算成溶解氧浓度值表示。因为溶解氧会受到温度、大气压力和溶液盐度等参数的影响，所以高级的溶解氧测量仪能自动补偿，以提高测量结果的准确性。本实验所使用的溶解氧测定仪为意大利哈纳HI9143型，其基本原理与上述相同，现将起使用方法叙述如下：1. 仪器在使用前电极探头内已充满溶液，注意千万不要打开电极的外罩，那样会致使电极内电解液（）泄漏，电极损坏。2. 按下键，打开仪器，仪器将显示;3. 表示电极探头正在进行自动调整（极化）；4. 一旦“”消失，仪器便可校准；5. 为达到精确校准，应等待1020分钟，确保电极探头的准确调整。6. 去掉保护盖，按键，显示屏上出现“-”及小字“”表示仪器处于校准模式；7. 仪器将自动使自身标准化为精确的盐度饱和值，大约一分钟以后，显示屏将显示“100%”和一小字“”,表示校准已完成。8. 仪器校准完毕，除去电极保护盖，将电极探头浸入被测样品溶液中。同时确保温度感应器也浸入样品溶液中。如果要显示为或饱和百分比（%），按键。为进行精确的溶解氧测量，要求水运动的最小流速为0.3，这就保证“消耗”氧薄膜表面持续不断地得到补充，水流将会提供一个恰当的循环。9. 在每次测量的过程中电极探头和被测溶液之间有一个热平衡，必须等待一定时间来完成(如果温差只是几度，则只需几分钟)。10. 为长久确保精确的测量，需要监测电池，当电量不足时，不能得到读数。当电池电量变弱时（10%），在显示屏右下角便显示“ ”来指示，以提醒用户。此显示一出，使用4小时后自动关机。仪器还设置了5分钟不用将自动关机的功能。实验五 过滤实验一、实验目的1. 熟悉普通快滤池过滤、反冲洗的工作过程。2. 加深对滤速、冲洗强度、滤层膨胀率、初滤水浊度的变化、冲洗强度与冲洗膨胀率关系以及滤速与清洁滤层水头损失关系的理解。二、实验原理快速过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。要想过滤出水水质好，除了滤料组成需符合要求外，沉淀前或滤前投加混凝剂也是必不可少的。当过滤水头损失达到最大允许水头损失时，滤池需要进行冲洗。少数情况下，虽然水头损失未达到最大允许值，但如果滤池出水浊度超过规定要求，也需进行冲洗。冲洗强度需满足底部滤层恰好膨胀的要求。根据运行经验，冲洗排水浊度降至1020度以下可停止冲洗。快滤池冲洗停止时，池中水杂质较多且未投药，故初滤水浊度较高。滤池运行一段时间（约510 或更长）后，出水浊度开始符合要求。时间长短与原水浊度、出水浊度要求、药剂投放量、滤速、水温以及冲洗情况有关。如初滤水历时短，初滤水浊度比要求的出水浊度高不了多少，或者说初滤水对滤池过滤周期出水平均浊度影响不大时，初滤水可以不排出。为了保证滤池出水水质，常规过滤的滤池进水浊度不宜超过1020度。三、实验装置与设备1. 过滤装置（如图5-1所示） 1套2. 浊度仪 TSZ型 1台3. 200烧杯2个，取水样测浊度用。4. 20量筒1个，秒表一块，5. 2米钢卷尺1个，温度计1个。四、实验步骤1. 将滤料进行一次冲洗，冲洗强度逐渐加大到1215,持续几分钟，以便去除滤层内的气泡。图5-1 过滤装置图1-过滤柱；2-原水水箱；3-水泵；4-高位水箱；5-空气管；6-溢流管；7-定量投药瓶；8-跌水混合槽；9-清水箱；10-过滤柱进水转子流量计；11-冲洗水转子流量计；12-自来水管；13-