环工综合实验水控实验指导书

1、内部资料不要外传（余环境科学与工程学院环工综合实验（2水控实验指导书2009410目录实验一自由沉淀实验（1实验二混凝实验（3实验三曝气设备充氧能力的测定（7实验四石英砂过滤实验（12实验五活性炭吸附实验（16实验六 恒压膜过滤实验（20实验七活性污泥法（26实验八污泥比阻的测定（31实验九工业污水可生化性实验（35实验一自由沉淀实验一实验目的（1初步掌握颗粒自由沉淀的试验方法（2进一步了解和掌握自由沉淀规律，根据试验结果绘制时间沉淀率（tE ,沉速 沉淀率（uE和C t /C 0u的关系曲线。二实验原理沉淀是指从液体中借重力作用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

2、淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等四 类。本试验是研究探讨污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律。试验用沉淀管进 行，如图。设水深为h，在t时间能沉到h深度的颗粒的沉速u =h/t。根据某给定的 时间t 0,计算出颗粒的沉速u 0。凡是沉淀速度等于或大于u 0的颗粒，在t 0时都可以全部去除。设原水中悬浮物浓 度为 c 0（mg/L，则沉淀率为：%100c c c E 0t 0 x -在时间t时能沉到h深度的颗粒的沉淀速度为：s /mm （60t 10h u xx式中:c 0原水中悬浮物浓度（mg/Lc t 经t时间后，污水中残存的悬浮物浓度（mg/Lh 取样口高度（cm自由沉淀

3、试验装置三实验装置与设备1、沉淀管、储水箱、水泵和搅拌装置2、秒表，皮尺3、测定悬浮物的设备：分析天平,称量瓶,烘箱、滤纸、漏斗、漏斗架、量筒，烧 杯等。4、污水水养，采用高岭土配置。四实验步骤1. 将一定量的高岭土投入到配水箱中，开动搅拌机，充分搅拌。2. 取水样200ml (测定悬浮浓度为c 0并且确定取样管内取样口位置。2启动水泵将混合液打入沉淀管到一定高度，停泵，停止搅拌机,并且记录高度值。开动秒表，开始记录沉淀时间3当时间为1、3、5、10、15、20、40、60分钟时,在取样口分别取水200ml ,测定悬浮物浓度（c t。4、每次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样

4、后皆需测 量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时取二者的平均值。5测定每一沉淀时间的水样的悬浮物浓度固体量。首先调烘箱至105C,跌好滤纸放入称量瓶中，打开盖子,将称量瓶放入105C烘箱中至恒重，称取重量，然后将恒 重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样,并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮 性固体。最后将带有滤渣的滤纸移入称量瓶中，称其悬浮物的重量（还要重复烘干至 恒重的过程6.悬浮固体计算：L /mg （V10001000（C 12 xxw 式中=: co 1 称量瓶 + 滤纸重量（g3 2$量瓶+滤纸重量+悬浮物（gV 水样体积（100ml四试验结果整理1根据不同沉淀时间的取样口距液面平均

5、深度h和沉淀时间t,计算出各种颗粒的沉淀速度ut和沉淀率E,并绘制沉淀时间沉淀率和沉速沉淀率的曲线2.利用上述资料，计算不同时间t时，沉淀管内未被去除的悬浮物的百分比，即：P =(c t /c 0 100%以颗粒沉速u为横坐标，以P为纵坐标,绘制u -P关系曲线3. 讨论自由沉淀净沉曲线的意义。实验二混凝实验一实验目的分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化膜作用下，长期 处于稳定分散状态，不能用自然沉淀法去除。向这种水中投加混凝剂后 ，可以使分散 颗粒相互结合聚集增大，从水中分离出来。由于各种原水有很大差别，混凝效果不尽相同混凝剂的混凝效果不仅取决于混 凝剂投加量，同时还取决

6、于水的pH值、水流速度梯度等因素.通过本实验希望达到下述目的；（1学会求得一般天然水体最佳混凝条件（包括投 药量、pH值，水流速度梯度的基本方法；（2加深对混凝机理的理解。二实验原理水中粒径小的悬浮物以及胶体物质，由于微粒的布朗运动，胶体颗粒间的静电斥 力和胶体的表面作用，致使水中这种含浊状态稳定。向水中投加混凝剂后，由于（1能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的Z电位，实现 胶粒 脱稳” （2同时也能发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用，（3网捕作用。而达到颗粒的凝聚。三实验装置与设备（一实验装置混凝实验装置主要是实验搅拌机。搅拌机上装有电机的调速设备，电源采用稳 压电源。（二实验设备及仪器仪

7、表1混凝试验搅拌机ZR4-6型1台3光电式浊度仪GDS-3型1台4. 酸度计pH-3型1台5. 磁力搅拌器1台6. 烧杯200mL 1个7. 量筒1000mL 1个8, 移液管1、2.5、10mL各2支9. 注射针筒、温度计、秒表、卷尺等。四实验步骤混凝实验分为最佳投药量、最佳 pH值、最佳水流速度梯度三部分.在进行最佳 投药量实验时，先选定一种搅拌速度变化方式和 pH值,求出最佳投药量。然后按照 最佳投药量求出混凝最佳pH值。最后根据最佳投药量、最佳 pH值,求出最佳的速 度梯度，在混凝实验中所用的实验药剂可参考下列浓度进行配制：1精制硫酸铝AI2(SO43 WH2O浓度10g/L2三氯化铁

8、FeCl3 6H2O浓度10g/L3聚合氯化铝A12(OHm C16-m浓度10g/L4化学纯盐酸HCI浓度10%5化学纯氢氧化钠NaOH浓度10%(一最佳投药量实验步骤1确定原水特征，即测定原水水样混浊度、pH值、温度。如有条件，测定胶体颗 粒的Zeta电位。2确定形成矶花所用的最小混凝剂量。方法是通过慢速搅拌（或50r/min烧杯中 200mL原水，并每次增加0.5mL混凝剂投加量，直至出现矶花为止。这时的混凝剂量 作为形成矶花的最小投加量。3.用6个1000mL的烧杯，分别放入1000mL原水，置实验搅拌机平台上。4确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤 2得出的形成矶花最小混凝剂投加量 取

9、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 2-5号烧杯混凝剂投加量、把混凝剂分别加 入1 6号烧杯中。5启动搅拌机,快速搅拌半分钟、转速约300r/min:中速搅拌6分钟,转速约 100r/min;慢速搅拌6分钟、转速约50r/min。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关闭搅拌机、抬起搅拌桨、静止沉淀 5分钟，用50mL注射针筒抽出烧杯中的 上清液（共抽三次约100mL放入200mL烧杯内，立即用浊度仪测定浊度,（每杯水样测 定三次，记入表1-1中。（二最佳pH值实验步骤1. 取6个1000

10、mL烧杯分别放入1000mL原水,置于实验搅拌机平台上。2确定原水特征，测定原水浑浊度、pH值，温度.本实验所用原水和最佳投药量实 验时相同。3.调整原水pH值，用移液管依次向1号、2号、3号装有水样的烧杯中分别加 入1.5、1.0、0.5mL 10%浓度的盐酸。依次向5号、6号装有水样的烧杯中分别加 入0.5、1.0mL10 %浓度的氢氧化钠。该步骤也可采用变化pH值的方法,即调整1号烧杯水样使其pH值等于3,其它 水样的pH值（从1号烧杯开始依次增加一个pH值单位。4启动搅拌机,快速搅拌半分钟，转速约300r/min。随后从各烧杯中分别取出50mL水样放入三角烧杯,用pH仪测定各水样pH值

11、记入表1-2中。5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8启动搅拌机,快速搅拌半分钟，转速约300r/min:中速搅拌6分钟,转速约100r/min慢速搅拌6分钟,转速约50r/min。7关闭搅拌机，静置5分钟，用50mL注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽三次约 100mL放入200mL烧杯中，立即用浊度仪测定浊度（每杯水样测定三次 记入表1-2 中。（三混凝阶段最佳速度梯度实验步骤按照最佳pH值实验和最佳投药量实验所得出的最佳混凝 pH值和投药量，分别 向6个装有1000mL水样的烧杯中加入相同剂量的盐酸 HCI（或氢氧化钠NaOH和 混凝

12、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300r/min。随即把其中5个烧杯移到别的 搅拌机上,1号烧杯继续以20r/min转速搅拌20分钟。其它各烧杯分别用55r/min、 90r/min、125r/min、160r/min、200r/min 搅拌 20 分钟:3关闭搅拌机，静置10分钟,分别用50mL注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽三 次约100mL放入200mL烧杯中，立即用浊度仪测定浊度（每杯水样测定三次，记入表 1-3 中;4测量搅拌桨尺寸注意事项：1. 在最佳投药量、最佳pH值实验中，向各烧杯投加药剂时希望同时投加，避免因 时间间隔较长各水样加药后反应时间长短相

13、差太大 ，混凝效果悬殊。2. 在最佳pH实验中，用来测定pH的水样，仍倒入原烧杯中.3. 在测定水的浊度、用注射针筒抽吸上清液时，不要扰动底部沉淀物。同时，各 烧杯抽吸的时间间隔尽量减小。五实验结果整理（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、沉淀后的剩余浊度记入表。2. 以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标.绘出浊度与药剂投加量关系 曲线,并从图上求出最佳混凝剂投加量。（二最佳pH值实验结果整理1. 把原水特征、混凝剂加注量，酸碱加注情况，沉淀水浊度记入表。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

14、值及其适用范围。（三混凝阶段最佳速度梯度实验结果整理1. 把原水特征、混凝剂加注量、pH值、搅拌速度记入表。2. 以沉淀水浊度为纵坐标，速度梯度G值为横坐标绘出浊度与G值关系曲线，从 曲线中求出所加混凝剂混凝阶段适宜的 G值。六实验结果讨论?如何改进？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哪些差别附录:实验结果记录格式实验小组号：实验日期：姓名：混凝剂:混凝剂浓度：原水浊度:原水PH:原水温度：最小混凝剂量（ml:相当于（mg/l:表1-1最佳混凝剂投加量水样编号1 2 3 4 5 6投药量 mg/l初矶花时间矶花沉淀情况剩余浊度表1-2最佳pH

15、水样编号1 2 3 4 5 6盐酸ml烧碱ml水样PH剩余浊度表1-3最佳速度梯度水样编号1 2 3 4 5 6搅拌速度剩余浊度实验三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正常 进行的主要因素之一，因此，工程设计人员和操作管理人员常需通过实验测定氧的总 传递系数K La、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；（

16、2对比表面曝气器在不同位置下的曝气效果；（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试验方法有两种:（1不稳定状态下进行试验，即试验过 程水中溶解氧浓度是变化的，由零增到饱和浓度；（2稳定状态下的试验，即试验过程水 中溶解氧浓度保持不变。试验可以用清水或在生产运行条件下进行。下面分别介绍 各种方法的基本原理。（一不稳定状态下进行试验在生产现场用自来水或曝气池出流的上清液进行试验时，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和的，符合一级动力学反应，水中溶解氧的变化可用式（1表 示(

17、C C K dtdCs La -= （1式中:氧转移速率（mg/L .h;dt dC /K La 氧的总转递系数（1/h;可以认为是一混和系数，其倒数表示使水 中的溶解氧由C变到C s所需要的时间，是气液界面阻力和界面面积的函数。C s 试验条件下自来水（或污水的溶解氧饱和浓度（mg/L; C 相应于某一 时刻t的溶解氧浓度（mg/L.将式（1积分得（常数+?-=-t K C C La s In （2式（2表明,通过试验测得C s和相应于每一时刻t 的溶解氧C值后，绘制1n（C s 一 C与t的关系曲线，其斜率即K La。另一种方法是 先作C与t关系曲线，再作对应于不同C值的切线得到相应的dC

18、 /dt最后作dC /dt 与C关系曲线，也可以求得K La。（二稳定状态下进行试验如果能较正确地测定活性污泥的呼吸速率，也可以在现场生产运行条件下，通过 稳定状态下的充氧试验测定曝气设备的充氧能力。试验时先停止进水和回流污泥，使溶解氧浓度稳定不变，并取出混合液测定活性污泥的呼吸速率，由于溶解氧浓度稳 定不变,dC/dt=O,即(0=-=r C C K dtdCsw La （3式（3表明，测得r、C sw和C后，可以计算K La。微生物呼吸速率r , 可以用瓦勃呼吸仪或本实验中所采用的简便方法进行测定（详见实验步骤。由于溶解氧饱和浓度、温度、污水性质和搅动程度等因素都影响氧的传递速率 在实际应

19、用中为了便于比较，须进行压力和温度校正，把非标准条件下的K La转换 成标准条件（20C ,760毫米汞柱下的K La ,通常采用以下的公式计算(T T La La K K - ? =2020024.1 (4式中:T 试验时的水温CC ;K La (T 水温为T时测得的总传递系数(h -1:K La (20水温20 C时的总传递系数(h -1.气压对溶解氧饱和浓度的影响为(试验时的大气压标准大气压试验校正 冷s C s C (5当采用表面曝气时，可以直接运用式(5,不须考 虑水深的影响。采用鼓风曝气时，空气扩散器常放置于近池底处，由于氧的溶解度受 到进入曝气池的空气中氧分压的增大和气泡上升过程

20、氧被吸收分压减少的影响，计算溶解氧饱和值时应考虑水深的影响，一般以扩散器至水面二分之一距离处的溶解 氧饱和浓度作为计算依据。计算方法如下1平均静水压力2110101 ? +=H P (6式中:P 上升气泡受到的平均静水压力(kPa; H 扩散器以上的 水深(m。2.气泡内氧所占的体积比由于气泡上升过程中部分的氧溶解于水，所以当气泡从池底上升到水面时，气泡 中氧的比例减少，其数值为(%100 XX -= S h h O O式中7:气泡上升到水面时，气泡内氧的比例；O 在池底时，气泡中氧的比例，21%(体积比；h O扩散设备的空气利用系数。池底到池面气泡内氧的比例的平均值为 3氧的平均饱和浓度(h

21、ss O O P PC XX=标平均s C (8式中:C s标、一一标准条件下氧的饱和浓度(mg/L; P 标准 大气压，等于101.325kPa。(三充氧能力和动力效率充氧能力可以用下式表示OC =K La(20 C s(标 V (kgO 2/h (9式中:V 曝气池体积(m 3。动力效率常被用以比较各种曝气设备的经济效率，计算公式如下NOC E = (11式中:OC 标准条件下的充氧能力(kgO 2/h;N 采用叶轮曝气时,N为轴功率(kW。采用射流曝气时，计算氧转移效率：%100SOC E AHS 为 20r 的供氧量:20（Q 33.1%21S = X式中:Q （20 -20C时空气量

22、（米3/时,11 Q T P TP Q Q =00020（ Q t 转子流量计上读数（米3/时；P 0 标准状态时空气压力（一个大气压；T0标准状态时空气绝对温度；P实验条件下空气压力；T实验条件下空气的绝对温度。上述方法适用于完全混和型曝气设备充氧能力的测定。推流式曝气池中KLa、C sw是沿池长方向变化的，不能采用上述方法进行测定。三实验装置与设备（一实验装置实验装置的主要部分为泵型叶轮、射流曝气设备和模型曝气池。为保持曝气叶轮转速在实验期间恒定不变，电动机要接在稳压电源上。实验设备和仪器仪表1. 模型曝气池 硬塑料制1个高度H =36cm ,直径D =29cm2. 泵型叶轮铜制1个直径d

23、 =12cm3. 电动机单向串激电机1台220V 2.5A4. 直流稳压电源YJ 44型1台030V 02A5. 溶解氧测定仪1台6. 电磁搅拌器1台7. 卷尺1个8秒表1块9. 烧杯200mL 3个10. 计算器（自带四实验步骤1. 确定曝气池内测定点（或取样点位置。通常在平面上测定点可以布置在三等 分池子半径的中点和终点，在立面上布置在离池面和池底0.3m处，以及池子一半深 度处，共取12个测定点（或9个测定点。但本实验模型较小，故可以仅确定一个测定 点，无需布置912个测定点。2. 曝气池内注入自来水，水面没过叶轮5cm左右，测定曝气池内水的体积，并测定 水中溶解氧。3计算CoCi和Na

24、 2SO 3的需要量4223222ISO Na O SO Na CoCi? ? -? +从上而反应式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加7.9mgNa 2SO各根据池子的容积和自来水（或污水的溶解氧浓度可以算出 Na 2SO 3的理论需要量。实际投加量应为理论值的150200%o计算方法如下（%2001509.71 xx=s C V W式中:W 1 Na 2SO 3的实际投加量（mg;V 曝气池体积（m 3或L。催化剂氯化钻的投加量，按维持池子中的钻离子浓度为 0.050.5mg/L左右计 算，（用温克尔法测定溶解氧时建议用下限计算方法如下9式中:W 2CoCl 2 的投加量（mg4将Na 2

25、SO 3和CoCI 2溶解后直接投入在曝气池内，缓慢搅拌12分钟使Na 2SO 3扩散至完全混合。5. 待溶解氧降到零并达到稳定时，开始正常曝气，计时每隔1015秒测定溶解氧 浓度，并作记录,直到溶解氧达饱和值时结束试验。6. 重复试验一次，投加适量Na 2SO 3搅拌,并将溶解氧降至零后，将水面高度下降 到叶轮表面，正常曝气每隔5秒记录溶解氧浓度，直至饱和。注意事项：（1溶解氧测定仪需在指导下正确操作，用完后用蒸馏水仔细冲洗探头，并用吸水 纸小心吸干探头膜表面的水珠，盖上探头套待用。（2注意实验期间要保证供气量恒定。五实验结果整理1记录实验设备及操作条件的基本参数实验日期：年月 日模型曝气池

26、 内径D= m高度H=体积V = L水温C室温C气压（kPa实验条件下自来水的C s mg/LCoCi 2投加量（gNa 2S0 3投加量（g2记录不稳定状态下充氧试验测得的溶解氧值，并进行数据整理。3以溶解氧浓度C为纵坐标,时间t为横坐标，作C与t关系曲线。4根据C与t实验曲线计算相应于不同 C值的dC/dt,以1n（C s C和dC/dt为纵 坐标，时间t为横坐标，绘制出二条实验曲线。5分析在不同埋深高度下叶轮曝气的 K La及充氧能力。六实验结果讨论1比较数据整理方法，哪一种误差小些？2试考虑如何测定推流式曝气池内曝气设备的K La。3 C s值偏大或偏小对实验结果的影响如何 ？实验四过

27、滤实验、实验目的过滤是具有孔隙的物料层截留水中杂质从而使水得到澄清的工艺过程常用的过滤方式有砂滤、硅藻土涂膜过滤，烧结管微孔过滤,金属丝编织物过滤等过滤不仅 可以去除水中细小悬浮颗粒杂质、而且细菌病毒及有机物也会随浊度降低而被去 除。本实验按照实际滤他的构造情况。内装石英砂滤料或陶瓷滤料、利用自来水进 行清洁砂层过滤和反冲洗实验通过实验希望达到下述目的：（1掌握清洁砂层过滤 时水头损失计算方法和水头损失变化规律；（2掌握反冲洗滤层时水头损失计算方法.二、实验原理为了取得良好的过滤效果，滤料应具有一定级配。生产上有时为了方便起见，常 采用0.5mm和1.2mm孔径的筛子进行筛选。这样就不可避免地

28、出现细滤料（或粗滤料有时过多或过少现象.为此应采用一套不同筛孔的筛子进行筛选，并选定d 10、d 80值，从而决定滤料级配。在研究过滤过程的有关问题时，常常涉及到孔限度的概念 其计算方法为VV G V V V V V V V m c c n -=-=-=11 （1式中:m 滤料孔隙（率度（%;Vn滤料层孔隙体积（cm 3;V 滤料层体积（cm 3V c 滤料层中滤料所占体积（cm 3;G 滤料重量（在105C下烘干（g;丫 料重度（g /cm 3。滤层截污量增加后，滤层孔隙度m减小,水流穿过砂层缝隙流速增大，于是水头 损失增大。为了保证滤后水质和过滤滤速，当过滤一段时间后，需要对滤层进行反冲

29、洗,使滤料层在短时间内恢复工作能力。反冲洗的方式有多种多样，其原理是一致的。反冲洗开始时承托层、滤料层未完全膨胀，相当于滤池处于反向过滤状态，这时 滤层水头损失可用式（2计算。当反冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状 态。根据滤料居膨胀前后的厚度便可求出膨胀度 （率%10000X -=L L L e （2式中：L 砂层膨胀后厚度（cm;L 0砂层膨胀前厚度（cm;膨胀度e值的大小直接影响了反冲洗效果。而反冲洗的强度大小决定了滤料层的膨胀度。三、实验装置与设备本实验采用如图1所示的实验装置。过滤和反冲洗水来自高位水箱。高位水箱 的容积（图中未注出为2X1.5 X1.5m，高出地面10m。

30、图6-1过滤试验装置示意图1. 过滤柱2. 滤料层3. 承托层4. 转子流量计5. 过滤进水阀门6. 反冲洗进水阀门7.过滤出水阀门8.反冲洗出水管9.测压板10测压管 （二实验设备及仪器仪表1. 过滤柱有机玻璃d=100mm L=2000mm 1根2. 转子流量计LZB 25型1个3. 测压板长滋 3500500m2 1块4. 测压管玻璃管 10 x 1000mm根5. 筛子孔径0.2 2mm,中间不少于4档1组6. 量筒 1000m1,l 00ml 各 1 个7容量瓶、比重瓶、干燥器、钢尺、温度计等。四、实验步骤（一清洁砂层过滤水头损失实验步骤1. 开启阀门6冲洗滤层Imin。2关闭阀门6

31、,开启阀门5、7快滤5分钟使砂面保持稳定。3. 调节转子流量计，使出水流量约50L/h，待测压管中水位稳定后，记下滤柱最高 最低两根测压管中水位值。4. 增大过滤水量、使过滤流量依次为100、150、200、250、300L/H左右，分别 测出滤柱最高最低两根测压管中水位值，记入表1中。5. 量出滤层厚度L。6. 按步骤1-5,再重复做两次。（二滤层反冲洗实验步骤1. 量出滤层厚度L0,慢慢开启反冲洗进水阀门6,调整反冲洗转子流量计为 250L/h,使滤料刚刚膨胀起来，待滤层表面稳定后，记录反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度 L。2. 开大反冲洗转子流量计，变化反冲洗流量依次为500 L/h、750

32、 L/h、1000L/h、1250 L/h、1500 L/h。按步骤1测出反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L。3. 改变反冲洗流量直至砂层膨胀率达100%为止。测出反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L ,记入表2。4. 按步骤1-3,再重复做两次。注意事项：1. 反冲洗滤柱中的滤料时，不要使进水阀门开启度过大，应缓慢打开以防滤料冲出柱外2. 在过滤实验前，滤层中应保持一定水位，不要把水放空以免过滤实验时测压管 中积存空气。3. 反冲洗时，为了准确地量出砂层厚度，一定要在砂面稳定后再测量。五、实验结果整理(一清洁砂层过滤水头损失实验结果整理1. 将过滤时所测流量、测压水头填入表 1。2. 以流量Q为横坐标

33、，水头损失为纵坐标，绘制实验曲线。表1清洁砂层水头损失实验记录表 滤速实测水头损失测压管水头cm序号测定次数流量 Q (ml/s Q/W (cm/s36Q/W(m/h h b h a h= h b - h a (cm1 23 1平均1 23 2平均1 23 3平均1 23 4平均3 5平均12 6 3平均h b最高测压管水位值;h a最低测压管水位值。（三滤层反冲洗实验结果整理1. 按照反冲洗流量变化情况、膨胀后砂层厚度填入表2。2以反冲洗强度为横坐标，砂层膨胀度为纵坐标，绘制实验曲线。匕1宦底K.Q in!6liWskM(pfn)L 丄、 ut14補)2J字国123T闻*1Jf肉$1.；&I

34、2y六、实验结果讨论1试解释:滤料级配和孔隙度2. 本实验存在什么问题？如何改进？实验五活性炭吸附实验一实验目的活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、某些离子以及难以进行生物降 解的有机污染物。在吸附过程中，活性炭比表面积起着主要作用。同时，被吸附物质 在溶剂中的溶解度也直接影响吸附的速度。此外，pH的高低、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速度有一定影响。本实验采用活性炭间歇和连续吸附的方法通过本实验确定活性炭对水中所含某 些杂质的吸附能力。希望达到下述目的:（1加深理解吸附的基本原理；（2掌握活性炭 吸附公式中常数的确定方法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

35、有化学吸着作用。有一些 被吸附物质先在活性炭表面上积聚浓缩，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的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状态时，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。如果在一定压力和温度 条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为x毫克，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x q e = （1 e q的大小除了决定于活性

36、炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓 度、水的温度及pH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，值就比较大。e q描述吸附容量与吸附平衡时溶液浓度C的关系有Langmuir、BET和Frue ndlieh吸附等温式。e q在水和污水处理中通常用 Frue ndlieh表达式来比较不同温度和不同溶液浓 度时的活性炭的吸附容量，即ne KC q 1= （2式中:吸附容量（mg/g;e qK与吸附比表面积、温度有关的系数；n与温度有关的常数,n1;C 吸附平衡时的溶液浓

37、度（mg/L。这是一个经验公式，通常用图解方法求出K ,n的值.为了方便易解，往往将式（2 变换成线性对数关系式C nK m C C q e lg 1lg lg lg 0+=-= （3式中:C 0水中被吸附物质原始浓度（mg/L;C 被吸附物质的平衡浓度（mg/L;活性炭投加量（g/L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C,因此不能直接应用上述公式。这时应对吸附柱进行被 吸附杂质泄漏和活性炭耗竭过程实验，也可简单地采用Bohart-Adams关系式? ?- =1ln 0000B C C KN v D v C N T （4 式中:T 工作时

38、间（h;一一吸附柱中流速（m /h;v D一活性炭层厚度（m;K一流速常数（m 3/s h;-N 0-吸附谷量（g /m 3;C 0 入流溶质浓度（mg/L;C B -容许出流溶质浓度（mg/L。根据入流,出流溶质浓度，可用式（5估算活性炭柱吸附层的临界厚度，即保持出流 溶质浓度不超过CB的炭层理论厚度。?- =1ln 000B C C KN v D （5式中D 0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 C 01用三个活性炭柱串联，则第一个活性炭柱 的出流浓度C B1,即为第二个活性炭柱的入流浓度 C 02,第二个活性炭柱的出流浓 度C B2即为第三个活性炭柱的入流浓度 C

39、03。由各炭柱不同的入流、出流浓度 C 0,C B便可求出流速常数K值。三实验装置与设备（一实验装置本实验间歇性吸附采用三角烧杯内装入活性炭和水样进行振荡方法，连续流式 采用有机玻璃柱内装活性炭、水流自上而下连续进出方法 ，图（1是连续流吸附实验 装置示意图。（二实验设备及仪器仪表（一实验装置本实验间歇性吸附采用三角烧杯内装入活性炭和水样进行振荡方法，连续流式 采用有机玻璃柱内装活性炭、水流自上而下连续进出方法 图（1是连续流吸附实验 装置示意图。（二实验设备及仪器仪表1振荡器THZ82型1台2. pH计pHS型1台3. 活性炭柱d25X000mm有机玻璃管3根4. 活性炭上海15号2kg5.

40、 水样调配箱硬塑料焊制长 X宽辭0.5 J0.5 %.6m31个6. 恒位箱硬塑料焊制长 宽 高0.3 0.3 X0.4m 1个7. 测COD仪器1套8. 温度计刻度0100C 1支9. 水泵CHB31台四实验步骤（一画出标准曲线1装备0.00001M亚甲兰溶液2用分光光度计得出吸收与波长的关系3确定产生最大吸收时的波长4将1准备的亚甲兰稀释，每稀释一次就用分光光度计从 3所得波长测得吸收量（用吸光度或透光率表示。最少要求五个点。5画出吸收量与亚甲兰浓度（克分子/升的关系曲线，即标准曲线。（二吸附等温线间歇式吸附实验步骤1将粒状活性炭筛分,使其粒径处于严格的范围内，例如20/30、30/40、

41、40/50、50/60目。用蒸馏水洗去细粉，并在105C温度下烘至恒重。2在三角玻璃瓶中，装入以下重量的已准备好的粒状活性炭：0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、120、140、160、180和200毫克；3准备浓度为0.001M的亚甲兰溶液各一升4在三角烧瓶各注入100毫升克0.001M的亚甲兰溶液；5将锥性瓶置于振荡器上震动57天,然后用静沉法或滤纸过滤法移除活性炭。6测定每个瓶中溶液的吸收量，并用标准图交换为浓度单位；7计算每个瓶中转移到活性炭表面上的亚甲兰的量。以克分子（活性炭表示。（三连续流吸附实验步骤1在管中装入活性

42、炭，活性炭必须用蒸馏水彻底浸透，以防止在实验中截留空气2用自来水配制0.0004M的亚甲兰投配溶液；3调整通过吸入的流量至25毫升/分钟/厘米；4将调好流量的投配溶液与吸附管接通。开始由0开始记录时间；5开始投配1小时后,取样并测定亚甲兰的浓度，此后每日起码取样并测定五次 直至整个管子穿透。五实验结果分析1吸附等温线1根据测定数据绘制吸附等温线2确定常数K、n3讨论实验数据与吸附等温线的关系。2连续流系统1绘制穿透曲线2计算亚甲兰在不同时间内转移到活性炭表面的量。计算法可以采用图解面积 分法（矩形法或梯形法，求得吸附管进水或出水曲线与时间的面积；3画出去除量与时间的关系线。实验六恒压膜过滤实验

43、一实验目的污泥比阻（或称比阻抗是表示污泥脱水性能的综合斗指标，污泥比阻愈大，脱水性 能愈差，反之脱水性能愈好。本实验测定活性污泥的比阻 ，是以FeCI 3和A12（S0 43, 为混凝剂进行试验。希望通过实验达到下述目的:（1考察恒压过滤过程中通量的变化；（2求通量衰减 指数;（3测定恒压过滤过程中阻力分布。二、实验原理膜污染是用膜过滤过程中污染阻力来表征的。根据达西（Darcy s la方程：R PJ 二及tA V J =式1中:J为膜通量（L/m 2.h,为膜两侧的压力差（Pa ,为透过液粘度（Pa.s ,R为过滤总阻力，为滤液的 体积,A为膜表面积。其中，污染阻力是总阻力的一部分。从理论

44、上讲，过滤总阻力R 包括清洁膜的固有阻力R m、过滤过程中的浓差极化阻力 R cp、凝胶层阻力RRepRp：孔堵塞阻力 Ra:吸附阻力 血：膜的阳力 血;凝胶层眦力 Repute极化阻 力图1膜过滤阻力分布示意图然而在实际研究中尸由于所选用的膜和所过滤的料液特征不同以及为了建立相应的模 忙同的研究者对除了膜固有阻力以外的其余齐项有不同的理解和划分,并由此产生T对 讥m I和的不同脚解.* tj.比加下.(1对于膜不完全截留if c m if ef p m f p m R R R R R R R R R R R +=+=+= (2(2对于膜完全截留c m ef p m R R R R R R +

45、=+= (3 (3 根据水力清洗irf rf m f m R R R R R R +=+= (4其中:R代表膜过滤过程中的总阻力Rm为清洁膜固有的阻力R p 为凝胶极化阻力(polarizati on layer resista neeR f 为污染阻力(fouli ng resista nee(=R ef +R if R ef为外部(external污染阻力R if为内部(internal污染阻力R e定义为沉积阻力(cake resista nee（=R p +R ef R rf为可逆（reversible污染阻力（包括极化层阻力，代表能够通过水力清洗去除的阻力R irf为不可逆（irre

46、versible污染阻力（不能通过水力清洗消除 从以上可以看出, 对膜污染阻力的划分还无定论，其中的内部污染是指小于膜孔的物质在膜孔中的堵 塞和吸附；外部污染是指固体物质通过物化作用与膜紧密结合所形成的沉积层；凝胶 极化阻力只有在膜过滤过程进行时才得以体现。由于凝胶极化阻力与外部污染阻力 在实验中难以准确区分，因此很多情况下将其合并考虑为沉积层阻力。式（2和（3中的膜污染都是根据污染发生的位置来划分，而式（4则是根据水力清洗的效果来划 分。可见，除了膜固有的阻力外，其它阻力都可根据实际情况的需要来描述膜污染。 广义的膜污染阻力应该定义为除了膜的固有阻力外的所有使通量衰减的过滤阻力 45。本研究

47、根据污染发生的位置，对各项污染阻力都进行了分析测定，从而比较得 出优势污染阻力。式（2和（3中的R c可进一步表达为：c c c r M R?电？oc= （5式中：和 r c分别是以（m / kg和（m -2为单位表示的污泥比阻，相应M为沉积层 密度（kg/m 2,S为沉积层厚度（m。根据Carman-Kozeny公式：（P c pp p? F pa =118032 (6式中：为沉积层孔隙率，p为沉积层颗粒密度(kg/m 2,d p为沉积颗粒平均粒径(m ,P h表示通过沉积层的水力透过性(m 2。(Pm p p c MA m pep?(-=1膜面积沉积层体积(7其中:m p为沉积层总干重(k

48、g ,A m为膜面积(m 2。所以(M A m d A m d r R mpp p mp pp C C C aeepp=-22322 (8膜污染过程的数学表达由上一节可知，对于膜的不完全截留，膜污染包括膜孔的堵塞和膜面沉积层的形 成;而对于膜的完全截留，则只有膜面沉积层的形成。对于 MBR而言,由于所过滤的 活性污泥混合液是由不同颗粒范围的物质组成，因此在污染过程中必然同时存在膜 孔的堵塞和沉积层的形成，一般的过程为：在过滤初期较短的时间内(几分钟，以膜孔 的堵塞为主，之后，沉积层控制膜过滤。虽然达西方程可用于描述膜过滤过程，但不能 揭示膜污染的规律。本节采用用于非牛顿流体的标准堵塞过滤定律(

49、sta ndardblocking filtration law和沉积过滤定律(cake filtration law来表达恒压条件下的死端 过滤膜污染过程。1标准堵塞过滤定律利用下式可以判断过滤过程是否受堵塞控制：12Q V t t K s -= (92沉积过滤定律由下式可以判断过滤过程是否受沉积层的控制：2Q V t V K c -= (10(一如图所示点一 图三实验装覽图班端过滤反应藕壘一牛客积为350mL的有机玻璃杯式滤孫，内设鐵力搅拌浆，在 I1 F提供对JB的水力消洗；外加除力通过烏Hi代提供；料液从顶部祁侦川附孔屮本试验设备和仪器仪表容积350mL图加入;滤液流入电子天平上的容器

50、中，通过检测重力的变化，再折 算为体积。试验用膜为PVDF平板膜，其直径为6.5cm，膜面积为0.00332m 2孔径为 0.10.2 11 m实1终端过滤器1个,2磁力搅拌器1台3电子天平1台4氮气瓶1个5减压阀1个四、实验步骤1膜过滤试验方法察膜通量和总阻力的变化情况，另一方面根据式（4-14和（4-25分别于比较膜通量 不仅需要避免不同膜片所带来的差异，而且需要考虑（不同阶刻的膜通量J 0为清洁 膜的纯水通量，该比值扣除了 4-36表示为：t At J J =0/ （4-36指数，为负值对膜过滤活性污泥中的各项污染阻力都进行了测定，过程如下:（16实验用膜（PVDF若干7生物反应器 长宽

51、高分别为:250,250,400mm , 1个8进水蠕动泵1台9膜抽吸蠕动泵1台10中空纤维膜组件2个11控制电脑1台12漏斗13烧杯膜过滤试验一方面考做 卜t/V和Vt/V关系图，来判断堵塞和沉积作用在膜污染过程的控制情况。试验过程中先用清洁的膜对蒸馏水进行过滤，测得初始通量，然后 再对一定体积的污泥混合液进行过滤，从产生滤液开始，每10s记取一次滤液质量，过 滤时间在40min左右，由所得的值可以计算出膜通量。试验中为了便段实验中料液温度不同所带来的影响，为此需采用相对通量值，并 将不同温度下测得的过滤通量折算到 25C下的通量值。相对通量值定义为:J t /J 0,其中J t为t时不同膜

52、片之间的差异，因此具有可比 性。J t /J 0随过滤时间的衰减趋势可通过式（m式中:A为系数,m定义为通量衰减。对通量变化中不同压力下的过滤曲线按上 式进行回归，可得到m值2阻力系列试验方法本研究根据式（4-2在一定的压力下，先用清洁膜对蒸馏水进行过滤，通过达西方 程计算出膜固有阻力R m ;（2在相同压力下用该膜对活性污泥进行过滤（过滤过程中 不搅拌，取最初过滤时（第15秒所得瞬时阻力为总阻力 R ;（3将活性污泥从过滤器中取 出，并加入等量蒸馏水，在不加压的情况下通过磁力搅拌将膜清洗5min，然后弃掉清洗液,再加入等量的蒸馏水，在相同压力下进行过滤实验，所测得的阻力值从总阻力中 扣除，即

53、被认为是凝胶极化阻力 R p ；（4之后再将料液倒掉，将膜取出，并用脱脂棉擦去 膜面沉积物，再将膜重新装好,加入等量蒸馏水，在相同压力下测过滤阻力，该阻力扣除 膜固有的阻力即为内部污染阻力R i ,而将该值从上次所测阻力中扣除即得外部污染阻力Re。该测试过程可以通过图3来反映。料液jStS 水1/Kp1URef/RifRim圏3阻力计IT示赶圏五、实验结果整理1测定并记录实验基本参数实验日期年月日压力kPa(1清水通量L / m2.h,膜面积=m2。2通量变化测得数据按表14-1记录并计算。清洁膜阻力测定数据记录：T(sM(g总阻力系数测量：150 T(s 0 15 30 45 60 75 9

54、0 105135120 M(gT(s 165 180 195 210 225240 255270 285 300 315 M(gT(s 330 345 360 375 390405 420435 450 465 480 M(gT(s 495 510 525 540 555570 585600 615 630 645 M(gT(sM(gT(sM(g3求通量衰减指数。表1压力0.06、0.08、O.IMPa下不同时间的M值(滤液质量和相关系数TO (s 0 10 20 30 40 50 60M(g0.06MPa20 30 40 50 60T1(s 0 10M(gT0 (s 0 10 20 30 40 50 60M(g0.08MPa20 30 40 50 60T1(s 0 10M(gT0 (s 0 10 20 30 40 50 60M(