水污染控制实验指导书

实验一沉淀实验（颗粒的静置自由沉降实验）一、 实验目的1、 了解污水的沉降特性，加深对污水中非絮凝性颗粒的沉降理论，特点及规律的认识。2、 绘制沉降曲线，通过沉降实验，判定某种污水的沉降特性，求出沉降曲线，即E—t（沉降效率一沉降时间），E—u（沉降效率一沉降速度）关系曲线，以此提供沉淀池的设计参数。二、 实验原理沉降是指从液体中借助重力作用而除去固体颗粒的一种过程，根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉降过程分为自由沉淀，絮凝沉淀，成层沉淀和压缩沉淀等四类。本实验的目的是研究探讨污水中的非絮性颗粒自由沉降的规律。实验在沉降柱中进行，设水深为H,在t时间内能沉到H处深处，则颗粒的沉速为u=Ht,根据给定的沉降时间t,可由u=H/t求得沉淀u0。凡是沉降速度大于u等于或大于U0（u三u0的颗粒在时间t内可全部除去，在悬浮物的总量中，这部分颗粒可占的比率为（1—X。），X。代表沉速uVu°的颗粒物与悬浮物的总量之比，在沉速uVu°的颗粒中，具有某种粒径的颗粒占悬浮物总量的百分数为dx,而其中能被除去的比率为u/u0Xdxo考虑到各种不同的粒径后，这类颗粒的去除率应为E=（1一x）+ixoudx式（1）0uiX0udx上式右侧第二项中的udx是一块微小面积。由下图（图1）可见。而0为图1中阴影部分，可用图解积分法解出。三、 实验设备及仪器N1I沉速1、 沉降柱：有机玻璃官。N1I沉速2、 配水系统；3、 标尺；4、 计时器；5、 50m1的烧杯10个；6、 722分光光度计7、水样：浆泥水（300〜500m1/L）；图1颗粒的沉降曲线四、实验步骤1、将泥浆水倒入原水箱中，启动泵搅拌5分钟，使水中的悬浮物分布均匀。2、关闭阀门6，开启阀门四、实验步骤1、将泥浆水倒入原水箱中，启动泵搅拌5分钟，使水中的悬浮物分布均匀。2、关闭阀门6，开启阀门3、4、5向沉降柱中注水，分别同时由各取样口中取样25m1,以混合样测其吸光度，计算浓度为co。3、 当污水升到溢流口并流出后，关阀门4、5，停泵并开始计时。4、 观察污水静沉淀现象。5、 取样。高位牛i图2实验装置图（1）当时间为15、30、45、60、70、80、90分钟各取样25m1。取样前，记录管中水面至取样口距离H(以厘米计)。取样前，先排出取样管中的积水约为10ml，再取样。6、测定各水样吸光度，计算悬浮物浓度C。t7、 实验完毕，开阀门6,放掉污水，然后用清水冲洗沉降柱及原水箱。8、 实验数据记录(1)吸光度记录：编号12345678吸光度2) 沉降数据：时间t(min)015304560708090取样浓度c(mg・L-1)残余颗粒比例x(%)沉降速度u(mm•min-i)9、实验结果整理用坐标纸画出各种颗粒沉降速度u与残余颗粒比例x的关系图。画出总去除率E与沉降时间的关系曲线，即沉降效率曲线(E—t),同时画出E—u的关系曲线。(3) 利用图解积分法计算此混水在表面水力负荷为20m/d沉淀池中的去除率E。(选作)五、讨论题试述绘制污水自由沉降曲线的方法及意义。光度法测定吸光度，测定波长680nm实验二吸附实验一、 实验目的活性炭处理工艺是运用吸附的方法以去处异味，某些离子以及难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。除此外，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。本实验的目的是：（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，也有化学吸着作用，当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中溶解性杂质在活性炭表面积聚而被吸附。与此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状态时，称为吸附平衡。这时活性炭和水相之间的溶质浓度具有一定的分布比值。此时，单位重量的活性炭所吸附溶质数量称为吸附容量qe,可表示为：x (c-c)vq=—=o e——mg/g)emmmg/g)式中：m——吸附剂投加量（g）；x——吸附剂吸附的溶质总量（mg）c——废水中原始溶质浓度（mg/L）0c――吸附达平衡时水中的溶质浓度（mg/L）ev 废水体积（mL）q值的大小除了决定于活性炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓度、水温和pHe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，q值就比较大。在废水处理中通常用Freundlich表达式来比较不同温度和不同溶液e浓度时的吸附容量，即q=KC-een这是一个经验公式，通常用图解方法求出K、n值。将上式变换成线性对数关系式为:lq=IK+_lcgegnge式中：K——与吸附比表面、温度有关的常数；n 与温度有关的常数；三、 实验水样：0.15％亚甲蓝溶液。四、 实验步骤1、 取实验所用活性炭（放在蒸馏水中浸泡24h,然后放在103摄氏度烘箱内烘干24h备用）。2、 在5个三角烧杯中分别放入不同重量的粉状活性炭5份（350mg、375mg、400mg、425mg、450mg）。3、 在装有不同重量粉状活性炭的5个三角烧杯中分别加入50mL0.15%亚甲蓝溶液，放入振荡器中振荡30分钟。4、 将震荡过的水样用离心分离，测定上清液吸光度（波长650nm）,计算C值。e5、 测定原水样的pH及温度，记入表中。五、 实验结果整理1、实验操作基本参数实验日期：年月日亚甲蓝溶液C=mg/L0亚甲蓝溶液的pH=亚甲蓝溶液的温度为摄氏度

水样体积mL振荡时间min,2、吸附实验的测定结果见下表\项目杯号^水样体积mLComg/L吸光度mg/LlgCeqelgqe123453、 作图：以lgq为纵坐标，lgC为横坐标绘出吸附等温线。e e .4、 从吸附等温线上求出K、n值，代入Fruendlich表达式，写出Fruendlich吸附等温式。六、实验结果讨论1、 对实验中观察到的现象和实验结果及实验中存在的问题，提出你的见解2、 分析实验中影响测定结果的因素。实验温度：每组分别控制：25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80实验三曝气设备充氧能力实验一、实验目的通过实验掌握曝气装置的充氧机理，学会测定曝气装置的氧总转移数KLa。二、实验原理曝气的作用是向液相供给溶解氧。氧由气相转入液相的机理常用双膜理论来解释。双膜理论是基于在气液两相界面存在着两层膜（气膜和液膜）的物理模型。气膜和液膜对气体分子的转移产生阻力。氧在膜内总是以分子扩散方式转移的，其速度总是慢于在混合液内发生的对流扩散方式的转移。所以只要液体内氧未饱和，则氧分子总会从气相转移到液相的。单位体积内氧转速度率为：dedtdedt二Ka(C-C)(公式1)Ls 单位体积内氧转速率（公斤/米3•时）dtKLa——液相中以浓度差为动力的总转移系数（时-JC液相氧的饱和浓度（公斤/米3）SC——液相内氧的实际浓度（公斤/米3）对公式1进行积分得KaKa=2.311ogt-ts 1 1 2q、c2为在t「t2时所测得的溶解氧浓度（公斤/米3）本实验既是对清水进行曝气充氧，从而得到Ka和C。Ls清水（在现场用自来水或曝气池出流的清液）一般含有溶解氧，通过加入无水亚硫酸钠（或氮气）在氯化钴的催化作用下，能够把水体中的溶解氧消耗掉，使水中溶解氧降到零，其反应式为：NaSO+-Occl2>NaSO2 3 22 2 4通过使用空气压缩机或充氧泵把空气中的氧气打入水体，使水体系的溶解氧逐渐提高，直至溶解氧升高到接近饱和水平。三、 实验设备和试剂1、 模型曝气池；2、 空气压缩机或充氧泵；3、 秒表；4、 1升量筒、长玻棒、虹吸管；5、 无水亚硫酸钠；6、 氯化钴7、溶解氧测定装置（DO测定仪或碘量法测定DO所需的仪器试剂）四、 实验步骤1、 给曝气池注入自来水（自测水量），测定其溶解氧，计算出水中溶解氧的含量；按照原理反应式可知，每除去1毫克的溶解氧需投加入8毫克的无水亚硫酸钠，根据水中溶解氧的量便可计算出Na2SO3的需要量（实际投加时，应使用10〜20%的超量）；投入氯化钻量应在3.5〜5mg/L之间：使用时先将化学药剂进行溶解，然后投入曝气池，用长玻棒在不起泡的情况下搅拌使其扩散反应完全，（搅拌时间约为：5〜10min）,使亚硫酸根离子和水中的溶解氧浓度同时接近于零，测定池内水中溶解氧的浓度。2、 把充氧装置的探头放入曝气池内开始曝气，计时，在稳定曝气的条件下，每隔一段时间（如5分钟）测定一次水中的溶解氧，并作记录，曝气至溶解氧不再明显增长为止（达到近似饱和）。五、 实验记录（见附表）六、 数据处理1、以充氧时间t为横坐标，水中溶解氧浓度变化为纵坐标作图绘制充氧曲线，任取两点；［点坐标为（t「C1）,B点坐标为（t2,C2）］,计算KLa。C-C1Ka=2.3xlogsix （分-i）L C—Ct—ts2 2 1式中C为水温t摄氏度时饱和溶解氧的理论值，查表可得）。s附表鼓风.C—Clog―s r2、以充氧时间为横坐标，C-C2为纵坐标作图，从其支线的斜率上求出Ka。sL附表：曝气氧实验记录曝气池运行条件饱和溶解氧曝气池中溶解氧变化mg/LKaL充氧量kg/h氧利用系数备注水深m容积m3风量m3/h水温。C曝气强度m3/m2•时理论值mg/l实测值mg/l充氧过程（分）0510152025303540455055实验四污泥过滤脱水——污泥比阻的测定实验实验目的通过实验掌握污泥比阻的测定方法。掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂。掌握确定污泥的最佳泥凝剂投加量。实验原理污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥(或同一污泥加入不同量的混合剂后)的过滤性能。污泥比阻愈大，过滤性能愈差。过滤时滤液体积V(mL)与推动力p(过滤时的压强降，g/cm2),过滤面积F(cm2),过滤时间t(s)成正比；而与过滤阻力R(cm*s2/mL),滤液黏度“[g/(cm*s)]成正比。(2-1)过滤阻力包括滤渣阻力R和过滤隔层阻力R构成。而阻力只随滤渣层的厚度增加而增V=豊(mL)(2-1)过滤阻力包括滤渣阻力R和过滤隔层阻力R构成。而阻力只随滤渣层的厚度增加而增zg大，过滤速度则减少。因此将式(3-1)改写成微分形式dV_pF(2-2)(2-3)dt卩(R+R)(2-2)(2-3)zg由于只R比R相对说较小，为简化计算，姑且忽略不计。gzdV_pF_pFdtua'8 C'Vua F单位体积污泥的比阻；滤渣厚度；C'C'获得单位体积滤液所得的滤渣体积。如以滤渣干重代替滤渣体积，单位质量污泥的比阻代替单位体积污泥的比阻，则(2-3)式可改写为dV_pF2(2-4)dtuaCV(2-4)式中，a为污泥比阻，在CGS制中，其量纲为s2/g，在工程单位制中其旦纲为cm/go在定压下，在积分界线由0到t及0到V内对式(3-4)积分，可得tuaC_ •V(2-5)V2pF2(2-5)式(3-5)说明在定压下过滤，t/V与V成直线关系，其斜率为t/V uaCb_ _ V 2pF2

(2-6)需要在实验条件下求出b及C。b的求法。可在定压下（真空度保持不变）通过测定一系列的t〜V需要在实验条件下求出b及C。b的求法。可在定压下（真空度保持不变）通过测定C的求法。根据所设定义C=（Qo_Qy）Cd（g滤饼干重/mL滤液）（2-7）C 滤饼固体浓度，g/mL。d根据液体平衡Q=Q+Q0yd根据固体平衡QC=QC+QC00yydd式中CooCy式中CooCy污泥固体浓度，g／mL；Q——污泥固体滤饼量，mLdQ(C-C)0 0 d可得C-C可得yd代入式（3-7），化简后得C=（Q0_Qy）Cd（g率饼干重/mL滤液）（2-8）上述求c值的方法，必须测量滤饼的厚度方可求得，但在实验过程中测量滤饼厚度是很困难的且不易量准，故改用测滤饼含水比的方法。求c值。C=100-cUoo-C（g滤饼干重/mL滤液）匸一 f-Ci式中C——l00g污泥中的干污泥量；iC——100g滤饼中的干污泥量。例如污泥含水比97.7％，滤饼含水率为80％。C= - = - =0.0260（g/mL）100-2.3 100-20 38.482023一20一般认为比阻在109〜1Oi0S2/g的污泥算作难过滤的污泥，比阻在（0.5〜0.9）*109S2/g的污泥算作中等，比阻小于0.4*109s2/g的污泥容易过滤。投加混凝剂可以改善污泥的脱水性能，使污泥的比阻减小。对于无机混凝剂如FeCl3，Al(SO)等投加量，一般为污泥干质量的5%〜10%高分子混凝剂如聚丙烯酰胺，碱式氯化243铝等，投加量一般为干污泥质量的1%。实验设备与试剂实验装置如图3-2。5图2比阻实验装置图1-真空泵；2-吸滤瓶；3-真空调节阀；4-真空表；5-布式漏斗；6-吸滤垫；7-计量管秒表；滤纸。烘箱。FeCl、A1(SO)。3 2 43布氏漏斗。实验方法与操作步骤测定污泥的含水率，求出其固定浓度C。。⑵配制FeCl(10g/L)和A1(SO)(10g/L)混凝剂。3 2 43用FeCl3混凝剂调节污泥(每组加一种混凝剂)，加量分别为干污泥质量的0%(不加混凝剂)，2%，4%，6%，8%，10%。⑷在布氏漏斗上(直径65〜80mm)放置滤纸，用水润湿，贴紧周底。开动真空泵，调节真空压力，大约比实验压力小1/3［实验时真空压力采用266mmHg(35.46kPa)或532mmHg(70.93kPa)］关掉真空泵。加入50mL需实验的污泥于布氏漏斗中，开动真空泵，调节真空压力至实验压力；达到此压力后，开始启动秒表，并记下开动时计量管内的滤液V。。每隔一定时间(开始过滤时可每隔10s或15s，滤速减慢后可隔30s或60s)记下计量管内相应的滤液量。一直过滤至真空破坏，如真空长时间不破坏，则过滤20min后即可停止。关闭阀门取下滤饼放人称量瓶内称量。称量后的滤饼于105r的烘箱内烘干称量。计算出滤饼的含水比，求出单位体积滤液的固体量cf。量取加A1(SO)混凝剂的污泥(每组的加量与Fecl量相同)及不加混凝剂的污泥，按2433实验步骤(2)〜(11)分别进行实验。实验报告记载及数据处理测定并记录实验基本参数实验日期原污泥的含水率及固体浓度C0实验真空度/mmHg不加混凝剂的滤饼的含水率加混凝剂滤饼的含水率将布氏漏斗实验所得数据按下表1记录并计算。表1布氏测斗实验所得数据时间/s计量管滤液量V'/mL滤液量V=V'-V0/mLV/(s/mL)备注以t／V为纵坐标，V为横坐标作图，求b。根据原污泥的含水率及滤饼的含水率求出C。列表计算比阻值a(表2比阻值计算表)。以比阻为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标，作图求出最佳投加量

表2比阻值计算表一污泥含水比/%/(g/cm3)混凝剂用量/%g2nm=b必}L二仏22-£皿+滤纸量/g皿+滤纸滤饼湿重/g皿+滤纸滤饼干重/g滤饼含水比/%单位面积滤液的固体量C/(g/cm3)比阻值a/@/g)布氏漏斗d/cm过滤面积F伽2面积平方F2伽4滤液黏度M/[g/(cm.s)]真空压力p/(g/cm检查计量管与布氏漏斗之间是否漏气。 滤纸称量烘干，放到布氏漏斗内，要先用蒸馏水湿润，而后再用真空泵抽吸一下，滤纸要贴紧不能漏气。 污泥倒入布氏漏斗内时，有部分滤液流入计量筒，所以正常开始实验后记录量筒内滤液体积。 污泥中加混凝剂后应充分混合。检查计量管与布氏漏斗之间是否漏气。 滤纸称量烘干，放到布氏漏斗内，要先用蒸馏水湿润，而后再用真空泵抽吸一下，滤纸要贴紧不能漏气。 污泥倒入布氏漏斗内时，有部分滤液流入计量筒，所以正常开始实验后记录量筒内滤液体积。 污泥中加混凝剂后