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1、水处理实验水处理实验 思考题思考题实验一 活性炭吸附实验1、活性炭的形态对吸附性能产生何种影响?A、比表面积。由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附剂的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。B、微孔分布。吸附过程可看成三个阶段，内扩散对吸附速度影响较大，所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。2、间歇式和连续式吸附过程有何区别？间歇式吸附达到吸附平衡状态，连续式吸附过程中前阶段没有达到吸附平衡状态。3、影响活性炭吸附性能的主要因素有哪些？A、活性炭方面理想的活性炭要具有在多孔中能容纳最大重量的吸附质的内表面和大孔容。微孔多的活性炭倾向于吸附小分子，大孔多的活性
2、炭倾向于吸附较大的分子。因此总表面和孔容的数据不能用来评估活性炭的可能有效性。B、吸附质方面一般有机物的吸附随着分子量的增加而增加，直至分子太大进不了炭孔。非极性有机物较极性有机物更易从水溶液中被吸附，有其他有机物混存时会影响吸附，一般无机物不易被吸附。易液化或高沸点的气体较易吸附。混合气体中，纯净状态下易被吸附的气体优先被吸附。C 条件方面温度影响扩散速率和吸附平衡，扩散速率与黏率有关，提高温度会提高扩散速率，而达到平衡加快，但是最终的吸附量也较低。压力增高，气体的吸附量增大，尤其常压下吸附性较小的气体，这是变压吸附的基础。PH 值会影响溶液中有色物的吸附。许多有色化合物在不同 PH 值下会
3、改变结构和色泽，在不同的 PH 值下会改变结构和色泽，在不同的PH 值下用同样的活性炭处理同样的溶液，一般在较代 PH 值下有较佳的吸附。4、举例说明活性炭吸附工艺的工程应用。粉末活性炭在 MBFB 工艺中可以重复使用在 MBFB 反应系统中，粉末活性碳(PAC)由于吸附大量微生物，成为生物活性碳（BAC）,使 PAC 不仅存在着对小分子有机污染物的吸附和富集作用，还存在着 PAC 对微生物的吸附和保护作用、PAC对溶解氧的吸附作用、在局部高污染物浓度和高溶解氧条件下微生物对小分子有机物的分解作用以及 PAC 的生物再生作用。PAC、微生物、溶解氧、污染物等要素在高强度流化、混合、传质、剪切作
4、用下，实现对微污染小分子有机物的高效分解。A、PAC 对小分子有机物的吸附和富集作用 PAC 能富集污染物形成局部高浓度区，有利于微生物生长和对微污染小分子有机物的分解作用；B、PAC 对微生物的吸附和保护作用；C、PAC 对溶解氧吸附作用，随着活性炭颗粒直径变小，比表面积增加，PAC 对溶解氧的吸附作用越来越强； D、微生物对小分子有机物的分解作用，MBFB 工艺通过 PAC 对微生物、污染物和溶解氧的吸附和富集作用；通过 PAC 对微生物的保护作用，使微生物能有效利用微量的有机污染物为底物，以溶解氧为电子受体，分解微污染水体中有机物，实现水质深度净化； E、PAC 的生物再生作用，活性炭表
5、面生物膜对吸附的有机物具有氧化分解作用，可通过生物降解恢复活性炭吸附能力，实现PAC 的生物再生，在 MBFB 系统中，高强度的三相传质、混合、紊流、剪切和活性炭颗粒之间的摩擦作用，使活性炭表面老化生物膜不断脱落，使 MBFB 保持高效的吸附和生物降解功能。实验二 混凝实验1、混凝过程的基础理论知识。混凝现象是指微粒凝结现象。凝聚和絮凝总称为混凝。凝聚是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。絮凝是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程；脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。微粒凝结现象凝聚和絮凝总称为混凝。混凝机理：（1）双电层压
6、缩机理 当向溶液中投入加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小， 电位降低，因此它们互相排斥的力就减小了，胶粒得以迅速凝聚。 （2）吸附电中和作用机理 吸附电中和作用指胶粒表面对带异号电荷的部分有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易 与其他颗粒接近而互相吸附。 （3）吸附架桥作用原理 吸附架桥作用主要是指高分子物质与胶粒相互吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而使胶粒凝聚为大的絮凝体。 （4）沉淀物网捕机理 当金属盐或金属氧化物和氢氧化物作混凝剂，投加量大得足以迅速形成金属氧化物或金属碳酸盐沉淀物时，
7、水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物带正电荷时，沉淀速度可因溶液中存在阳离子而加快，此外，水中胶粒本身可作为这些金属氢氧化物沉淀物形成的核心，所以混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。2、混凝剂的种类有哪些？A、硫酸铝：硫酸铝含有不同数量的结晶水：Al2(SO4)318H2O?其中 n=6、10、14、16、8 和 27，常用的是 Al2(SO4)318H2O 其分子量为 666.41，比重 1.61，外观为白色，光泽结晶。硫酸铝易溶于水，水溶液呈酸性室温时溶解度大致是 50%?pH 值在 2.5 以下。沸水中溶解度提高至 90%以上。硫酸铝使
8、用便利，混凝效果较好不会给处理后的水质带来不良影响。当水温低时硫酸铝水解困难形成的絮体较松散。硫酸铝在我国使用最为普遍大都使用块状或粒状硫酸铝。根据其中不溶于水的物质的含量可分为精制和粗制两种。硫酸铝易溶于水可干式或湿式投加。湿式投加时一般采用 1020%的浓度(按商品固体重量计算)。硫酸铝使用时水的有效 pH 值范围较窄?约在 5.58 之间，其有效 pH 值随原水的硬度含量而异，对于软水 pH 值在 5.76.6，中等硬度的水为 6.67.2，硬度较高的水则为 7.27.8。在控制硫酸铝剂量时应考虑上述特性。有时加入过量硫酸铝会使水的pH 值降至铝盐混凝有效 pH 值以下既浪费了药剂，又使
9、处理后的水发混。2B、三氯化铁：三氯化铁(FeCl36H2O)是一种常用的混凝剂，是黑褐色的结晶体，有强烈吸水性，极易溶于水，其溶解度随温度上升而增加，形成的矾花，沉淀性能好，处理低温水或低浊水效果比铝盐好。我国供应的三氯化铁有无水物、结晶水物和液体。液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀器材(不锈钢的泵轴运转几星期也即腐蚀，用钛制泵轴有较好的耐腐性能)。三氯化铁加入水后与天然水中碱度起反应，形成氢氧化铁胶体. 三氯化铁的优点是形成的矾花比重大，易沉降，低温、低浊时仍有较好效果，适宜的 pH 值范围也较宽，缺点是溶液具有强腐蚀性，处理后的水的色度比用铝盐高。C、硫
10、酸亚铁：硫酸亚铁（FeS047H20）是半透明绿色结晶体，俗称绿矾，易于溶水，在水温 20时溶解度为 21%。硫酸亚铁通常是生产其他化工产品的副产品，价格低廉，但应检测其重金属含量，保证其在最大投量时处理后水中重金属含量不超过国家有关水质标准的限量。固体硫酸亚铁需溶解投加，一般配置成 10%左右的重量百分比浓度使用。当硫酸亚铁投加到水中时，离解出的二价铁离子只能生成简单的单核络合物，因此，不如三价铁盐那样有良好的混凝效果。残留于水中的 Fe2+会使处理后的水带色，当水中色度较高时，Fe2+与水中有色物质反应，将生成颜色更深的不易沉淀的物质(但可用三价铁盐除色)。根据以上所述，使用硫酸亚铁时应将
11、二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。通常情况下，可采用调节 pH 值、加入氯、曝气等方法使二价铁快速氧化。3当水的 pH 值在 8.0 以上时，加入的亚铁盐的 Fe2+易被水中溶解氧氧化成 Fe3+ ，当原水的 pH 值较低时，可将硫酸亚铁与石灰、碱性条件下活化的活化硅酸等碱性药剂一起使用，可以促进二价铁离子氧化。当原水 pH 值较低而且溶解氧不足时，可通过加氯来氧化二价铁：6FeSO4+3Cl2=2Fe(SO4)3+2FeCl3根据以上反应式，理论上硫酸亚铁与氯生物的投量之比约为 8:1，但实际生产中，为使亚铁氧化迅速充分氧化，可根据实际情况略增加氯的投加量。当水的 pH 值8.0 时，
12、则可加入石灰去除水中 CO2，石灰用量可按下式估算：CaO=0.37a+1.27CO2 (1.18)式中 aFeSO4 的投加量(毫克/升)；CO2水中 CO2 的含量(毫克/升)。当水中没有足够溶解氧时，则可加氯或漂白粉予以氧化，理论上 1毫克/升 FeSO4 需加氯 0.234 毫克/升。铁盐使用时，水的 pH 值的适用范围较宽，在 5.011 间。D、碳酸镁：铝盐与铁盐作为混凝剂加入水中形成絮体随水中杂质一起沉淀于池底，作为污泥要进行适当处理以免造成污染。大水厂产生的污泥量甚大，因此不少人曾尝试用硫酸回收污泥中的有效铝、铁，但回收物中常有大量铁、锰和有机色度，以致不适宜再作混凝剂。碳酸镁
13、在水中产生 Mg(0H)2 胶体和铝盐、铁盐产生的 A1(OH)3 与Fe(OH)3 胶体类似，可以起到澄清水的作用。石灰苏打法软化水站的污泥中除碳酸钙外，尚有氢氧化镁，利用二氧化碳气可以溶解污泥中的氢氧化镁，从而回收碳酸镁。3、影响混凝过程的因素有哪些？A、水温：水温对混凝效果有明显的影响。B、pH：对混凝的影响程度，视混凝剂的品种而异。C、水中杂质的成分、性质和浓度。D、水力条件。4、混凝工艺处理的对象。处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离。过滤是利用粒状滤料截留水中杂质的构筑物，常置于混凝和沉淀构筑物之后，用
14、以进一步降低水的浑浊度。完善而有效的混凝、沉淀和过滤，不仅能有效地降低水的浊度，对水中某些有机物、细菌及病毒等的去除也是有一定效果的。实验三 压力溶气气浮实验1、压力溶气气浮实验的目的是什么？掌握压力溶气气浮实验方法。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。 了解压力溶气气浮工艺及设备在水处理中的应用。2、气浮分离效率与什么因素有关？气浮分离效率与悬浮颗粒的性质和浓度、微气泡的数量与直径等多种因素有关。实验四 曝气设备充氧能力的测定1、好氧处理常用的曝气方式是什么？主要有鼓风曝气和机械曝气。A、鼓风曝气又称压缩空气曝气,主要由曝气风机及专用曝气器组成。采用这种
15、方法的曝气池，多为长方形混凝土池，池内用隔墙分为几个单独进水的隔间，每一隔间又分成几条廊道。污水入池后顺次在廊道内流动，至另一端排出。空气是用空气压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中。扩散装置有多孔管、固定螺旋曝气器、水射器和微孔扩散板等四种不同型式。B、机械曝气一般是利用装在曝气池内的机械叶轮转动，剧烈搅动池内废水，使空气中的氧溶入水中。叶轮装在池内废水表面进行曝气的，称为表面曝气。这种装置通过叶轮的提水作用,促使池内废水不断循环流动,不断更新气液接触面以增大吸氧量。叶轮旋转时在周缘形成水跃，可有效地裹入空气；叶片后侧产生负压，可吸入空气，所
16、以充气效果较好。叶轮浸水深度和转速可以调节，以保证最佳效果。典型的机械曝气池有圆形表面加速曝气池、标准型加速曝气池、IO 型加速曝气池和方形加速曝气池等。鼓风曝气和机械曝气两种方法有时也可联用，以提高充氧能力，这适用于有机物浓度较高的污水2、氧传递系数测定有何实际意义？根据氧传递系数，来控制曝气强度。达到最好的曝气效果。3、实验中需注意哪些问题？要主机曝气时随时调节空气流量，使之恒定。实验五 过滤实验1、快滤池滤速与滤料结构有何关系？快滤池滤速与滤料的材料，大小，比密度等息息相关。比如在一定设备范围内，滤速随着滤料的厚度的增加而增加。2、本实验结果有何实际意义？找到一个合适的滤速和反冲洗的速度，在保证出水的质量的前提下，可以加快滤池的过滤，提高效率。3、反冲洗强度和过滤时间对过滤效果有何影响？反冲洗效果与滤层的膨胀度有关，只有将膨胀度控制在最佳范围才能最大限度地 提高反冲洗效果，而冲洗强度真是反应膨胀度的一个指标，并不是冲洗强度越大，反冲洗效果越好。冲洗时间是一个重要因素，在冲洗强度合适的情况下，冲洗的时间的长短直接影
