《环境管理_水污染控制工程实验概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境管理_水污染控制工程实验概述（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水污染控制工程实验1实验一 颗粒自由沉淀1实验二 混凝实验5实验三 活 性 炭 吸 附 实 验9实验四 加压溶气气浮实验13实验五 生物接触氧化实验16实验六 活性污泥性质的测定19水污染控制工程实验实验一 颗粒自由沉淀在污水预处理或物理处理阶段，针对无机较大颗粒物质一般采用沉淀方法来进行处理，典型的构筑物为沉砂池。沉砂池的设置目的就是去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度比较大的无机颗粒，以免影响后续构筑物的正常运行。沙粒在沉砂池中的沉淀就属于自由沉淀。一 实验目的（1）观察沉淀过程，认识自由沉淀的现象，加深对自由沉淀的理解。（2）初步掌握颗粒自由沉淀的试验方法。（3）进一步了解和掌握自由沉淀规律
2、，根据试验结果绘制时间沉淀效率（tE），沉速沉淀效率（uE）和Ct/C0u的关系曲线。 二 实验原理沉淀是水污染控制中用以去除水中杂质的常用方法。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀通常可以分成四种不同的类型：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀。浓度较稀的、粒状颗粒的沉降称为自由沉淀，其特点是在静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉淀在层流区符合Stokes(斯托克斯)公式。但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒密度很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得而是通过静沉实验确定。由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直
3、径应该足够大，一般应使D100mm，以免沉淀颗粒受柱壁的干扰。自由沉淀所反映的一般是沙砾、河流等的沉淀特点。具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率E与截留速度u0、颗粒质量分数的关系如下： (1-1)式中 E总沉淀效率； P0沉速小于ui的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数；1-P0沉速大于或等于ui的颗粒去除百分数；ui某一指定颗粒的最小沉降速度；u小于最小沉降速度ui的颗粒沉速。 公式推导如下：设在水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实验。实验开始，沉淀时间为0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为C0(mg/L)，此时去除率E=0。实验开始后，不同沉
4、淀时间ti，颗粒最小沉淀速度ui相应为 ui （1-2）ui此即为ti时间内从水面下沉到取样点的最小颗粒di所具有的沉速。此时取样点处水样悬浮物浓度为Ci，未被去除之颗粒即示意ddi的颗粒所占的百分比为： Pi = （1-3） 因此，被去除的颗粒(粒径ddi)所占比例为： E0=1Pi （1-4）实际上沉淀时间ti内，由水中沉至池底的颗粒是由两部分颗粒组成。即沉速uui的那一部分颗粒能全部沉至池底；除此之外，颗粒沉速uui的那一部分颗粒,也有一部分能沉至池底。这是因为，这部分颗粒虽然粒径很小，沉速uui，但是这部分颗粒并不都在水面，而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内。因此只要在水面下，他们下沉
5、至池底所用的时间能少于或等于具有沉速ui的颗粒由水面降至池底所用的时间ti，那么这部分颗粒也能从水中被去除。沉速uui的那一部分颗粒虽然有一部分能从水中去除,但其中也是粒径大的沉到池底的多,粒径小的沉到池底的少,各种粒径颗粒去除率并不相同.因此若能分别求出各种粒径的颗粒占全部颗粒的百分比,并求出可颗粒在时间ti内能沉到池底的颗粒占本颗粒粒径的百分比,则二者乘积即为此中颗粒粒径在全部颗粒中的去除率。如此分别求出uui的那些颗粒的去除率，并相加后，即可得出这部分颗粒的去除率。为了推求其计算式，我们绘制Pu关系曲线，其横坐标为颗粒沉速u，纵坐标为未被去除颗粒的百分比P，如图所示。由图中可见P = P
6、1-P2 = (1-4)故P是当选择的颗粒沉速由u1降至u2时，整个水中所能多去除的那部分颗粒的去除率，也就是所选择的要去除的颗粒粒径由d1减到d2时水中所能多去除的，即粒径在d1d2间的那部分颗粒所占的百分比。因此当P间隔无限小时，则dP代表了直径为小于di的某一粒径d的颗粒占全部颗粒的百分比。这些颗粒能沉至池底的条件，应是在水中某图11 Pu关系曲线 点沉至池底所用的时间，必须等于或小于具有沉速为ui的颗粒由水面沉至池底所用的时间，即应满足 即 x (1-5)由于颗粒均匀分布，又为等速沉淀，故沉速uxui的颗粒只有在x水深以内才能沉到池底.因此能沉到池底的这部分颗粒，占这种颗粒的百分比为，
7、如图1-1所示，而 = (1-6)此即为同一粒径颗粒的去除率。取u0=ui，且为设计选用的颗粒沉速；us=ux，则有 = (1-7)由上述分析可见，dPs反映了具有沉速us的颗粒占全部颗粒的百分比，而则反映了在设计沉速为u0的前提下，具有沉速us(u0)的颗粒去除量占本颗粒总量的百分比。故 dP正是反映了在设计沉速为u0时，具有沉速为us(u0)的颗粒所能去除的部分占全部颗粒的比率。利用积分求解这部分us u0的颗粒的去除率，则为。 故颗粒的去除率为： E = (1-P0) + (1-8)工程中常用下式计算： E = (1-P0) + (1-9)三 实验装置与设备1、沉淀管、储水箱、水泵和搅拌
8、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（烘干备用）、漏斗、漏斗架、量筒，烧杯等。4、污水水样，采用高岭土配置。图2.1 自由沉淀实验装置图四 实验步骤1开启水泵，将配水箱中的水打入高位水箱中，并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停止搅拌机，启动阀门将混合液流入沉淀管到一定高度，并且记录高度值。开动秒表，开始记录沉淀时间。3取水样100ml（测定悬浮浓度为c0）并且确定取样管内取样口位置。4当时间为1、3、5、10、15、20、40、60分钟时，在取样口分别取水100ml，测定悬浮物浓度（ct）。5、每次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在
9、取样前和取样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。6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1051，叠好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105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）7悬浮固体计算： （1-10）式中：W1称量瓶+滤纸重量（g）W2称量瓶+滤纸重量+悬浮物（g）V水样体积（100ml）五 试验结果整理1.根据不同沉淀时间的取样口距液面平均深度h和沉淀时间t，计算出各种颗粒的沉淀速度
10、ut和沉淀率E，并绘制沉淀时间沉淀效率和沉速沉淀效率的曲线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（ct/c0）100以颗粒沉速u为横坐标，以P为纵坐标，绘制uP关系曲线。3讨论自由沉淀净沉曲线的意义。表1-1 自由沉淀实验记录表取样号取样时间（min）取样体积（mL）沉降柱高度H1（mm）浓度（mg/L）10213345515620740860表1-2 自由沉淀实验记录表取样号平均沉降高度H（mm）沉降速度U=H/t(mm/min)水中残余悬浮物浓度（mg/L）水中残留悬浮物浓度与原水悬浮物浓度比P=C/C0沉降效率Ei（%）沉降总效率Ea（%）123456
11、78六 实验结果讨论1.自由沉淀效率跟那些因素有关，如何提高自由沉淀的效率？实验二 混凝实验混凝沉淀是废水与给水处理中的一种重要处理方法，在自然水体或废水中加入混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离去除。一 实验目的1、通过实验观察混凝现象、加深对混凝沉淀理论的理解；2、掌握确定最佳投药量的方法，选择和确定最佳混凝工艺条件；3、了解影响混凝条件的相关因数。二 实验原理混凝的机理主要包括三部分：1）压缩双电层作用；2）吸附架桥作用；3）网捕作用。胶体表面的电荷值常用电动电位表示，又称为Zeta电位。 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
12、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，当电位降到零，往往不是最佳混凝状态。因为水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒。胶体间存在着静电斥力，胶粒的布朗运动，胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大，若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结和沉降。向水中投加的能使水中胶体颗粒脱稳的高价电解质，称之为“混凝剂”。混凝剂可分为无机盐混凝剂和高分子混凝剂。水处理中常用的混凝剂有：三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝（简称PAC）、聚丙烯酰胺等。本实验使用PAC，它是介于AlCl3 和Al(OH)3 之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为Al
13、2(OH)nCl(6-n)m其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。对高分子混凝剂来说，主要以吸附架桥机理为主。而无机的金属盐混凝剂则三种作用同时存在。单位体积水中投加的混凝剂量称为“投药量”，单位为mg/L。混凝剂的投加量除与混凝剂品种有关外，还与原水的水质有关。当投加的混凝剂量过小时，高价电解质对胶体颗粒的电荷斥力改变不大，胶体难以脱稳，混凝效果不明显；当投加的混凝剂量过大时，则高价反离子过多，胶体颗粒会吸附过多的反离子而使胶体改变电性，从而使胶体粒子重新稳定。因此混凝剂的投加量有一个最佳值，其大小需要通过试验确定。水力条件对混凝效果有重大的影响，水中投加混凝剂后，胶体颗粒发生凝聚而脱稳，之后相互聚集，逐渐变成大的絮凝体，最后长大至能发生自然沉淀的程度。在此过程中，必须严格控制水流的混合条件，在凝聚阶段，要求在投加混凝剂的同时，使水流具有强烈的混合作用，以便所投加的混凝剂能在较短时间内扩散到整个被处理水体中，起压缩双电层作用，降低胶体颗粒的电位，而是其脱稳，此阶段所需延
