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1、水污染控制工程实验指导书 单 位： 地理与环境学院 适用专业： 环境工程 指导教师： XXX 目 录实验一 颗粒自由沉淀实验 2实验二 水污染处理设备及工艺演示实验 3 实验三 混凝实验 4实验四 活性污泥性质的测定6 实验五 水中氨氮的测定验7 实验六 离子交换实验9实验七 加压溶气气浮实验 10实验八 曝气设备充氧能力的测定实验 11实验一 颗粒自由沉淀实验 一、实验目的 加深对自由沉淀、基本概念以及沉淀规律的理解。掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。 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
2、和性质，可将沉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。当废水中的悬浮物浓度不高时，在静沉过程中颗粒之间互不干扰、碰撞，呈单颗粒状态下沉，这种沉淀属于自由沉淀。 自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀的高度无关，因而自由沉淀可在一般的沉淀柱内进行。为使沉淀颗粒不受器壁的干扰，沉淀柱的直径一般应不小于100mm。 如果沉淀柱的有效水深为H，如图1-1所示，通过不同的沉淀时间t，可求得不同的沉速u，u=H/t。如沉淀时间为t，相应的沉速为u0，则颗粒的去除率由两部分构成：沉速uu0颗粒能全部去除，去除率为E1；所有沉速小于u0的颗粒能部分去除，去除率为E2，则E=E1+E2。设所有
3、沉速小于u0的颗粒占总颗粒数的百分数为P0，其中某一种沉速为ui的颗粒的去除百分数为ux/u0，则所有沉速小于u0的颗粒ui的去除百分数即E2= 沉速uu0颗粒所占的百分数为1P0，E1=1P0，则总去除率：但沉速小于u0的颗粒占总颗粒数的百分数P0不易统计，故E2较难计算。实验中可按以下方法进行去除率的计算。 经研究，可以从有效水深内的上、中、下部取相同数量的水样混匀后求出有效水深内（污泥层以上）的平均悬浮物浓度。或者，为了简化，可以假定悬浮物浓度沿深度呈直线变化，这样，将取样口设在沉淀柱中部0.5H处，则该处水样的悬浮物浓度可近似地代表整个有效水深内的平均浓度，据此计算出沉淀时间为t时的沉
4、淀效率。在不同的沉淀时间t1、t2、分别从中部取样，测出其悬浮物浓度C1、C2，并量出水深的变化H、H1（如沉淀柱直径足够大，则水深变化可忽略不计），可计算出u1、u2、（等于H/t1、H1/t2），根据所测数据可绘制出时间沉淀效率（tE）曲线、颗粒沉速沉淀效率（uE）曲线。 三、实验设备及仪器 1. 沉淀实验筒：直径100mm，工作有效水深(由溢出口下缘到筒底的距离)1800mm。 2. 浊度仪； 3. 秒表。 四、实验材料 高岭粘土配水。 五、实验步骤 1、称取一定量的高岭土，加入沉淀实验筒中，高岭土配制浓度为100mg/L； 2、充气搅拌约5min，使水样中悬浮物分布均匀； 3、 静置观
5、察沉淀现象； 4、 分别在沉降0、10、20、30、45、60、90min后，从实验筒中部H/2取样口取样，每次约100mL左右(准确记下水样体积)。取水样前要先排出取样管中的积水约10mL左右； 5、 测定水样中悬浮物浓度，以mg/L计。测定每一沉淀时间的水样的悬浮物浓度方法如下：首先调烘箱至1051，叠好滤纸放入称量瓶，打开盖子，将其放入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） 6、计算不同沉淀时间t时水样中的悬浮物浓度C、沉淀效率
6、E以及相应的颗粒沉降速度u，画出Et和Eu的关系曲线。 六、实验数据记录与分析 1填写实验记录表1-1 七、思考题 1. 简述静置沉降实验的意义。 2. 简述活性污泥处理系统中初沉池、二沉池、污泥浓缩池的作用和停留时间。实验二 水污染处理设备及工艺演示实验 一、实验目的 1、通过对各种水处理模型的观察，加深对给水、排水工艺中各种处理构筑物的认识； 2、通过对各种水处理模型模拟运行情况的观察，加深对各种水处理工艺及设备、构筑物运行情况的学习。 二、实验原理 1、模拟滤池实际运行情况； 2、模拟沉淀池实际运行情况； 3、模拟气浮池实际运行情况。 三、实验装置及仪器 1、滤池模型 3套 2、沉淀池模
7、型 2套 3、气浮池模型 1套 四、实验步骤 1、观察各类模型的结构及工艺特征； 2、实际运行各类模型，连续进出水，观察其运行情况及工作原理。 五、实验结果与分析 1、任选两种水处理模型，绘制模型工艺详图； 2、用文字描述所绘两种水处理模型的工作、运行情况； 3、对比模型与相关教材中所述的实际构筑物的异同点。 实验三 混凝实验 一、实验目的 1、通过实验观察混凝现象，加深对混凝理论的理解； 2、学会选择和确定最佳混凝工艺条件的基本方法； 3、测定计算反应过程的G值和GT值，是否在适宜的范围内。 二、实验内容 （1）最佳投药量的确定；（2）最佳pH的确定。 三、实验仪器、设备及材料 1 无级调速
8、六联搅拌机1台。 2 PH酸度剂1台。 3 光电浊度计1台。 4 温度计1支，秒表1块。 5 1000ml烧杯6个。 6 1ml、2ml、5ml、10ml移液管各一支。 7 200ml烧杯1个，吸耳球等。 8 1%FeCl3溶液500 ml。 9 实验用原水。 10 注射针筒。 11 盐酸10%，NaOH溶液10%溶液500 ml各1瓶。 四、实验原理 天然水体中胶体颗粒，是使水产生浑浊的一个重要原因，胶体颗粒靠自然沉淀是不能除去的。因为水中胶体颗粒微小、主要是带负电的粘土颗粒，胶粒间存在着静电斥力、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。因此可在废
9、水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，并提供胶粒碰撞的动能，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去。 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。 12 在水中投加混凝剂如A12(S04)3、FeCl3后，生成的A1()Fe()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pH值影响。如果pH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pH值过高(大于9
10、-10)，它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能极好发挥絮凝作用。 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G值的大小起着主要的作用。 五、实验步骤 1、最佳投药量实验步骤 (1) 测定原水的浊度、PH值和水温。 (2) 确定形成矾花所用的最小混凝剂量。方法是通过慢速搅拌烧杯中200mI原水，并每次增 加0.5ml混凝剂投加量，直至出现矾花为止。这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。 (3) 确定实验时的混凝剂投加量根据步骤3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
11、次增加混凝剂投加量相等的方法求出2-6号烧杯混凝剂投加量、把混凝剂分别加入1-6号烧杯中。 (4) 启动搅拌机、快速搅拌半分钟、转速约300r/min,中速搅拌5分钟，转速约100r/min；慢 速搅拌10分钟、转速约50r/min (5) 关闭搅拌机、静止沉淀l0分钟，用50m1注射针简抽出烧杯中的上清液(共抽三次约放 入200mI烧杯，立即用浊度仪测定浊度) 2 2、最佳pH值实验步骤 (1) 取6个1000m1烧杯分别注入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相 同(3) 调整原水pH值：用移液计依次向
12、1号、2号、3号、4号装有水样的烧杯中分别加入2.5、 1.5、1.2、0.7m1 10浓度的盐酸。向6号装有水样的烧杯中分别加入0.2m1 10浓度的氢氧比钠。 (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50m1水样放入三角烧杯、用pH仅测定各水样pH值。 (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)。 (6) 启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约300r/min，中速搅拌5分钟，转速约100r/min，慢速搅拌10分钟，转速约50r/min。 (7) 关闭搅拌机，静置10分钟，用50m1注射针
13、筒抽出烧杯中的上清液(共抽三次约100m1) 放入200m1烧杯中，立即用浊度仪测定浊度。 六、实验结果分析绘制图1（混凝剂加药量为横坐标，沉淀水浊度为纵坐标）和图2（水样pH为横坐标，沉淀水浊度为纵坐标）。讨论实验指导书中提出的思考题，写出心得与体会。 表3-1 最佳投药量实验记录 七、实验注意事项 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。 八、 思考题 1、混凝对水力条件有何要求？ 2、 简述混凝机理。 3、简述高分子混凝剂的作用。 4、为什么最大加药量时，混凝效果并不是最好？过量的混凝剂可以使混凝效果更好吗？表3-2 最佳pH值实验记录实验四 活性污泥性质的测定 活性污泥是活性污泥法中最重要的组成部分之一，活性污泥的质量直接影响处理效果。故活性污泥的一些性质是要经常进行测定的。同时，通过活性污泥的某些性质的变化可以指导活性污泥法的运行。 一、实验目的 1、加深对活性污泥的理解。 2、掌握几种污泥性质的测定方法。 二、实验原理 活性污泥是人工培养的生物絮凝体，它是由好氧和兼氧
