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1、 综合实验论文环境科学与工程学院综合实验论文题目：混凝法去除废水中COD的探究小组成员： 黄柳英 刘忠正 廖品茗 张存款 杨振东 欧奕霏 宁诗婷 车冰氚 吕良好 邓美丽 林舒康 覃丽燕 陈 炜 潘 霏 易洋平 作者姓名： 廖品茗 学 号： 3110207216 学 院： 环境科学与工程学院 指导老师： 宋颖 完成时间： 2014年7月5日 目录摘要3关键词：混凝法 混凝剂 自配废水 COD3前言31、混凝沉淀法41.1常用混凝剂41.1.1无机混凝剂41.1.2有机混凝剂52、实验材料及方法62.1实验材料及水样62.2分析方法63、实验结果与分析63.1最佳COD浓度水样的确定63.2最佳混
2、凝剂的确定73.3混凝剂最佳PH的确定83.4混凝剂最佳投药量的确定93.5实验所得主要结论104、结论与建议105、实验心得体会11参考文献13摘要：环境监控力度的加大导致废水的排放指标越来越严格，尤其是2009年5月1日以后，实施的新标准（GB3544-2008）中增加了氮、磷、色度等指标，变化最大的是CODcr，由原来旧标准的250ml/L降到120mg/L，因此，因此寻找一种可行、经济的深度处理工艺已经迫在眉睫。本实验在经过查阅了影响污水 COD 去除效果的各个因素，着重于混凝剂选择、投加量的确定以及水力条件等方面进行了实验验证，提出有效提高污水中COD去除率的可能措施。实验探讨了：（
3、1）无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝在处理废水中对COD去除率的影响；（2）无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝的投加量对废水COD去除率的影响；（3）废水PH值对无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝在处理废水时对COD去除率的影响；（4）废水COD浓度在无机絮凝剂聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝处理废水时对其去除率的影响。关键词：混凝法 混凝剂 自配废水 COD 前言水是宝贵的自然资源，是人类赖以生存的必要条件。人类在活和进行生产活动的过程中，从自然界取用水资源，经过一系列的生产活动后，又把受污染的水排向自然界。这些由于生产活动而改变了原来组成，甚至丧失了使用价值的水称为废水。由于废水中混进了
4、各种各样的污染物，如果排进自然界水体，日积月累，最终给环境带来巨大的破坏。而且由于工业的发展及人口的不断增长，排入自然界的废水将越来越多。COD即化学需氧量，是指水体中易被氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，以mg/L来表示，其反映了水中受还原性物质污染的程度。我国工业废水COD的排放量一直很大，所以研究废水中COD的有效除去方法尤为关键。本实验探究中，将单独研究混凝沉淀法对废水中COD的去除效果。1、混凝沉淀法混凝就是向废水中投入混凝剂，在混凝剂离解和水解产物的作用下，使水中的胶体污染物和细微悬浮物脱稳并凝聚为絮体的过程，其中包括凝聚和絮凝两个过程，统称为凝聚。混凝法是一种广泛用于废水
5、处理的方法，它即可以降低原水的浊度、色度等感官指标，又可以去除多种有毒有害物质；既可以作为独立的处理系统，又可以与其他单元过程组合，作为预处理、中间处理和最终处理过程；还经常用于污泥脱水前的浓缩处理。混凝法与其他的污废水处理方法相比, 具有使用设备简单、维护操作易于掌握, 处理效果好, 间歇或连续运行均可以的优点。但在用该法处理污水的过程中, 水质情况和混凝剂的选用、投加量的大小、投加顺序以及混凝过程中的水力条件等都是影响 COD 去除效果的主要因素。1.1常用混凝剂常用的混凝剂有无机混凝剂、有机混凝剂及微生物混凝剂。无机混凝剂主要包括铝盐和铁盐。铝盐主要有明矾。硫酸铝、三氯化铝、铝酸钠及碱式
6、氯化铝等。铁盐主要有硫酸亚铁、硫酸铁及三氯化铁等。有机混凝剂可以分为天然有机高分子混凝剂及合成有机高分子混凝剂，市面上最常用的的合成有机高分子絮凝剂又要有聚丙烯酰胺，按分子量的大小又可以分为低分子量有机混凝剂、阴离子混凝剂及非离子混凝。微生物混凝剂是指某些菌类如酵母、霉菌等在特定培养条件下生产到一定阶段产生具有絮凝作用的产物，主要活性成分为多糖、蛋白质、核酸等。1.1.1无机混凝剂无机絮凝剂有时也称为无机混凝剂。它是由无机组分组成的絮凝剂，絮凝剂作用主要是增加混凝固体的碰撞几率，在其水解产物的作用下，附聚、架桥胶体颗粒并形成可沉降的或可过滤的絮凝物。在给水废水处理中常用的有铝盐、铁盐和氯化钙等
7、。本实验中将采用该类混凝剂中的硫酸铝、氯化铝及聚合氯化铝。硫酸铝（硫酸铝矾）硫酸铝是一种白色粉末状或块状的混凝剂，有涩味，投入水中后发生水解反应，水解反应速度缓慢。化学纯的硫酸铝含Al2(SO4)3为50%-60%；工业纯的硫酸铝含Al2(SO4)3大约为20%-25%。一般情况下，适合的pH值范围在6.0-7.8之间。当pH在4-7时，以去除水溶液的有机物为主；当在5.7-7.8之间时，以去除水中的悬浮物为主；当在6.4-78之间时，可以处理高浊度和低色度废水，适合水温为20-40。无水氯化铝无水氯化铝是一种无色透明片状结晶，六方晶系的混凝剂。有时无水氯化铝也呈淡黄绿色或红棕色，主要是因为其
8、工业品因含有铁、游离氯等杂质。无水氯化铝易溶于水，能生成六水氯化铝。并伴有大量的热放出；能够溶于乙醇和乙醚等有机溶剂，但不用于苯。当无水氯化铝暴露在空气中时，容易吸收水分并释放氯化氢气体。如果人的皮肤接触无水氯化铝，同时又接触水时，能剧烈灼烧皮肤，所以当其落在皮肤上时，应先干拭，然后再用大量的清水冲洗。聚合氯化铝聚合氯化铝又叫碱式氯化铝，羟基氯化铝，化学通式为Aln(OH)mCl3n-mn，是介于AlCl3与Al(OH)3之间的产物，通过羟基而交联聚合，分子中带有数量不等的羟基。聚合氯化铝为无色或黄色树枝状固体，其溶液为无色或黄褐色透明液体，有时因含有杂质而成灰黑色黏液。聚合氯化铝能水解生产A
9、l (OH)3（H2O）3而沉淀，有较强的交联吸附性能。水解过程中，伴随有电化学、絮凝、沉淀等物理化学反应。适合的pH值范围是5-9。水温对其水解的影响不大。在进行废水处理时，聚合氯化铝比硫酸铝的用量少，絮凝效果好，而且易于过滤，生产设备简单，操作方便，腐蚀性小，成本低。但缺点是化学性质不够稳定。1.1.2有机混凝剂有机高分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂相比，具有用量少，pH值使用范围广，受盐类及环境影响因素小、污泥量少，处理效果好优良性能，应用范围广泛。有机高分子絮凝剂主要分为两大类，即合成有机高分子絮凝剂和天然有机高分子絮凝剂。另外可按官能团的性质、原料种类、聚合度、产品形态等分类。一般按官能
10、团离子类型分类，可分为阴离子、阳离子、非离子型三种，现在也有两性型高分子絮凝剂的研究和应用的报道。因本实验中未采用该类絮凝剂，故不作详细介绍。2、实验材料及方法2.1实验材料及水样为了方便实验的实施以及避免其他因素对于混凝效果的影响，同时使实验较具针对性，增大实验可行性，实验水样采用添加葡萄糖以及淀粉的自配废水。实验所用混凝剂：聚合氯化铝、氯化铝、硫酸铝。助凝剂为聚丙烯酰胺。2.2分析方法本实验选择重铬酸钾加热回流法，才用微波密封消解快速法测定.其原理是在高频微波能作用下，反应液体分子产生高速摩擦运动，迅速升温，密封消解使罐内压力迅速提高，从而缩短消解时间。在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸
11、钾标准溶液，微波密封消解，将水样中还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液计算水样的化学需氧量。3、实验结果与分析3.1最佳COD浓度水样的确定将配好的废水进行稀释，稀释倍数分别为0.4、0.7、1、3、5。然后在在5组稀释废水中加入一定量（取3.7mL、c=1000mg/L)的无机絮凝剂（本处选用氯化铝）并分装于5个烧杯中。最后将烧杯置于搅拌机中进行搅拌并进行现象的记录。混凝完成后取上清液进行COD的测定，得出实验数据后进行分析得出曲线图如下：图1中曲线代表的是COD去除率随废水稀释倍数变化的关系曲线。当废水的稀
12、释倍数小于1倍的时候，随着稀释倍数的增加，COD的去除率也随之增大，当稀释倍数为1倍时，COD去除率达到最大值，之后随着稀释倍数的增加，COD的去除率也随之减小，从而说明了废水的最佳稀释倍数为1倍，此时混凝剂的效果最为突出，经测定，1倍稀释水样对应的COD浓度为: 510.84 mg/l，去除后COD浓度为50.88mg/l，对应的COD去除率为81.83%。3.2最佳混凝剂的确定通过定量试验，取6组最佳浓度的相同量的废水分别放入6个烧杯中，按照公式Xi=a+(b-a)/(n+1)i(i=1、2、3）分别计算出6组不同的投加量，并按照计算的结果分别在6组烧杯中加入氯化铝混凝剂。按照此配置方法继
13、续配置出聚合氯化铝以及硫酸铝的实验水样，然后进行上一阶段的搅拌混凝操作，混凝结束后取上清液进行COD测定。经实验数据分析得出曲线图如下:图2中蓝色曲线为使用氯化铝作为混凝剂时，COD去除率随混凝剂投加量变化的关系曲线；粉色曲线为使用聚合氯化铝作为混凝剂时，COD去除率随混凝剂投加量变化的关系曲线；黄色曲线为使用硫酸铝作为混凝剂时，COD去除率随混凝剂投加量变化的关系曲线。从图中不难看出，经过不同混凝剂混凝后的，对应废水中的COD均得到去除，而且从图中可以看到氯化铝在不同投加量下对COD去除率的变化比较明显，而聚合氯化铝和硫酸铝在不同投加量下对COD去除率的变化不是很大，曲线相对较平缓。另外，在
14、相同的投药量下，三种混凝剂的COD去除率中，氯化铝的COD去除率几乎都要高于其他两种混凝剂的去除率。从而可以得出结论：氯化铝的COD去除效果最佳。因此本实验的后续部分将采用氯化铝进行。3.3混凝剂最佳PH的确定通过定量试验，取6组最佳浓度的一定量的废水分别放入6个烧杯中，按梯度调节好废水的PH（梯度分别为：4.03、5.42、6.70、8.30、9.59、10.04），并加入一定量（取3.7mL、c=1000mg/L)的最佳无机絮凝剂（氯化铝，由上一步实验确定），然后进行上一阶段的搅拌混凝操作，混凝结束后取上清液进行COD测定。经实验数据分析得出曲线图如下: 图3中曲线表示的是选用指定混凝剂后
15、，COD去除率随废水pH变化的关系曲线。从图中可知，当废水PH低于为6.7的时候，随着废水PH的增加，COD的去除率也随之增大，当PH到达6.7时，COD去除率达到最大值，之后随着PH的增加，COD的去除率也几乎都是随之减小，在PH为9.59的时候，COD的去除率有些许的增加，但效果不甚明显，所以可以得出结论当废水的PH为8.3的时候，混凝剂的混凝效果最为突出，经测定，PH为6.7时，废水经混凝处理后的COD浓度为mg/l，对应的COD去除率为42.66%。3.4混凝剂最佳投药量的确定通过定量试验，取 6组最佳浓度的一定量的废水分别放入六个烧杯中，并调节污水的PH值为最佳值（PH=6.7，由上一步实验定）。接下来在每组污水加入不同量的最佳无机絮凝剂(氯化铝，浓度统一取1000mg/L)，投药量按照公式Xi=a+(b-a)/(n+1)i(i=1、2、3）来进行计算。然后进行上一阶段的搅拌混凝操作，混凝结束后取上清液进行COD测定。经实验数据分析得出曲线图如下:
