水處理實驗仿真實訓(xùn)指導(dǎo)書

1、水處理實驗仿真實訓(xùn)指導(dǎo)書化學(xué)工程系環(huán)境工程教研室2008年12月目 錄自由沉淀實驗3過濾實驗11混凝實驗20氣浮實驗37曝氣充氧實驗44活性污泥實驗49自由沉淀實驗一、實驗?zāi)康?、通過實驗加深對自由沉淀的概念、特點、規(guī)律的理解2、掌握自由有沉淀的實驗方法，并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析、整理、計算3、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制沉淀曲線，計算某一沉淀速率的下的沉淀效率二、實驗原理及設(shè)備自由沉淀的特征是：水中的固體懸浮物濃度不是很高，而且不具有凝聚的性質(zhì)，在沉淀的過程中，固體顆粒不改變形狀、尺寸，也不互相粘合，各自獨立的完成沉淀過程。廢水中的固體顆粒在沉砂池中的沉淀以及低濃度污水在初沉池中的沉降過程都是自由沉淀。自

2、由沉淀過程可以由斯托克斯公式(stokes)進行描述，即：式中：u顆粒的沉速； g顆粒的密度； 液體的密度 液體的粘滯系數(shù)； g重力加速度； d顆粒的直徑。但是由于水中顆粒的復(fù)雜性，公式中的一些參數(shù)很難確定，因此對沉淀的效果、特性的研究，通常要通過實驗來實現(xiàn)。本實驗就是通過測定在一個自由沉淀的有機玻璃管內(nèi)同一截面上不同時間的濁度，計算沉淀速率和沉淀（去除）率，從而得到沉淀率-沉淀速率的關(guān)系曲線。同時，考察理想沉淀池我們可以得到：式中：q沉淀池的設(shè)計處理水量 a沉淀池的面積 u顆粒沉速 q表面負荷表面負荷q與顆粒沉速u在數(shù)值上是相等的，但是單位不同，通過沉淀性能測定求得應(yīng)去除顆粒群的最小沉速u，

3、同時也就得到了理想沉淀池的表面負荷q值。通過上式可以看到，在一定流量（處理水量）下，沉淀池表面積越大，則分離的懸浮顆粒沉淀速率越小，顆粒粒徑也就越小，由沉淀性能曲線可知，其沉淀率越大。由此看出，沉淀池的沉淀率僅與顆粒沉速或者表面負荷有關(guān)，而與沉淀池的深度和沉淀時間無關(guān)。因此，在可能的條件下，應(yīng)該把沉淀池建的淺些，表面積大些，這就是顆粒沉淀的淺層理論。在普通沉淀池內(nèi)裝設(shè)斜板（斜管），也是基于這個理論。實驗設(shè)備主要由一個有機玻璃的沉淀柱和一臺污水泵組成，污水泵的出、入口分別與沉淀柱的上、下兩端相連，啟動污水泵，就能起到攪拌作用。沉淀柱主要參數(shù)：內(nèi)徑0.25米，高2.2米，內(nèi)裝高嶺土和水的混合液，深

4、度為2米，側(cè)面有3個取樣口的深度為a：0.2米b：1米c：1.8米為了能方便、快速的測定水中的懸浮物濃度，采用了lamotte公司的2020型濁度計，此濁度計為新型散射光濁度計，測量范圍0.00-1100ntu，用懸浮物濃度為640mg/l、濁度為400ntu的標(biāo)準(zhǔn)液進行校正。三、實驗操作1、請先登錄進入實驗后，會出現(xiàn)“登錄”對話框，如下圖所示請認真填寫班級、姓名、學(xué)號三項內(nèi)容，這三項內(nèi)容將被記錄到實驗報告文件當(dāng)中。2、實驗主界面實驗主界面如下圖所示3、樣品濁度測量界面濁度測量界面如下圖所示4、開始攪拌進行自由沉淀實驗，首先要將沉淀柱中的污水?dāng)嚢璧骄鶆?。本實驗采用一臺污水泵起到攪拌作用，用鼠標(biāo)

5、點擊如下圖所示的綠色按鈕接通電源開關(guān)，開始攪拌5、停止攪拌、開始計時、采集樣品攪拌均勻以后，用鼠標(biāo)點擊如下圖所示的紅色按鈕切斷電源，停止攪拌同時，用鼠標(biāo)點擊如下圖所示的“計時”按鈕開始計時再同時，點擊沉淀柱右側(cè)的三個取樣口中的一個取樣，系統(tǒng)會自動完成取樣動作，僅在第一次演示取樣動畫，播放動畫的同時，計時自動停止，播放完畢后，計時自動繼續(xù)。演示動畫完成后，出現(xiàn)數(shù)據(jù)分組窗口，選擇當(dāng)前采集的樣品，要作為哪組的數(shù)據(jù)然后，盡快點擊另外兩個取樣口取樣，第一次所取得的這三個樣品，作為“原水懸浮物濃度數(shù)據(jù)”。所取得的這三個樣品，作為“原水懸浮物濃度數(shù)據(jù)”。然后，分別在第5、10、15、20、30、40、50、

6、60分鐘從b位置的取樣口取樣，作為“沉淀率和沉淀速率數(shù)據(jù)”。6、樣品測量和數(shù)據(jù)記錄樣品的懸浮物濃度由一臺濁度計測量濁度，然后換算為懸浮物濃度確定，測量界面如下圖所示點擊或者拖動上面的滾動條切換樣品，下面的信息欄會自動顯示樣品編號、數(shù)據(jù)用途、采樣位置和時間等內(nèi)容，便于進行數(shù)據(jù)記錄。點擊“測量”按鈕或者濁度計上的“read”按鈕，可以測量當(dāng)前樣品的濁度。把當(dāng)前的數(shù)據(jù)寫入“數(shù)據(jù)處理”界面當(dāng)中數(shù)據(jù)表格當(dāng)中，如果你開啟了自動記錄功能，可以點擊“自動記錄”按鈕，數(shù)據(jù)就會自動寫入數(shù)據(jù)表格。7、數(shù)據(jù)處理和繪制曲線數(shù)據(jù)記錄完畢后，點擊右上角的“自動計算”按鈕，系統(tǒng)就會根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)自動計算出結(jié)果，并顯示在表格內(nèi)

7、。計算完成后，到“沉淀性能”曲線頁，點擊右上角的“開始繪制”按鈕，就可以根據(jù)前面的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果畫出“沉淀性能”曲線。8、實驗報告的后期處理窗口的最下面一排有四個按鈕：保存把當(dāng)前的實驗數(shù)據(jù)保存到一個數(shù)據(jù)文件當(dāng)中加載從一個數(shù)據(jù)文件當(dāng)中讀取實驗數(shù)據(jù)報表根據(jù)實驗數(shù)據(jù)生成可打印的實驗報表退出關(guān)閉實驗報告窗口四、實驗注意事項：1、攪拌時間要足夠，否則沉淀柱內(nèi)的懸浮物濃度不夠高或者不均勻，會導(dǎo)致曲線的范圍變窄2、攪拌停止以后，要盡快的采集原水懸浮物濃度的樣品，否則會因為懸浮物自身的沉淀導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差3、采樣間隔的時間不必規(guī)定死，但要保證數(shù)據(jù)足夠，并且開始的時候采樣時間應(yīng)該短4、由于取樣必然會導(dǎo)致液面的變化，

8、實際上取樣口的深度會一直減小，但是在實際當(dāng)中隨時的測量水深又不方便，考慮到使用新的懸浮物濃度測量方法以后，需要的樣品水量很小，所以這種誤差可以忽略5、在以往的實驗設(shè)計當(dāng)中，一般都是用烘干稱重法測量水中的懸浮物濃度，但是這種方法比較復(fù)雜，而且有自身的局限性，首先是要求采樣量要大，否則不能保證精度，其次實容易受水中溶解性物質(zhì)的干擾。雖然是標(biāo)準(zhǔn)的測量方法，然而在實際生產(chǎn)操作時，幾乎都不采用，都是采用濁度這個替代參數(shù)。實際上，如果用濁度代替懸浮物濃度，也可以得到類似的關(guān)系曲線，本實驗為了符合大家以前的習(xí)慣，把濁度轉(zhuǎn)化為懸浮濃度。過濾實驗一、實驗?zāi)康?、了解濾料級配方法2、熟悉過濾實驗設(shè)備的過濾、反沖洗

9、過程3、驗證清潔砂層水頭損失與濾速成正比4、加深對過濾基本規(guī)律的理解二、實驗原理及設(shè)備在水處理技術(shù)中，過濾是通過具有空隙的粒狀濾料層（如石英砂等）截留水中的懸浮物和膠體，從而使水得到澄清的工藝工程。濾池的形式有多種多樣，以石英砂為濾料的普通快濾池使用歷史最久，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出現(xiàn)了雙層濾池、多層濾池和上向流過濾等。過濾的作用，不僅可以截留水中的懸浮物，而且通過濾層還可以把水中的有機物、細菌乃至病毒等隨著濁度降低而被大量的去除，凈水的原理如下：1、阻力截留當(dāng)污水流過顆粒狀濾料層時，粒徑較大的懸浮物顆粒首先被截留在表層的濾料的空隙中，隨著此層濾料間的空隙越來越小，截污能力也越來越大，逐漸形成一層主

10、要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由他起到重要的過濾作用。這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。懸浮物粒徑越大，表層濾料和濾速越小，就越容易形成表層篩濾膜，濾膜的截污能力也越高。2、重力沉降污水通過濾料層時，眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積。重力沉降強度主要與濾料的直徑以及過濾速度有關(guān)。濾料越小，沉降面積越大，濾速越小，水流越平穩(wěn)，這些都有利于懸浮物的沉降。3、接觸絮凝由于濾料具有巨大的比表面積，它與懸浮物質(zhì)間有明顯的物理吸附作用。此外，沙粒在水中常常帶有表面負電荷，能吸附帶正電荷的膠體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進而吸附帶負電荷的粘土和多種有機物等膠體，在沙粒上發(fā)生接觸絮凝。在實際過濾

11、過程當(dāng)中，上述三種機理往往同時起作用，只是隨著條件不同而有主次之分。對粒徑較大的懸浮物顆粒，以阻力截流為主，因為這一過程主要發(fā)生在濾料的表面，通稱成為表面過濾。對于細微的懸浮物，以發(fā)生在濾料深層的重力沉降和接觸絮凝為主，稱為深層過濾。在過濾當(dāng)中，濾料起著核心的作用，為了取得良好的過濾效果，濾料應(yīng)具有一定級配。濾料級配是指將不同粒徑的濾料按一定的比例組合。濾料是帶棱角的顆粒，不是規(guī)則的球體，所說的粒徑是指把濾料顆粒包圍在內(nèi)的球體直徑（這是一個假想直徑）。在生產(chǎn)中，簡單的篩分方法是用一套不同孔徑的篩子篩分濾料試樣，選取合適的級配。我國現(xiàn)行的規(guī)范是采用0.5mm和1.2mm孔徑的篩子進行篩選，取其中

12、段，這種方法雖然簡單易行，但卻不能反映濾料粒徑的均勻程度，因此還應(yīng)該考慮級配的情況。能反映級配狀況的指標(biāo)是通過篩分曲線求得的有效粒徑d10、d80和不均勻系數(shù)k80。d10時表示通過濾料重量10%的孔徑，它反映濾料中細顆粒的尺寸，即產(chǎn)生水頭損失的“有效”部分尺寸；d80時表示通過濾料重量80%的孔徑，它反映濾料中粗顆粒的尺寸；k80=d80/d10。k80越大，表示粗細顆粒的尺寸相差越大，濾料粒徑越不均勻，這樣的濾料對過濾及反沖洗均不利。尤其是反沖洗的時候，為了滿足率料粗顆粒的膨脹要求就會使細顆粒因為過大的反沖洗強度而被沖走；反之，若為了滿足細顆粒不被沖走而減小沖洗強度，粗顆?？赡芤驗闆_不起來

13、而得不到充分的清洗。所以，濾料需要經(jīng)過篩分以求得適宜的級配。在研究過濾過程的有關(guān)問題時，常常涉及到孔隙度的概念，其計算方法為：式中：m濾料孔隙度（%） vn濾料層孔隙體積（m3） v濾料層體積（m3）濾層的水頭損失，與濾料的孔隙度，過濾速度，水的性質(zhì)等諸多因素有關(guān)，一般認為，在其他條件一定的情況下，水頭損失與過濾速度呈線性關(guān)系。為了保證濾后的水質(zhì)和過濾速率，當(dāng)過濾一段時間后，需要對濾層進行反沖洗，使濾料層在短時間內(nèi)恢復(fù)工作能力。反沖洗流量增大后，濾料層完全膨脹，處于流態(tài)化狀態(tài)。根據(jù)濾料層膨脹前后的厚度就可求出膨脹度：式中：l砂層膨脹后的厚度（m） l0砂層膨脹前的厚度（m）反沖洗的強度的大小決

14、定了濾料層的膨脹度，膨脹度的大小直接影響了反沖洗的效果。實驗的主要設(shè)備是一個耐壓的有機玻璃桶，桶的底部是承托層，上面是石英砂濾料，濾料的上下兩面分別有兩個測壓口，分別連接著倒u型壓差計的兩個測壓管，用以測量濾層的水頭損失。過濾所用的水由高處的溢流高位水槽提供，以保證恒定的壓頭。通過一個調(diào)節(jié)閥控制流量，用一個橢圓齒輪流量計準(zhǔn)確方便的測定流量。通過閥1、閥2、閥3、閥4的不同開關(guān)組合來實現(xiàn)過濾和反沖洗。濾料桶屬性：內(nèi)徑：100mm堆積濾層厚度：40mm石英砂濾料屬性：孔隙度：0.4平均粒徑：0.8mm型度系數(shù)：0.8密度：2.7g/cm3濾料的篩分用孔徑為2.00.2mm的一組篩子過篩。三、實驗操

15、作1、請先登錄進入實驗后，會出現(xiàn)“登錄”對話框，如下圖所示請認真填寫班級、姓名、學(xué)號三項內(nèi)容，這三項內(nèi)容將被記錄到實驗報告文件當(dāng)中。2、濾料篩分實驗點擊實驗主界面上的“打開濾料篩分界面”按鈕，出現(xiàn)濾料篩分界面。此界面上有孔徑為2.0-0.2mm的一組篩子，從大到小按順序依次點擊篩子，會出現(xiàn)濾料篩分動畫動畫演示完成后，左上角會顯示經(jīng)過篩子的濾料重量，同時此篩子的上面將顯示留在篩子上的濾料重量，圖標(biāo)也變?yōu)榛疑辉陧憫?yīng)點擊，表示已經(jīng)篩過，不可重復(fù)使用（因為篩過，再篩也沒有作用了）。在實驗當(dāng)中，如果發(fā)生誤操作導(dǎo)致篩分順序錯誤，可以點擊“復(fù)位”按鈕恢復(fù)原始狀態(tài)。都篩過之后，點擊此界面上的“自動記錄”按鈕

16、自動將實驗數(shù)據(jù)寫入實驗報告，或者也可手動填入數(shù)據(jù)表格。3、過濾實驗打開閥1、閥4、閥5，方法是在主界面上點擊閥1、閥4、閥5，即可看到閥門由關(guān)的狀態(tài)到開的狀態(tài)，同時由于打開了閥5，壓差計也開始工作，顯示當(dāng)前壓差。然后，點擊主界面上的流量調(diào)節(jié)閥，打開流量調(diào)節(jié)窗口在閥門開度欄中填入需要的閥門開度，或者點擊上、下兩個按鈕，增大或者減小開度，然后在閥門窗體上點擊鼠標(biāo)右鍵或者窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體（注意：用窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體時，在開度欄中填入需要的閥門開度將不被采用）。這時將有水通過濾層，會產(chǎn)生壓頭損失，待壓差計水柱穩(wěn)定后，點擊壓差計，出現(xiàn)放大的讀書窗口，分別讀取左右兩邊的水柱高度。點擊

17、主界面下部的自動記錄按鈕自動記錄數(shù)據(jù)，或者手動填入數(shù)據(jù)記錄表格，然后改變流量，測量多組數(shù)據(jù)。注意：由于壓差計有一定的測量范圍，所以閥門開度不要超過45，而且不能突然開大，否則會破壞壓差計的測量機制，失去正確測量能力，在實驗中，如果壓差過大，系統(tǒng)會自動關(guān)閉閥5，保護壓差計。4、反沖洗實驗關(guān)閉閥1、閥4、閥5，打開閥2、閥3，進行反沖洗實驗，點擊主界面上的流量調(diào)節(jié)閥，打開流量調(diào)節(jié)窗口，在閥門開度欄中填入需要的閥門開度，或者點擊上、下兩個按鈕，增大或者減小開度，然后在閥門窗體上點擊鼠標(biāo)右鍵或者窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體（注意：用窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體時，在開度欄中填入需要的閥門開度將不被采用

18、）。這時將有水通過濾層，會產(chǎn)生壓頭損失，待壓差計水柱穩(wěn)定后，點擊主界面上的標(biāo)尺，讀取濾層的厚度。點擊主界面下部的自動記錄按鈕自動記錄數(shù)據(jù)，或者手動填入數(shù)據(jù)記錄表格，然后改變流量，測量多組數(shù)據(jù)，直到濾層的厚度達到80cm5、濾料篩分?jǐn)?shù)據(jù)處理打開實驗報告，點擊打開“濾料篩分?jǐn)?shù)據(jù)”頁，點擊右上角的“自動計算”按鈕，系統(tǒng)就會根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)自動計算出結(jié)果，并顯示在表格內(nèi)。計算完成后，到“濾料篩分曲線”頁，點擊右上角的“開始繪制”按鈕，就可以根據(jù)前面的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果畫出“濾料篩分曲線”。6、過濾實驗數(shù)據(jù)處理打開實驗報告，點擊打開“過濾實驗數(shù)據(jù)”頁，點擊右上角的“自動計算”按鈕，系統(tǒng)就會根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)自動計

19、算出結(jié)果，并顯示在表格內(nèi)。計算完成后，到“過濾水頭損失曲線”頁，點擊右上角的“開始繪制”按鈕，就可以根據(jù)前面的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果畫出“過濾水頭損失曲線”。7、反沖洗數(shù)據(jù)處理打開實驗報告，點擊打開“反沖洗實驗數(shù)據(jù)”頁，點擊右上角的“自動計算”按鈕，系統(tǒng)就會根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)自動計算出結(jié)果，并顯示在表格內(nèi)。8、實驗報告的后期處理窗口的最下面一排有四個按鈕：保存把當(dāng)前的實驗數(shù)據(jù)保存到一個數(shù)據(jù)文件當(dāng)中加載從一個數(shù)據(jù)文件當(dāng)中讀取實驗數(shù)據(jù)報表根據(jù)實驗數(shù)據(jù)生成可打印的實驗報表退出關(guān)閉實驗報告窗口四、實驗注意事項：1、水由高位溢流水槽提供，有效的保證了壓頭的穩(wěn)定，但是目前由于資金的因素，很多學(xué)校都不再建造高位水槽，直

20、接由泵提供，在數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性上會有損失。2、傳統(tǒng)上流量由轉(zhuǎn)子流量計測得，本實驗裝置中改用先進的數(shù)字顯示橢圓齒輪流量計，可以更穩(wěn)定、更直接的數(shù)據(jù)。3、以前有些書中介紹的壓頭測量方法是采用直管的流量計，如果壓差很大，就要求直管高度很高，另一方面，如果壓差變化劇烈，很有可能沖出直管上口，所以本裝置改用倒u型壓差計4、本實驗中并未考慮倒u型壓差計中空氣段的壓縮混凝實驗一、實驗要求： 通過燒杯實驗，確定已知混凝劑的最佳ph值和最佳投藥量。二、實驗原理：混凝階段所處理的對象，主要是水中懸浮物和膠體雜質(zhì)。膠體顆?？孔匀怀两凳遣荒苋コ?。通過投加混凝劑，在膠粒與膠粒之間起著吸附架橋作用，或通過高分子鏈狀物吸附膠

21、粒，形成絮凝體，俗稱礬花。自投加混凝劑直至形成礬花的過程叫混凝?；炷^程最關(guān)鍵的是確定最佳混凝工藝條件，因混凝劑的種類較多，混凝條件很難確定；要選定某種混凝劑的投加量，還需考慮ph值的影響。通過燒杯實驗，確定一種混凝劑的最佳ph值和最佳投藥量。在一系列燒杯上用不同的混凝劑投加量和不同的ph值測定混凝效果，從而得到混凝效果-混凝劑投加量，混凝效果-ph值的曲線。設(shè)備介紹：本實驗所用的攪拌器的原型為sc系列攪拌器，由微電腦控制，液晶顯示，主要功能有以下幾點：預(yù)先設(shè)定攪拌時間、攪拌轉(zhuǎn)速，并有數(shù)字顯示，當(dāng)試驗達到預(yù)設(shè)時間后即自動停止攪拌。轉(zhuǎn)速共有3級可調(diào)，時間從1min到99min無級可調(diào)。達到攪拌時

22、間后，各葉片停止攪拌并上升到位。四、實驗步驟最佳混凝劑投量實驗1、 加入原水點擊主界面上的1號燒杯，即可彈出1號燒杯配置窗口。點擊配置窗口下方的原水圖標(biāo)，即可向一號燒杯中注入800ml原水。如圖所示：采用同樣的方法為其余的燒杯各加入800ml原水。2、加入混凝劑點擊1號燒杯配置界面下方的混凝劑圖標(biāo)，即可出現(xiàn)混凝劑量輸入框，輸入數(shù)字2，表示加入2mg混凝劑，即20ml混凝劑溶液。注：每個燒杯中加入的混凝劑量不能多于10mg。同樣，在2號燒杯中加入3mg混凝劑，在3號燒杯中加入4mg混凝劑，在4號燒杯中加入5mg混凝劑，在5號燒杯中加入6mg混凝劑，在6號燒杯中加入7mg混凝劑。3、啟動控制面板點

23、擊主界面的控制面板，即可彈出控制面板界面，如圖所示：點擊右邊的電源按鈕，即可啟動控制面板。4、高速攪拌設(shè)定攪拌時間為1分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，開始攪拌。1分鐘后，系統(tǒng)即自動停止攪拌。5、中速攪拌繼續(xù)設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分，攪拌時間5分鐘，開始攪拌。6、低速攪拌繼續(xù)設(shè)定攪拌速度70轉(zhuǎn)/分，時間10分鐘，開始攪拌。7、靜置沉淀慢速攪拌完成后，即可打開燒杯配置界面，查看燒杯狀態(tài)經(jīng)過一段時間后，沉淀接近完成，界面上即顯示出燒杯液體的濁度和酸度，當(dāng)濁度不再變化，即表示沉淀完全。8、記錄數(shù)據(jù)沉淀完全后，點擊主界面的自動記錄按鈕，自動記錄數(shù)據(jù)。打開數(shù)據(jù)處理窗口，查看記錄的數(shù)據(jù)。點擊數(shù)據(jù)曲線面板上的自

24、動繪制按鈕，繪制數(shù)據(jù)曲線。根據(jù)曲線即可得到最佳混凝劑投量。最佳ph值測量1、調(diào)節(jié)ph值點擊主界面的一號燒杯，打開1號燒杯配置界面。點擊配置界面上的倒空圖標(biāo)，倒空燒杯內(nèi)液體，并清洗燒杯。點擊原水圖標(biāo)，加入800ml原水。點擊hcl圖標(biāo)，在彈出的輸入框中輸入30，即加入30mlhcl。采用同樣的方法。在2號燒杯中加入800ml原水和20mlhcl。在3號燒杯中加入800ml原水和10mlhcl。在4號燒杯中加入800ml原水和1mlhcl。在5號燒杯中加入800ml原水和10mlnaoh。在6號燒杯中加入800ml原水和20mlnaoh。注：每個燒杯中加入的酸和堿量不能超過50ml。2、高速攪拌設(shè)

25、定攪拌時間為1分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，開始攪拌。1分鐘后，系統(tǒng)即自動停止攪拌。3、加入混凝劑在每個燒杯中加入最佳投量的混凝劑，約5mg。4、高速攪拌設(shè)定攪拌時間為1分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，開始攪拌。1分鐘后，系統(tǒng)即自動停止攪拌。5、中速攪拌繼續(xù)設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分，攪拌時間5分鐘，開始攪拌。6、低速攪拌 繼續(xù)設(shè)定攪拌速度70轉(zhuǎn)/分，時間10分鐘，開始攪拌。7、靜置沉淀慢速攪拌完成后，即可打開燒杯配置界面，查看燒杯狀態(tài)經(jīng)過一段時間后，沉淀接近完成，界面上即顯示出燒杯液體的濁度和酸度，當(dāng)濁度不再變化，即表示沉淀完全。8、數(shù)據(jù)處理沉淀完成后，點擊主界面的自動記錄，記錄實驗數(shù)據(jù)。點擊數(shù)

26、據(jù)曲線面板上的自動繪制按鈕，繪制數(shù)據(jù)曲線。根據(jù)曲線即可得到最佳ph值?？刂泼姘迨褂?、 界面介紹下圖為控制面板圖，左邊為顯示區(qū)，右邊為按鈕區(qū)。2、 電源點擊按鈕區(qū)的電源按鈕可啟動控制面板，如圖：2、 時間設(shè)定點擊時間按鈕，顯示區(qū)的“攪拌時間”高亮顯示，表示可以開始設(shè)置攪拌時間：點擊增加鍵和減少鍵可以增減設(shè)定的攪拌時間：4、速度設(shè)定點擊速度按鈕，顯示區(qū)的“攪拌軸轉(zhuǎn)速”高亮顯示，表示可以開始設(shè)置攪拌速度：點擊增加鍵和減少鍵可以增減設(shè)定的攪拌速度：5、開始攪拌點擊下降和提升按鈕，可下降和提升攪拌軸當(dāng)時間、轉(zhuǎn)速設(shè)定完畢，放下攪拌軸即可點擊啟動按鈕開始攪拌。攪拌完畢，點擊清零按鈕，將當(dāng)前運行時間清零，重

27、復(fù)以上步驟，即可重新開始攪拌。氣浮實驗一、實驗?zāi)康?、進一步理解氣浮凈水的原理2、了解和掌握氣浮凈水方法的工藝流程3、掌握重要設(shè)計參數(shù)“氣固比”測定方法以及“氣固比”對氣浮凈水效果的影響二、實驗原理及設(shè)備在水污染控制工程中，固液分離是一種很重要的水質(zhì)凈化單元過程。氣浮法是進行固液分離的一種方法，它常被用來分離密度小于或接近于“1”，難以用重力自然沉降法去除的懸浮顆粒例如，從天然水中去除藻、細小的膠體雜質(zhì)，從工業(yè)污水中分離短纖維、石油微滴等。有時還用以去除溶解性污染物，如表面活性物質(zhì)，放射性物質(zhì)等。氣浮凈水就是使空氣以微小的氣泡的形式出現(xiàn)于水中，并且自下而上地向水面移動，在上升過程當(dāng)中，這些微小

28、氣泡與水中的污染物接觸，把污染物質(zhì)附于氣泡上（或者氣泡附于污染物上）從而形成比重小與水的氣水結(jié)合物浮升到水面，從而達到凈水的目的。氣浮法按照水中氣泡產(chǎn)生的方法可以分為：布氣氣浮、溶氣氣浮和電氣氣浮幾種，目前應(yīng)用最多的是加壓溶氣氣浮法。加壓溶氣氣浮法就是使空氣在一定的壓力下溶解在水中，達到飽和狀態(tài)，然后使加壓水的表面減到常壓狀態(tài)，此時溶解在水中的空氣就以微小氣泡的形勢從水中逸出，這樣就提供了氣浮法必需的微小氣泡。加壓溶氣氣浮法又可分為：全部加壓溶氣氣浮，部分加壓溶氣氣浮和部分回流加壓溶氣氣浮三種，目前生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是部分回流加壓溶氣氣浮。影響加壓溶氣氣浮效果的因素很多，如水在空氣中的溶解度，氣

29、泡直徑的大小，氣浮時間，水質(zhì)，藥劑種類，加藥量，表面活性物質(zhì)的種類、數(shù)量等等。因此，采用氣浮法進行水處理時，經(jīng)常需要通過實驗確定一些設(shè)計、運行參數(shù)?！皻夤瘫取笔窃O(shè)計氣浮系統(tǒng)時經(jīng)常使用的一個重要基本參數(shù)，是空氣量與固體量的比值，無量綱：式中：a/s氣固比 si入流中的固體懸浮物濃度（mg/l） qr加壓水流量 q污水流量 sa空氣的溶解度 f溶解度系數(shù)，通常取0.5 p表壓（kpa）實驗設(shè)備主要由污水配料桶、儲水罐、泵空氣壓縮機、溶氣罐、氣浮池等組成，另外還有測定流量的高精度橢圓齒輪流量計、壓力表、測定釋氣量的裝置、在線測定污水濃度的裝置等等?？諝鈮嚎s機將空氣打入溶氣罐，維持一定的壓力，泵將清水

30、打入溶氣罐，在高壓下空氣溶解在水中進入氣浮池，與來自污水配料桶的配制好的污水發(fā)生氣浮作用，殘渣污物排入下水道，溢流的清水回到儲水罐。重要的計算參數(shù)：環(huán)境溫度：20度空氣容重：1.3 mg/ml空氣溶解度：18.7 ml/l溶氣罐高度：2米溶氣罐直徑：0.3米污水濃度：2 g/l三、實驗操作1、請先登錄進入實驗后，會出現(xiàn)“登錄”對話框，如下圖所示請認真填寫班級、姓名、學(xué)號三項內(nèi)容，這三項內(nèi)容將被記錄到實驗報告文件當(dāng)中。2、控制壓力點擊空氣壓縮機右側(cè)的壓縮機電源開關(guān)的綠色按鈕，綠色按鈕亮，表示電源接通，壓縮機被啟動。打開壓縮機到溶氣罐之間的進氣閥到一定開度，使壓縮空氣進入溶氣罐。在閥門開度欄中填入

31、需要的閥門開度，或者點擊上、下兩個按鈕，增大或者減小開度，然后在閥門窗體上點擊鼠標(biāo)右鍵或者窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體（注意：用窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體時，在開度欄中填入閥門開度將不被采用）。調(diào)整進氣閥和溶氣罐上部的排氣閥的開度，使溶氣罐內(nèi)的壓力維持在一個固定的數(shù)值。點擊溶氣罐上部的壓力表，出現(xiàn)壓力表放大窗口，可以讀取壓力數(shù)值。建議的實驗條件：進氣閥開度：50排氣閥開度：50溶氣罐壓力：0.3mpa3、進水、溶氣調(diào)整好溶氣罐的壓力后，點擊空氣壓縮機右側(cè)的泵電源開關(guān)的綠色按鈕，綠色按鈕亮，表示電源接通，泵被啟動。打開泵到溶氣罐之間的進氣閥到一定開度，使未經(jīng)溶氣的清水進入溶氣罐。打開溶氣罐到氣

32、浮池之間的加壓水閥，使溶氣罐內(nèi)的溶氣水進入氣浮池，以保證溶氣罐內(nèi)的液位穩(wěn)定，也保證了壓力的穩(wěn)定。在閥門開度欄中填入需要的閥門開度，或者點擊上、下兩個按鈕，增大或者減小開度，然后在閥門窗體上點擊鼠標(biāo)右鍵或者窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體（注意：用窗體右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗體時，在開度欄中填入閥門開度將不被采用）。經(jīng)過一段時間之后，罐內(nèi)的溶氣基本平衡，為了確定是否平衡，可以點擊主界面右上方的“測定釋氣量”按鈕，會出現(xiàn)釋氣量測定演示動畫。動畫演示過后，在“測定釋氣量”按鈕下面的數(shù)據(jù)顯示區(qū)會顯示測得的釋氣量，多測幾次，如果前后兩次基本不變，表示溶氣已經(jīng)達到平衡。建議的實驗條件：進水開度：50溶氣水閥開度

33、：50注意：到此步，溶氣部分設(shè)備已經(jīng)調(diào)整好，以后不要再改變，保持穩(wěn)定4、氣浮凈水開始氣浮凈水前，請確定已經(jīng)調(diào)整好容器部分的設(shè)備，否則請回到前面的步驟當(dāng)中。當(dāng)溶氣達到平衡以后，打開污水閥，使配制好的污水進入氣浮池，開始氣浮凈水。同時，氣浮池右上方的數(shù)據(jù)顯示區(qū)會顯示出水的濃度。待出水濃度穩(wěn)定后，分別讀取溶氣罐壓力、釋氣量、溶氣水流量、污水容量、出水濃度，點擊“自動記錄”按鈕或者手動填入數(shù)據(jù)記錄表格。然后改變加壓水流量和污水流量之比，分別測定約為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0的數(shù)據(jù)。5、數(shù)據(jù)處理測定完數(shù)據(jù)之后，打開實驗報告窗體，點擊打開“氣浮實驗數(shù)據(jù)”

34、頁，點擊右上角的“自動計算”按鈕，系統(tǒng)就會根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)自動計算出結(jié)果，并顯示在表格內(nèi)。計算完成后，到“氣固比-出水濃度”頁，點擊右上角的“開始繪制”按鈕，就可以根據(jù)前面的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果畫出“氣固比-出水濃度”7、實驗報告的后期處理窗口的最下面一排有四個按鈕：保存把當(dāng)前的實驗數(shù)據(jù)保存到一個數(shù)據(jù)文件當(dāng)中加載從一個數(shù)據(jù)文件當(dāng)中讀取實驗數(shù)據(jù)報表根據(jù)實驗數(shù)據(jù)生成可打印的實驗報表退出關(guān)閉實驗報告窗口四、實驗注意事項：1、在本實驗當(dāng)中，為了必要的簡化，去掉了固體懸浮物濃度的測量。原始污水在配料桶內(nèi)配制好，濃度已知且恒定，處理后的污水濃度，由在線儀器測得，直接顯示在主界面上。2、傳統(tǒng)上流量由轉(zhuǎn)子流量計測得，

35、本實驗裝置中改用先進的數(shù)字顯示橢圓齒輪流量計，可以更穩(wěn)定、更直接的數(shù)據(jù)。3、目前關(guān)于氣浮實驗有很多種不同設(shè)計的實驗流程，本實驗是采用固定溶氣水的流量，改變污水的流量，從而達到改變氣固比的目的。4、由于溶氣過程很復(fù)雜，所以建議實驗溶氣部分的設(shè)備參數(shù)為：進氣閥開度：50排氣閥開度：50溶氣罐壓力：0.3mpa進水閥開度：50溶氣水閥開度：50并且，在實驗中不要改變?nèi)軞獠糠值膮?shù)曝氣充氧實驗一、實驗?zāi)康模?、 了解氧轉(zhuǎn)移的機理及影響因素 2、 掌握曝氣設(shè)備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)kla值的測定方法3、 掌握非耗氧生物污水、的測定方法4、 掌握評價曝氣設(shè)備充氧性能指標(biāo)的計算方法二、實驗原理活性污泥法是天然水體自凈

36、作用的強化和人工化。強化的手段是通過曝氣來實現(xiàn)的，以達到：（1） 曝氣池中有足夠的氧，保證活性污泥微生物生化作用所需氧；（2） 保持曝氣池內(nèi)微生物、有機物、溶解氧三者充分混合。所謂曝氣就是人為的通過一些設(shè)備，加速向水中傳遞氧的過程。對于氧轉(zhuǎn)移的機理主要是雙膜理論。它的主要內(nèi)容是：在氣液兩相接觸界面兩側(cè)存在著氣膜和液膜，它們處于層流狀態(tài)，氣體分子從氣相主體以分子擴散的方式經(jīng)過氣膜和液膜進入液相主體，氧轉(zhuǎn)移的動力為氣膜中的氧分壓梯度和液膜中的氧的濃度梯度，傳遞的阻力存在于氣膜和液膜中，而且主要是存在于液膜中，如下圖所示。1、清水充氧曝氣系統(tǒng)的理論充氧能力是指20、1.01 x 105pa、水中氧濃

37、度為0的條件下，曝氣系統(tǒng)向清水傳輸氧的速率。影響氧轉(zhuǎn)移的因素有曝氣水水質(zhì)、曝氣水水溫、氧分壓、氣液之間的接觸面積和時間、水的絮流程度等。氧轉(zhuǎn)移的基本方程式為：dc/dt=kla (cs-c) （1）kla=dl*a/xf*v （2）式中 dc/dt-液相主體中氧轉(zhuǎn)移速度mg/(l.min); cs-液膜處飽和溶解氧濃度(mg/l); c-液相主題中溶解氧濃度(mg/l); kla-氧總轉(zhuǎn)移系數(shù); dl-氧分子在液膜中的擴散系數(shù); a-氣液兩相接觸界面面積(m2); xf-液膜厚度(m)v-曝氣液體容積(l)。由于液膜厚度xf及兩相接觸界面面積很難確定，因而用氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)kla值代替。kla值與

38、溫度、水絮動性、氣液接觸面面積等有關(guān)。它指的是在單位傳質(zhì)動力下，單位時間內(nèi)向單位曝氣液體中充入氧量，它是反映氧轉(zhuǎn)移速度的重要指標(biāo)。將（1）式積分整理得到曝氣設(shè)備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)kla值計算式，即 kla=2.303/t*ln(cs-co)/(cs-ct) （2）式中 cs-曝氣筒內(nèi)液體飽和溶解氧濃度 co-曝氣初始時，曝氣筒內(nèi)溶解氧濃度（一般取t=0時，co=0） ct-t時刻曝氣筒內(nèi)溶液溶解氧濃度 t-曝氣時間 kla-氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)將（2）式整理得ln(cs-co)/(cs-ct)=kla/2.303*t (3)由（3）式可見，以ln(cs-co)/(cs-ct)為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)，繪制直線，

39、通過圖解法求得直線斜率可以確定kla值。2、不含耗氧微生物的污水充氧實驗 曝氣水的水質(zhì)對氧轉(zhuǎn)移的影響表現(xiàn)在以下兩個方面： （1）由于待曝氣充氧的污水中含有各種各樣的雜質(zhì)，它們會對氧的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生一定的影響。所以相對于清水，污水曝氣充氧得到的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)kla會比清水的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)kla值低，為此引入修正系數(shù)=kla/kla（2）由于污水中含有大量鹽分，它會影響氧在水中的飽和度，相對于相同條件下清水而言，污水中氧的飽和度cs要比清水中的飽和度cs低，為此引入修正系數(shù) =cs/cs 相應(yīng)的氧轉(zhuǎn)移方程式可表示為 dc/dt=kla (cs-ct) 本實驗采用間歇非穩(wěn)態(tài)實驗方法，即在實驗過程中不進水也不出水的

40、實驗方法對清水和污水進行對照實驗，求出清水的kla、cs和污水的kla、cs值,繼而求出、值。三、實驗設(shè)備1、 曝氣筒2、 空氣壓縮機3、 轉(zhuǎn)子流量計4、 溶解氧濃度分析儀四、實驗用試劑1、 脫氧劑：無水亞硫酸鈉2、 催化劑：氯化鈷五、實驗操作1、登錄進入實驗后，會出現(xiàn)“登錄”對話框，如下圖所示請認真填寫班級、姓名、學(xué)號三項內(nèi)容，這三項內(nèi)容將被記錄到實驗報告文件當(dāng)中。2、實驗主界面實驗主界面如下圖所示3、 溶解氧濃度分析儀界面4、添加脫氧劑界面4、 注水打開進水閥向曝氣筒中注水至溢流管液位。5、 測定飽和溶解氧濃度。打開壓縮機開關(guān)和出口閥，向曝氣筒中的待測水充氧。觀察溶解氧分析儀，待飽和后關(guān)閉

41、壓縮機開關(guān)，并記錄飽和溶解氧濃度。6、 計算加藥量點擊脫氧劑瓶，彈出脫氧劑添加畫面。根據(jù)公式計算出所需的無水亞硫酸鈉和氯化鈷添加量，并填入文本框中，點確定按鈕確認。7、 脫氧過程觀察溶解氧濃度的變化，等到溶解氧濃度變?yōu)?.00mg/l時，關(guān)閉窗口。8、 充氧過程打開壓縮機開關(guān)，調(diào)節(jié)氣量，開始向曝氣筒中的待測水充氧。然后，打開溶解氧分析儀面板來觀察溶解氧濃度的變化，分別記錄1、2、3、4、5、7、9、11、13、15.min記錄溶解氧的容度?；钚晕勰鄬嶒炓?、 實驗?zāi)康?、 觀察完全混合活性污泥處理系統(tǒng)的運行，掌握活性污泥處理法中控制參數(shù)（如污泥負荷、泥齡、溶解氧濃度）對系統(tǒng)的影響；2、 加深對活

42、性污泥生化反應(yīng)動力學(xué)基本概念的理解；3、 掌握生化反應(yīng)動力學(xué)系數(shù)k、ks、vmax、y、kd、a、b等的測定。二、 實驗原理活性污泥好氧生物處理是指在有氧參與的條件下，微生物降解污水中的有機物。整個過程包括微生物的生長、有機底物降解和氧的消耗，整個過程變化規(guī)律如何正是活性污泥生化反應(yīng)動力學(xué)研究的內(nèi)容，活性污泥生化反應(yīng)動力學(xué)內(nèi)容包括：（1）底物的降解速度與有機底物濃度、活性污泥微生物量之間的關(guān)系；（2）活性污泥微生物的增殖速度與有機底物濃度、活性污泥微生物量之間的關(guān)系；（3）有機底物降解與氧需。1、底物降解動力學(xué)方程monod方程： （1）vmax-有機底物最大比降解速度，ks-飽和常數(shù)，在穩(wěn)定條件下，對完全混合活性污泥系統(tǒng)中的有機底物進行物料平衡： （2） 整理后，