《水污染控制技術(shù)》——實訓(xùn)指導(dǎo)書

1、實驗一 顆粒自由沉淀實驗一、實驗?zāi)康?1加深對自由沉淀特點、基本概念及沉淀規(guī)律的理解。2掌握顆粒自由沉淀實驗的方法，并能對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、計算和繪制顆粒自由沉淀曲線。二、實驗原理顆粒的自由沉淀是指在沉淀的過程中，顆粒之間不互相干擾、碰撞、呈單顆粒狀態(tài)，各自獨立完成的沉淀過程。自由沉淀有兩個含義：（1）顆粒沉淀過程中不受器壁干擾影響；（2）顆粒沉降時，不受其它顆粒的影響。當(dāng)顆粒與器壁的距離大于50d（d為顆粒的直徑）時就不受器壁的干擾。當(dāng)污泥濃度小于5000mg/l時就可假設(shè)顆粒之間不會產(chǎn)生干擾。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均是自由沉淀，自由沉淀過程可以由Sto

2、kes（斯篤克斯）公式進(jìn)行描述。 但是由于水中顆粒的復(fù)雜性，顆粒粒徑、顆粒比重很難或無法準(zhǔn)確地測定，因而沉淀效果、特性無法通過公式求得而是通過靜沉實驗確定。取一定直徑、一定高度的沉淀柱，在沉淀柱中下部設(shè)有取樣口，如圖1.1所示，將已知懸浮物濃度為C0的水樣注入沉淀柱，取樣口上水深為h0，在攪拌均勻后開始沉淀實驗，并開始計時，經(jīng)沉淀時間t1,t2,ti從取樣口取一定體積水樣，分別記下取樣口高度，分析各水樣的懸浮物濃度C1、C2Ci,從而通過公式C0Ci/C0×100%式中：顆粒被去掉百分率；C0原水懸浮物的濃度（mg/l）Citi時刻懸浮物質(zhì)量濃度（mg/l）同時計算：pCi/C0&#

3、215;100%式中：p懸浮顆粒剩余百分率；C0原水懸浮物的濃度（mg/l）Citi時刻懸浮物質(zhì)量濃度（mg/l）圖11 自由沉淀示意圖通過下式計算沉淀速率u=h0×10/ti×60式中：u沉淀速率（mm/s）；h0取樣口高度（cm）ti沉淀時間（min）通過以上方法進(jìn)行實驗要注意以下幾點：（1）每從管中取一次水樣，管中水面就要下降一定高度，所以，在求沉淀速度時要按實際的取樣口上水深來計算，為了盡量減小由此產(chǎn)生的誤差，使數(shù)據(jù)可靠應(yīng)盡量選用較大斷面面積的沉淀柱。（2）實際上，在經(jīng)過時間ti后，取樣口上h高水深內(nèi)顆粒沉到取樣口下，應(yīng)由兩個部分組成，即：uu0h/ti的這部分顆粒

4、，經(jīng)時間ti后將全部被去除。除此之外，uu0h/ti的這一部分顆粒也會有一部分顆粒經(jīng)時間ti后沉淀到取樣口以下，這是因為，沉速usu0的這部分顆粒并不都在水面，而是均勻地分布在整個沉淀柱的高度內(nèi)，因此，只要在水面下，它們下沉至池底所用的時間能少于或等于具有沉速u0的顆粒由水面降至池底所用的時間ti，那么這部分顆粒也能從水中被除去，。但是以上實驗方法并未包括這一部分，所以存在一定的誤差。（3）從取樣口取出水樣測得的懸浮固體濃度C1、C2Ci等，只表示取樣口斷面處原水經(jīng)沉淀時間t1,t2,ti后的懸浮固體濃度，而不代表整個h水深中經(jīng)相應(yīng)沉淀時間后的懸浮固體濃度。三、實驗設(shè)備及儀器 1沉淀裝置（沉淀

5、柱、貯水箱、水泵空壓機）2計時用秒表3 分析天平（萬分之一，一臺）4 恒溫烘箱5 具塞稱量瓶6 量筒（100ml 10個）7 定量濾紙8 干燥器9 漏斗（10個）10漏斗架（2個）11水樣（自行配制）四、實驗操作及步驟1將實驗水樣倒入沉淀柱，并用空壓機向沉淀柱中壓縮空氣將水樣攪拌均勻。2用量筒取樣100ml,測量原水懸浮物濃度并記為C0.3開動秒表開始計時，當(dāng)時間為1min,5min,10min,15min,20min,40min,60min,120min時，在取樣口取出100ml水樣，在每次取樣后讀出取樣口上水面高h(yuǎn).4. 測出每次水樣的懸浮物濃度（測定方法見懸浮物分析方法）5 記錄實驗原始

6、數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)填入表11中。表1-1顆粒自由沉淀實驗記錄 日期： 水樣：靜沉?xí)r間(min)濾紙編號稱量瓶號稱量瓶+濾紙重(g)取樣體積(mL)瓶紙+SS重(g)水樣SS重(g)C0(mg/L)沉淀高度H(cm)0151015204060120注：也可采用濁度儀測定懸浮物濃度五、注意事項 1向沉淀柱內(nèi)進(jìn)水時，速度要適中，既要較快完成進(jìn)水，以防進(jìn)水中一些較重顆粒沉淀，又要防止速度過快造成柱內(nèi)水體紊動，影響靜沉實驗效果。 2取樣前，一定要記錄管中水面至取樣口距離h0（以cm計）。六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理1 計算懸浮物去除率、剩余率、沉淀速率，將數(shù)據(jù)填入表12中。靜沉?xí)r間/min懸浮物去除率懸浮物剩余率沉

7、淀速率1510152040601202. 分別以u及t為橫坐標(biāo)，繪制t，u，Pu關(guān)系曲線。七、思考題 1自由沉淀中顆粒沉速與絮凝沉淀中顆粒沉速有何區(qū)別。 2繪制自由沉淀靜沉曲線的方法及意義。實驗二 混凝沉淀實驗一、實驗?zāi)康?1通過實驗，觀察混凝現(xiàn)象，加深對混凝理論的理解。2選擇和確定最佳混凝工藝條件。3了解影響混凝條件的相關(guān)因素。二、實驗原理 天然水中存在大量膠體顆粒，是使水產(chǎn)生渾濁的一個重要原因，膠體顆?？孔匀怀恋硎遣荒艹サ摹Ｋ械哪z體顆粒，主要是帶負(fù)電的粘土顆粒。膠粒間的靜電斥力，膠粒的布朗運動及膠粒表面的水化作用，使得膠粘具有分散穩(wěn)定性，三者中以靜電斥力影響最大。向水中投加混凝劑能提供

8、大量的正離子，壓縮膠團(tuán)的擴散層，使電位降低，靜電斥力減小。此時，布朗運動由穩(wěn)定因素轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定因素，也有利于膠粒的吸附凝聚。水化膜中的水分子與膠粒有固定聯(lián)系，具有彈性和較高的粘度，把這些水分子排擠出去需要克服特殊的阻力，阻礙膠粒直接接觸。有些水化膜的存在決定于雙電層狀態(tài)，投加混凝劑降低電位。有可能使水化作用減弱。混凝劑水解后形成的高分子物質(zhì)或直接加入水中的高分子物質(zhì)一般具有鏈狀結(jié)構(gòu)在膠粒與膠粒間起吸附架橋作用，即使電位沒有降低或降低不多，膠粒不能相互接觸，通過高分子鏈狀物吸附膠粒，也能形成絮凝體。 消除或降低膠體顆粒穩(wěn)定因素的過程叫做脫穩(wěn)。脫穩(wěn)后的膠粒，在一定的水力條件下，才能形成較大的絮凝體

9、，俗稱礬花。直徑較大且較密實的礬花容易下沉。自投加混凝劑直至形成較大礬花的過程叫混凝?；炷x不開投混凝劑?；炷^程最關(guān)鍵的是確定最佳混凝工藝條件，例如，有機混凝劑、無機混凝劑、人工合成混凝劑，天然高分子混凝劑等，所以，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的影響，如果pH值過低(小于4)，則混凝劑水解受到限制，其化合物中很少有高分子物質(zhì)存在，絮凝作用較差。如果pH值過高(大于910)，它們就會出現(xiàn)溶解現(xiàn)象，生成帶負(fù)電荷的絡(luò)合離子，也不能極好發(fā)揮絮凝作用。另外，加了混凝劑的膠體顆粒，在逐步形成大的絮凝體過程中，會受到一些外界因素影響，如水流速度、pH值及沉淀時間等等，所以，相關(guān)

10、因素也需要加以考慮。三、實驗設(shè)備及儀器1 六聯(lián)攪拌機1臺，如圖2 GDS3型光電式渾濁度儀 1臺 3PHS2型酸度計 1臺4燒杯（1000mL、500mL、200mL 各6個）5燒杯（500mL 3個） 6移液管（lmL、2mL、5mL、10mL各4支） 7注射器（50mL 2支）8溫度計1個四、實驗用試劑1硫酸鋁 10g/l 2三氯化鐵 10g/l 3鹽酸 10% 4氫氧化鈉 10%5聚丙稀酰胺 1ml/l五、實驗操作步驟1、混凝劑的確定在硫酸鋁、三氯化鐵、聚丙烯酰胺三種混凝劑中，確定一種最佳混凝效果的混凝劑（1）測定原水特征，即策測定原水的濁度、溫度、pH值。記錄在表21中。（2）用三個5

11、00ml的燒杯，分別取200ml原水，并裝有水樣的燒杯置于混凝儀上。（3）分別向三個燒杯中加入氯化鐵、硫酸鋁、聚丙烯酰胺，并每次加1.0ml，同時進(jìn)行攪拌（中速150r/min，5min）,直到其中一個試樣出現(xiàn)礬花，這時記錄下每個試樣中混凝劑的投加量，并記錄在表21中。（4）停止攪拌，靜止10min。（5）用50ml注射針筒抽取上清液，用濁度儀測出三個水樣的濁度，記錄在表21中。（6）根據(jù)測得的濁度確定最佳混凝劑。2、確定混凝劑的最佳投量（1）用6支1000ml燒杯，分別取800ml原水，將裝有水樣的燒杯置于混凝儀上。（2）采用實驗1中選定的最佳混凝劑，按不同投量（依次按25100的劑量）分別

12、加入到800ml原水樣中，利用均分法確定此組實驗的六個水樣的混凝劑投加量，記錄在表22中。（3）啟動攪拌機，快速攪拌約300r/min,0.5min,中速攪拌150r/min,5min,慢速攪拌約70r/min,10min.（4）攪拌過程中，注意觀察“礬花”的形成過程。（5）停止攪拌，靜止沉淀10min,然后用50ml注射筒分別抽出6個燒杯中的上清液，同時用濁度儀測定水的剩余濁度，記錄在表22中。3、最佳pH值的影響（1）用6支1000ml燒杯，分別取800ml原水，將裝有水樣的燒杯置于混凝儀上。（2）調(diào)整原水pH值，用移液管依次向1、2、3號裝有原水的燒杯中，分別加入2.5ml,1.5ml,

13、1.0mlHCL,再向4、5、6號裝有原水的燒杯中，分別加入0.2ml、0.7ml、1.2mlNaOH.（3）啟動攪拌機，快速攪拌300r/min,0.5min,隨后停機，從每只燒杯中取50ml水樣，依次用pH儀測定各水樣的pH值，記錄在表23中。（4）用移液管依次向裝有原水燒杯中加入相同計量的混凝劑，投加劑量按最佳投藥量實驗中得出的最佳投加量而確定。（5）啟動攪拌機，快速攪拌300r/min,0.5min,中速攪拌150r/min,10min,慢速攪拌70r/min,10min,停機。（6）靜止10min,用50ml注射筒分別抽出6個燒杯中的上清液（共抽3次約150ml）放入200ml燒杯中

14、，同時用濁度儀測定水的剩余濁度，記錄在表23中。六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理表21 原始數(shù)據(jù)及三種混凝劑濁度測定記錄表原水濁度原水溫度原水pH值混凝劑名稱硫酸鋁氯化鐵聚丙烯酰胺礬花形成時投混凝劑最佳量（ml）剩余混濁度(度0111222333均均均表22 某一種混凝劑投加量的最佳選擇水樣編號12345678910混凝劑加注量（ml）剩余混濁度(度)1234表23 pH最佳值的選擇水樣編號123456投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10的HCL(ml)2.51.51.0投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10的NaOH(ml)0.20.71.2pH混凝聚投加量剩余混濁度123均七、思考題 1根據(jù)最佳投藥量實驗曲線分析沉淀水濁度與泥凝劑加入量的關(guān)

15、系 2本實驗與水處理實際情況有哪些差別?如何改進(jìn)?實驗三 曝氣充氧實驗一、實驗?zāi)康?1加深理解曝氣充氧的機理及影響因素。 2了解掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能測定的方法。 3測定幾種不同形式的曝氣設(shè)備氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLas，氧利用率，動力效率等，并進(jìn)行比較。二、實驗原理 曝氣是人為地通過一些設(shè)備加速向水中傳遞氧的過程，常用的曝氣設(shè)備分為機械曝氣與鼓風(fēng)曝氣兩大類，無論哪一種曝氣設(shè)備，其充氧過程均屬傳質(zhì)過程，氧傳遞機理為雙膜理論，如圖3-43示在氧傳遞過程中，阻力主要來自液膜，氧傳遞基本方程式為： (1) 式1中 液體中溶解氧濃度變化速率 mg/L·min； 圖3.1 雙膜理論 CSC氧傳質(zhì)推

16、動力，mgL； CS液膜處飽和溶解氧濃度，mg/L；C一液相主體中溶解氧濃度，mgL；氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；DL液膜中氧分子擴散系數(shù)； YL液膜厚度 A氣液兩相接觸面積； W曝氣液體體積。 由于液膜厚度YL和液體流態(tài)有關(guān)，而且實驗中無法測定與計算，同樣氣液接觸面積A的大小也無法測定與計算，故用氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa代替。 將式1積分整理后得曝氣設(shè)備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa計算式。 (2)式中 KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)。1/min或1/h； t0、t曝氣時間，min； C0曝氣開始時池內(nèi)溶解氧濃度，t00時，C00，mgL； CS曝氣池內(nèi)液體飽和溶解氧值，mgL； Ct曝氣某一時刻t時，池內(nèi)液體溶解氧濃度，mgL。 由

17、式中可見，影響氧傳遞速率KLa的因素很多，除了曝氣設(shè)備本身結(jié)構(gòu)尺寸，運行條件而外，還與水質(zhì)水溫等有關(guān)。為了進(jìn)行互相比較，以及向設(shè)計、使用部門提供產(chǎn)品性能，故產(chǎn)品給出的充氧性能均為清水，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即清水（一般多為自來水）一個大氣壓20下的充氧性能。常用指標(biāo)有氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)Klas充氧能力Qc、動力效率E和氧利用率。 曝氣設(shè)備充氧性能測定實驗，一種是間歇非穩(wěn)態(tài)法，即實驗時一池水不進(jìn)不出，池內(nèi)溶解氧濃度隨時間而變；另一種是連續(xù)穩(wěn)態(tài)測定法，即實驗時池內(nèi)連續(xù)進(jìn)出水，池內(nèi)溶解氧濃度保持不變。目前國內(nèi)外多用間歇非穩(wěn)態(tài)測定法，即向池內(nèi)注滿所需水后，將待曝氣之水以無水亞硫酸鈉為脫氧劑，氯化鉆為催化劑，脫氧至零后

18、開始曝氣，液體中溶解氧濃度逐漸提高。液體中溶解氧的濃度C是時間t的函數(shù)，曝氣后每隔一定時間 t取曝氣水樣，測定水中溶解氧濃度，從而利用上式計算KLa 值，或是以虧氧量（CSCt）為縱坐標(biāo)，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪圖，直線科率即為KLa值。 三、實驗設(shè)備及儀器 1 實驗用曝氣筒2 空氣壓縮機3 轉(zhuǎn)子流量計、秒表、溫度計4 溶解氧瓶5. 滴定臺6酸式滴定管7移液管（100ml、1ml、2ml各1支）四、實驗用試劑1 無水亞硫酸鈉2 氯化鈷3 溶解氧分析所用藥品五、步驟操作步驟 1、向曝氣筒內(nèi)注人清水（自來水）至1.8米，取水樣測定水中溶解氧值，并計算池內(nèi)溶解氧含量GDO×V。V=hd2H/4

19、2. 計算投藥量： （a）脫氧劑采用無水亞硫酸鈉。 根據(jù) 2Na2SO3+O2=2Na2SO4 則每次投藥量g=G×8×(1.11.5)。1.11.5值是為脫氧安全而取的系數(shù)。 (b)催化劑采用氯化鉆，濃度為0.1mgL，投加0.1×V，將稱得的藥劑用溫水化開，由池頂?shù)谷氤貎?nèi)，約10min后，取水樣、測其溶解氧。 （3）當(dāng)池內(nèi)水脫氧至零后，打開空壓機向曝氣筒內(nèi)充氧，同時開始計時，當(dāng)時間為1min、2min、5min、10min、15min、25min、40min分別取水樣測定溶解氧值，直至水中溶解氧值不再增長為止，（達(dá)到飽和）測定飽和溶解氧CS值。 （4）記錄空氣

20、流量、氣溫、水溫。（5）將原始數(shù)據(jù)記入表31、32中。 六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理 （1）根據(jù)式2計算不同時刻lnCS-C0/CS-Ct,并將計算數(shù)值填入表33中，并以lnCS-C0/CS-Ct為縱坐標(biāo)，以t為橫坐標(biāo)繪制曲線，通過圖解計算斜率方法，求出Kla值。表31 實驗原始數(shù)據(jù)擴散器形式曝氣筒直徑（mm）有效水深(m)水溫()供氣量(m3.h-1)氣溫()表32 水樣測定數(shù)據(jù)記錄瓶號時間（min）滴定的藥量V2-V1溶解氧濃度（ml/l）V1（ml）V2(ml)飽和溶解氧(mg/l)表33 曝氣充氧實驗計算數(shù)據(jù)T(min)CtlnCS-C0/CS-Ct,T(min)CtlnCS-C0/CS-C

21、t,七、思考題 1論述曝氣在生物處理中的作用。 2曝氣充氧原理及其影響因素是什么？實驗四 加壓溶氣氣浮實驗一、實驗?zāi)康模?）通過實驗掌握氣浮的原理，加深對氣浮原理的理解。（2）了解懸浮物濃度、操作壓力、氣固比、澄清分離效率之間的關(guān)系。（3）通過實驗?zāi)Ｐ偷倪\行，掌握加壓溶氣氣浮實驗方法和加壓溶氣氣浮裝置的工藝流程。二、實驗原理氣浮是固液分離或液液分離的一種技術(shù)。它是指人為采取某種方式產(chǎn)生大量的微小氣泡，使氣泡與水中一些雜物微粒相吸附形成相對密度比水輕的氣浮體，氣浮體在水浮力的作用下，上浮到水面而形成浮渣，進(jìn)而達(dá)到雜質(zhì)與水分離的目的。氣浮常被用來分離相對密度小于或接近于1且難以重力自然沉降法去除的

22、懸浮顆粒，其處理廢水的實質(zhì)是：氣泡和粒子間進(jìn)行物理吸附，而形成絮粒上浮分離。加壓溶氣氣浮是先將空氣加壓，使其溶于水，形成空氣過飽和溶液，然后減至常壓使溶氣析出，并以微細(xì)氣泡形式釋放出來，從而使水雜質(zhì)顆粒被黏附而上浮。本實驗采用在溶氣罐中進(jìn)行加壓溶氣，而溶氣則在氣浮池中常壓析出。三、實驗裝置、儀器及試劑（一）實驗裝置本實驗由氣浮池、溶氣罐、空壓機、加壓泵、攪拌器、轉(zhuǎn)子流量劑、止回閥、水箱等組成。見圖4.1圖4.1 加壓溶氣氣浮實驗裝置（二）實驗儀器及試劑硫酸鋁，廢水（演示實驗可用清水代替）、烘箱、分析天平、量筒、三角燒杯、抽濾裝置、秒表、溫度計等。四、實驗步驟（1）首先檢查氣浮實驗裝置是否完好。

23、（2）把自來水加到回流加壓水箱與氣浮池中有效水深的90高度（3）將含乳化油或其他懸浮物的廢水加到廢水配水箱中，并投入Al2(SO4)3等混凝劑后攪拌混合，投加Al2(SO4)3的質(zhì)量濃度為5060 mg/L。（4）先開啟空壓機加壓，必須加壓至溶氣罐內(nèi)壓力為0.3Mpa左右。（5）開啟加壓水泵，此時壓水量按24L/min控制。（6）待溶氣罐中的水位升至液位計中間高度，緩慢地打開溶氣罐底部閘閥，其流量與加壓水量相同為24L/min。（7）待空氣在氣浮池中釋放并形成大量的微小氣泡時，再打開原廢水配水箱，廢水進(jìn)水量可按46L/min控制。（8）開啟空壓機加壓至0.3 MPa。并開啟加壓水泵后，其空氣流

24、量可先按0.10.2 L/min控制，考慮到加壓溶氣罐及管道中難以避免的漏氣，其空氣量按水面在溶氣罐內(nèi)的液位中間部位控制即可。多余的空氣可以通過其頂部的排氣閥排除。（9）出水可排至下水管道，也可回流至回流加壓水箱。（10）以重量法測定原廢水與處理水的水質(zhì)變化，以懸浮物質(zhì)量濃度表示（每個樣品取100 mL做兩個平行樣），結(jié)果記入表4-1中（11）然后可多次改變進(jìn)廢水量、空氣在溶氣罐內(nèi)壓力、加壓水量等。來測定和分析原廢水與處理水的水質(zhì)，結(jié)果記入表4-1中。五、注意事項（1）為了不弄臟氣浮池與原水配水箱，也可做演示實驗，采用清水或濃度不大的廢水進(jìn)行實驗。（2）用廢水做實驗時，處理后出水最好不要回流至

25、加壓水箱，以免在處理裝置運行不正常時，弄臟水箱與溶氣罐。六、實驗結(jié)果整理與分析 實驗日期： 年 月 日 原水樣懸浮物干重 g，取樣體積 mL，原水樣懸浮物質(zhì)量濃度 mg/L。 表4-1加壓溶氣氣浮實驗記錄廢水量溶氣罐壓力加壓水量取樣體積/mL取樣懸浮物干重/g取樣懸浮物質(zhì)量濃度/(mg/L) 根據(jù)實驗結(jié)果分析原水樣水質(zhì)與處理后水的水質(zhì)七、實驗結(jié)果討論 （1）觀察實驗裝置運行是否正常，氣浮池內(nèi)的氣飽是否很微?。喝舨徽?，是什么原因？如何解決？ （2）根據(jù)實驗結(jié)果說明工作壓力對氣浮效率的影響。實驗五 過濾實驗一、實驗?zāi)康模?）了解濾料的級配方法；（2）掌握清潔砂層過濾時水頭損失計算方法和水頭損失變

26、化規(guī)律：（3）掌握反沖洗濾層時水頭損失計算方法。二、實驗原理過濾是具有孔隙的物料層截留水中雜質(zhì)從而使水得到澄清的工藝過程。過濾不僅可去除水中細(xì)小懸浮顆粒雜質(zhì)，而且細(xì)菌、病毒及有機物也隨濁度降低而被去除。過濾包括兩個過程：即懸浮物顆粒脫離水流流線與濾料表面接觸的遷移過程及懸浮顆粒在濾料表面被附著的過程為了取得良好的過濾效果，濾料應(yīng)具有一定級配，常采用一套不同篩孔的篩子進(jìn)行篩選，并選定d10值和d80值，從而決定濾料級配。(d10即有效粒徑，是指篩分濾料時，能使濾料總量的10通過篩目粒徑：d80即濾料的不均勻分?jǐn)?shù)，指能使80%濾料通過的篩目粒徑與有效粒徑的比）為了保證濾后水質(zhì)和過濾濾速，當(dāng)過濾一段

27、時間后，需要對濾層進(jìn)行反沖洗。反沖洗開始時，承托層、濾料層未完全膨脹，相當(dāng)于濾池處于反向過濾狀態(tài)，當(dāng)反沖洗速度增大后，濾層完全膨脹，處于流化狀態(tài)，根據(jù)濾料膨脹前后的厚度可求出膨脹率，即： e=L-L0/ L0×100%式中：L砂層膨脹后厚度，cm L0砂層膨脹前厚度，cm,三、實驗裝置、設(shè)備及儀器儀表 （一）實驗裝置 本實驗采用如圖5-1所示的實驗裝置。過濾和反沖洗水來自高位水箱。高位水箱的容積（圖中未注出）為2m×1.5m×1.5m，高出地面10m。圖51 過濾實驗裝置（二）實驗設(shè)備及儀器儀表（1）過濾柱有機玻璃d=100mm，L=2000mm 1根（2）轉(zhuǎn)子流

28、量計LZB-25型 1個（3）測壓板 長×寬3500mm×500m. 1塊（4）側(cè)壓管 玻璃管10mm×1000mm 6根（5）篩子孔徑 0.22mm，中間不少于4擋 1組（6）量筒 1000mL, 100mL 各1個（7）恒溫箱、容量瓶、比重瓶、干燥器、鋼尺、溫度計等 四、實驗步驟（一）濾料篩分和孔隙度測定步驟（1）稱取濾料砂500 g洗凈后于105恒溫箱中烘干1h，放在干燥器內(nèi)待冷卻后稱取300 g。（2）用孔徑為0.22mm的一組篩子過篩，稱出留在各篩號上的砂重。（3）分別稱取孔徑為0.5mm 、0.8mm、1.2mm篩號上的砂子各20g,置于105恒溫箱中

29、烘干1h，放在干操器內(nèi)冷卻。（4）稱取上述濾料各l0g，用100 mL量筒測出濾料堆體積V。（5）用帶有刻度的容量瓶測出各濾料體積V,，將結(jié)果記入表51中。（二）清潔砂層過濾水頭損失實驗步驟（1）開啟閥門6，沖洗濾層l min。（2）關(guān)閉閥門6，開啟閥門5, 7，快濾5 min，砂面保持穩(wěn)定。（3）調(diào)節(jié)閥門5, 7.使出水流量810 mL/s（相當(dāng)于d=100mm過濾柱中濾速約4m/h)，待測壓管中水位穩(wěn)定后，記下濾柱最高、最低兩根測壓管中水位值。（4）增大過濾水量，使過濾流量分別為13 mL/s, 17 mL/s, 21 mL/s, 26 mL/s，最后一次流量控制在6070 mL/s，分別

30、測出濾柱最高、最低兩根測壓管中的水位值，記入表52中。（5）量出濾層厚度L。（三）濾層反沖洗實驗步驟（1）量出濾層厚度L0，慢慢開啟反沖洗進(jìn)水閥門6，使濾料剛剛膨脹起來待濾層表面穩(wěn)定后，記錄反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度L。（2）開大反沖洗閥門6，變化反沖洗流量。按步驟(1)測出反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度L。（3）改變反沖洗流量68次，直至最后一次砂層膨脹率達(dá)100為止。測出反沖洗流量和膨脹后的厚度L，記入表53中。五、注意事項 (1)用篩子篩分濾料時不要用力拍打篩子。只在過篩結(jié)束時輕輕拍打一次，篩孔中的濾料即會脫離篩孔。 (2）反沖洗濾柱中的濾料時，不要使進(jìn)水閥門開啟過大，應(yīng)緩慢打開以防濾料

31、沖出柱外。 (3）在過濾實驗前，濾層中應(yīng)保持一定水位，不要把水放空以免過濾實驗時測壓管中積存空氣。 (4）反沖洗時，為了準(zhǔn)確地量出砂層厚度一定要在砂面穩(wěn)定后再測量，并在每一個反沖洗流量下連續(xù)測量三次。六、實驗結(jié)果整理 實驗日期：年月日（一）濾料篩分和孔隙度測定實驗結(jié)果整理表51 濾料篩分記錄篩孔留在篩上的砂量通過該篩號的砂量10g濾料堆體積V/m L10g濾料堆體積Ve/mL重量/g重量/g（二）清潔砂層過濾水頭損失實驗結(jié)果整理過濾柱d=100mm, L200m.,橫截面積W= _ mL。(1)將過濾時所測流量、測壓管水頭填入表52中。(2)根據(jù)表表52中第5. 9列數(shù)據(jù)繪出水頭損失H與流速v

32、關(guān)系曲線。表52 清潔砂層水頭損失實驗記錄（三）濾層反沖洗實驗結(jié)果整理反沖洗前濾層厚度L0=_cm。(1)按照反沖洗流量變化情況、膨脹后砂層厚度填入表5-3.(2）求出濾層膨脹度。記入表5-3中。表5-3 濾層反沖洗實驗記錄七、實驗結(jié)果討論（1）本實驗存在什么問題？如何改進(jìn)？（2）水頭損失與濾速有何關(guān)系？（3）反沖洗強度是如何影響濾池沖洗效率的？實驗六 離子交換軟化除鹽實驗一、實驗?zāi)康?加深離子交換基本理論的理解2了解并掌握離子交換設(shè)備的操作3熟悉離子交換軟化除堿的過程二、實驗原理 當(dāng)含有鈣鹽及鎂鹽的水通過裝有陽離子交換樹脂的交換器時，水中的Ca2+及Mg2+離子便與樹脂中的可交換離子（Na+

33、或H+）交換使水中Ca2+、Mg2+含量降低或基本全部去除，這個過程叫做水的軟化。樹脂失效后要進(jìn)行再生，即把樹脂上吸附的鈣、鎂離子置換出來，代之以新的可交換離子。鈉離子交換用食鹽（NaCl）再生、氫離子交換用鹽酸（HCI）或硫酸（H2SO4）再生?；痉磻?yīng)式如下： 1鈉離子交換： 軟化： 再生： 2氫離子交換： 交換 再生； 鈉離子交換的最大優(yōu)點是不出酸性水，但不能脫堿。本實驗采用鈉離子交換。三、實驗設(shè)備及儀器1軟化裝置一套，2酸度計3電導(dǎo)儀4滴定管、架（50ml酸式、堿式各一套）5量筒（10ml、100ml各一個）6燒杯（50、500ml各一個）7容量瓶（50、500ml各一個）8三角燒瓶（

34、250ml 2個）9移液管（50、25ml各一個）四、實驗藥品1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.02mol/l）2HCL標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1mol/l）3 酚酞指示劑4甲基橙指示劑5鉻黑T指示劑6pH為10的緩沖溶液（氯化銨氨水）（0.05mol/l）五、實驗操作步驟1堿度的測定（1）用移液管取水樣50ml,注入250ml錐形瓶中，加入酚酞指示劑2滴，若水樣此時不變紅色，則不必用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定，表示沒有OH-及CO32-,僅有HCO3-存在，可省去步驟2直接按步驟3進(jìn)行。（2）若水樣變?yōu)榧t色，用0.1mol/l標(biāo)準(zhǔn)HCH溶液滴定，至顏色剛褪為止，記錄標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的用量，記錄在表61中。（3）再加入甲基橙指

35、示劑2滴（4）如水樣變黃，用0.1mol/l標(biāo)準(zhǔn)的鹽酸溶液滴定，至顏色剛好變?yōu)槌壬珵橹?，記錄鹽酸用量。記錄在表61中。2、硬度的測定（1）取50ml水樣注入250ml錐形瓶中，架蒸餾水50ml.（2）在水樣中加入5ml緩沖溶液，并加入2滴鉻黑T.（3）用EDTA二鈉鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，直至溶液由酒紅色變?yōu)樗{(lán)色，記錄EDTA二鈉鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。表61 離子交換軟化除堿實驗記錄編號交換器類別交換速度（mg/L）總硬度（mg/L）堿度（mg/L）碳酸鹽硬度（mg/L）非碳酸鹽硬度（mg/L）pH1HNa2HNa3HNa4HNa5六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理1、堿度計算 總堿度T×C(HCL)

36、15;1000/水樣體積T鹽酸消耗量(ml)C(HCL)標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的濃度（mol/l）2.水中鈣鎂總硬度計算 總硬度V(EDTA)×C(EDTA)×1000/水樣體積C(EDTA)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mol/l）V(EDTA)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（ml）七、思考題1本實驗鈉離子交換運行出水硬度是否小于0.05mol/L？影響出水硬度的因素有哪些?實驗七 活性炭吸附實驗一、實驗?zāi)康?1通過實驗進(jìn)一步了解活性炭的吸附工藝及性能，并熟悉整個實驗過程的操作。2掌握用“間歇”法、“連續(xù)流”法確定活性炭處理污水的設(shè)計參數(shù)的方法。二實驗原理 活性炭吸附是目前國內(nèi)外應(yīng)用較多的一種水處理手

37、段。由于活性炭對水中大部分污染物都有較好的吸附作用，因此活性炭吸附應(yīng)用于水處理時往往具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，適用于多種污水的優(yōu)點。活性炭吸附常用來處理某些工業(yè)污水，在有些特殊情況下也用于給水處理。比如當(dāng)給水水源中含有某些不易去除而且含量較少的污染物時；當(dāng)某些偏遠(yuǎn)小居住區(qū)尚無自來水廠需臨時安裝一小型自來水生產(chǎn)裝置時，往往使用活性炭吸附裝置。但由于活性炭的造價較高，再生過程較復(fù)雜，所以活性炭吸附的應(yīng)用尚具有一定的局限性。 活性炭吸附就是利用活性炭的固體表面對水中一種或多種物質(zhì)的吸附作用，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的?；钚蕴康奈阶饔卯a(chǎn)生于兩個方面，一是由于活性炭內(nèi)部分子在各個方向都受著同等大小的力而在表面的分子

38、則受到不平衡的力，這就使其它分子吸附于其表面上，此為物理吸附；另一個是由于活性炭與被吸附物質(zhì)之間的化學(xué)作用，此為化學(xué)吸附?；钚蕴康奈绞巧鲜龆N吸附綜合作用的結(jié)果。當(dāng)活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等時，即單位時間內(nèi)活性炭吸附的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時，此時被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化，而達(dá)到了平衡，此時的動平衡稱為活性炭吸附平衡，而此時被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度稱為平衡濃度?；钚蕴康奈侥芰σ晕搅縬表示。 (7-1)式中 q活性炭吸附量，即單位重量的吸附劑所吸附的物質(zhì)重，g/g； V污水體積，L； C0、C分別為吸附前原水及吸附平衡時污水中的物質(zhì)濃度，g/L； X被

39、吸附物質(zhì)重量，g； M活性炭投加量，g； 在溫度一定的條件下；活性炭的吸附量隨被吸附物質(zhì)平衡濃度的提高而提高，兩者之間的變化曲線稱為吸附等溫線，通常用費蘭德利希經(jīng)驗式加以表達(dá)。 （7-2）式中q活供發(fā)吸附量，g/g； C被吸附物質(zhì)平衡濃度g/L； K、h一一是與溶液的溫度，pH值以及吸附劑和被吸附物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。K、h值求法如下：通過間歇式活性炭吸附實驗測得q、C一一相應(yīng)之值，將式（7-2）取對數(shù)后變?yōu)橄率剑?（7-3）將q、C相宜值點繪在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，所的直線的斜率為截距則為k。由于間歇式靜態(tài)吸附法處理能力低、設(shè)備多，故在工程中多采用連續(xù)流活性炭吸附法，即活性炭動態(tài)吸附法。采用連續(xù)流

40、方式的活性炭層吸附性能可用勃哈特（Bohart）和亞當(dāng)斯(Adams)所提出的關(guān)系式來表達(dá)。 式中 t工作時間，h；V流速，m/h；D活性炭層厚度，m；K速度常數(shù)，L/mg·h；N0吸附容量、即達(dá)到飽和時被吸附物質(zhì)的吸附量，mg/L；C0進(jìn)水中被吸附物質(zhì)濃度，mg/L；CB允許出水溶質(zhì)濃度，mg/L。當(dāng)工作時間t=0時，能使出水濃度小于CB的炭層理論深度稱為活性炭層的臨界深度，其值由上式t=0推出 炭柱的吸附容量（N）和速度常數(shù)（K），可通過連續(xù)流活性炭吸附實驗并利用式tD線形關(guān)系回歸或作圖法求出。三、實驗設(shè)備及儀器1 間歇式活性炭吸附實驗裝置如圖7-1所示；2 連續(xù)流活性炭吸附實驗

41、裝置如圖7-2所示；3 間歇與連續(xù)流實驗所需設(shè)備及用具： （1）康氏振蕩器一臺。 （2）500mL三角燒杯6個； 圖71 間歇式活性炭吸附實驗裝置 （3）烘箱； （4）COD、SS等測定分析裝置，玻璃器皿、濾紙等。 （5）有機玻璃炭柱d2030mm，H1.0m； （6）活性炭； （7）配水及投配系統(tǒng)。 圖72 連續(xù)式活性炭吸附實驗裝置四、實驗步驟 1間歇式活性炭吸附實驗 （1）將某污水用濾布過濾，去除水中懸浮物，或自配污水，測定該污水的 COD、pH、SS等值。（2）將活性炭放在蒸餾水中浸24小時，然后放在105烘箱內(nèi)烘至恒重，再將烘干后的活性炭壓碎，使其成為能通過200目以下篩孔的粉狀炭。因

42、為粒狀活性炭要達(dá)到吸附平衡耗時太長，往往需數(shù)日或數(shù)周，為了使實驗?zāi)茉诙虝r間內(nèi)結(jié)束，所以多用粉狀炭。 （3）在六個500mL的三角燒瓶中分別投加0、100、200、300、4D0、500mg粉狀活性炭。 （4）在每個三角燒瓶中投加同體積的過濾后的污水，使每個燒瓶中的 COD濃度與活性炭濃度的比值在0.055.0之間（沒有投加活性炭的燒瓶除外）。（5）測定水溫，將三角燒瓶放在振蕩器上振蕩，當(dāng)達(dá)到吸附平衡（時間延至濾出液的有機物濃度COD值不再改變）時即可停止振蕩。（振蕩時間一般為30min以上）。（6）過濾各三角燒瓶中的污水，測定其剩余COD值，求出吸附量x。實驗記錄如表71示。 表71 活性炭間

43、歇吸附實驗記錄 序號原污水出水污水體積(mL)或(L)活性炭投加量(mg)或(g)COD去除率(%)備注COD(mg/L)PH值水溫SS(mg/L)COD(mg/L)pHSS(mg/L)2連續(xù)流活性炭吸附實驗 （1）將某污水過濾或配制一種污水，測定該污水的COD、pH、SS、水溫等各項指標(biāo)并記入表72。 （2）在內(nèi)徑為2030mm，高為1000mm的有機玻璃管或玻璃管中裝人500750mm高的經(jīng)水洗烘干后的活性炭。表72 連續(xù)流炭柱吸附實驗記錄 原水COD濃度(mg/L) 允許出水濃度CB(mg/L)=水溫T()= pH = SS= (mg/L)進(jìn)流率q(m3/m2·h)= 濾 速V

44、(m/h)=炭柱厚D1= D2= D3=工作時間出水水質(zhì)t(h)柱1柱2柱3(3）以每分鐘40mL200mL的流量（具體可參考水質(zhì)條件而定），按升流或降流的方式運行（運行時炭層中不應(yīng)有空氣氣泡）。本實驗裝置為降流式。實驗至少要用三種以上的不同流速V進(jìn)行。 （4）在每一流速運行穩(wěn)定后，每隔1030min由各炭柱取樣，測定出水COD值，至出水中COD濃度達(dá)到進(jìn)水中COD濃度的0.90.95為止。并將結(jié)果記于表72中。五、實驗數(shù)量及結(jié)果整理 1間歇式活性炭吸附實驗 （1）按表71記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。 （2）計算吸附量q。（3）利用qc相應(yīng)數(shù)據(jù)和式（3-106），經(jīng)回歸分析求出K、n值或利用作圖法

45、，將C和相應(yīng)的q值在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制出吸附等溫線，直線斜率為、截距為K.。值越小活性炭吸附性能越好，一般認(rèn)為當(dāng)=0.10.5時，水中欲去除雜質(zhì)易被吸附；>2時難于吸附。當(dāng)較小時多采用間歇式活性炭吸附操作；當(dāng)較大時，最好采用連續(xù)式活性炭吸附操作。 2連續(xù)流活性炭吸附實驗 （1）求各流速下K、N0值 1）將實驗數(shù)據(jù)記入表72，并根據(jù)tC關(guān)系確定當(dāng)出水溶質(zhì)濃度等于CB時各柱的工作時間t1、t2、t3。2）根據(jù)式（7-9）以時間ti為縱坐標(biāo)，以炭層厚Dt為橫坐標(biāo)，點繪t、D值，直線截距為 斜率為N0/C0·V。如圖3-70示。 3）將已知C0、CB、V等值代入，求出流速常數(shù)K和吸附常

46、量N0值。4）根據(jù)式（7-6）求出每一流速下炭層臨界深度值D0值。5）按表給出各濾速下炭吸附設(shè)計參數(shù)K、D0、N0值，或繪制成如下所示的圖，以供活性炭吸附設(shè)備設(shè)計時參考。六、思考題1 吸附等溫線有什么現(xiàn)實意義，作吸附等溫線時為什么要用粉狀炭？2連續(xù)流的升流式和降流式運動方式各有什么缺點？實驗八 污水可生化性實驗一、實驗?zāi)康?(1)了解生活污水可生化性的含義 (2)掌握測定生活污水可生化性的實驗方法二、實驗原理 由于生物處理方法較為經(jīng)濟，在研究有機污水的處理方案時，一般首先考慮采用生物處理的可能性。而生活污水因含有大量有機物，多采用生物處理的方法。污水的可生化性即是指可被生物化學(xué)處理的性能。微生

47、物降解有機污染物的物質(zhì)代謝與過程所消耗的氧包括兩部分：氧化分解有機污染物，使其分解為CO2、H2O. NH3（存在含氮有機物時），為合成新細(xì)胞提供能量；供微生物進(jìn)行內(nèi)源呼吸，使細(xì)胞質(zhì)氧化分解。三、實驗裝置、設(shè)備及儀器儀表 （一）實驗裝置 可生化性實驗裝置的主要組成部分是生化反應(yīng)器和曝氣設(shè)備，如圖8-1所示.本實驗采用葉輪曝氣（也可用壓縮空氣曝氣），但要防止壓縮空氣機的油隨空氣帶入反應(yīng)器，壓縮空氣輸送管應(yīng)先接一個裝有水的油水分離器，然后再接入反應(yīng)器，為防止電壓變化引起葉輪轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，電動機應(yīng)接在穩(wěn)壓電源上 （二）實驗設(shè)備及儀器儀表 (1）生化反應(yīng)器 硬塑料制 6個 高度H=0.42 m 直徑D=0.3 m (2)泵型葉輪銅制 1個 直徑d=12 mm (3）電動機硬塑料制 1臺 220V 2.5A圖81 生