《水污染控制工程》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、福建工程學(xué)院指導(dǎo)書課程名稱：水污染控制工程系 （部）： 環(huán)境與設(shè)備工程系專 業(yè)： 環(huán)境工程班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：實(shí)驗(yàn)一自由沉淀實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)二絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)三混凝沉淀實(shí)驗(yàn)9實(shí)驗(yàn)四靜態(tài)活性炭吸附試驗(yàn)12實(shí)實(shí)驗(yàn)五離子父換實(shí)驗(yàn)16驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六活性污泥特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)18項(xiàng)實(shí)驗(yàn)七曝氣設(shè)備清水充氧性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)21目實(shí)驗(yàn)八折點(diǎn)加氯消毒實(shí)驗(yàn)25附錄一紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的使用說(shuō)明29附錄二pH計(jì)的使用說(shuō)明30附錄三濁度儀的使用說(shuō)明32附錄四電子分析天平的使用說(shuō)明33實(shí)驗(yàn)成績(jī)課內(nèi)評(píng)分30%實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分70%合計(jì)得分內(nèi)容及 格式15%數(shù)據(jù)處理 及結(jié)果30%圖表及 曲線15%分析及討論30%其他10%實(shí)驗(yàn)一自由沉淀實(shí)驗(yàn)一

2、、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)的方法；（2）進(jìn)一步了解和掌握自由沉淀規(guī)律，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制自由沉淀曲線。去除率沉速曲線（/u曲線）、去除率時(shí)間曲線 （丁 t曲線）和未被去除顆粒百分比沉速曲線（Pu曲線）。二、實(shí)驗(yàn)原理濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀。自由沉淀的特點(diǎn)是：靜沉過(guò)程中顆粒互不干擾、等速下沉，其沉速在層流區(qū)符合Stokes 公式。懸浮物去除率的累積曲線計(jì)算:P)(1 Po)上 dPo u0其中：Y總?cè)コ蔋R、P未被去除顆粒的百分比us、 U0沉淀速度實(shí)驗(yàn)用沉淀柱進(jìn)行，如右圖。初始時(shí)，沉淀時(shí)間為0,懸浮物濃度為Q,去除率Y=0o設(shè)水深為H （實(shí)驗(yàn)時(shí)為水面到取樣口的垂直距離）

3、，在 ti時(shí)間能沉到H深度的最小顆粒d的沉速可表不為：ui實(shí)際上，沉淀時(shí)間ti內(nèi)，由水中沉至柱底的顆粒是由兩部分顆粒組成，即沉速us ui的 那一部分顆粒能全部沉至柱底，同時(shí)，顆粒沉速 us ui的顆粒也有一部分能沉到柱底，這部 分顆粒雖然粒徑很小，沉速 us ui,但這部分顆粒并不全在水面，而是均勻分布在整個(gè)柱內(nèi)，因此，只要在水面以下，它們下沉至池底所用的時(shí)間小于或等于具有沉速ui的顆粒由水面降至池底所用的時(shí)間ti ,則這部分顆粒也能從水中被除去。率:C0CiC0在ti時(shí)間，取樣點(diǎn)處實(shí)驗(yàn)水樣的懸浮物濃度為C,沉速us ui （d di）的顆粒的去除CC1 1 P,其中，Pi 表示未被去除的顆

4、粒所占的百分比。C0C0C C C C繪制Pui關(guān)系曲線，可知 PP1P21 _2, P是當(dāng)選擇的顆粒沉速C0C0C0由u1降至u2,即顆粒粒徑有d1減到d2時(shí)，此時(shí)水中所能多去除的，粒徑在d1d2間的那部分顆粒的百分比。當(dāng) P無(wú)限小時(shí)，dP代表了小于d1的某一粒徑d占全部顆粒的百分比。這些顆粒能 沉到柱底的條件是：顆粒由水中某一點(diǎn)沉到柱底所用的時(shí)間，必須等于或小于具有沉速ui的顆粒由水面沉至柱底所用的時(shí)間，即滿足：x H H ux一 一,x Ux UiUi由于自由沉淀顆粒均勻分布，又為等速沉淀，故沉速ux Ui的顆粒只有在水深 x以內(nèi)才能沉到柱底，因此沉到柱底這部分顆粒，占這種顆粒粒徑的百分

5、比為,同一粒徑顆粒的去H除率為x，令 u0 ui , us ux，貝U - s。HuiHu0由上述分析，dPs反映了具有us的顆粒占全部顆粒的百分比，而 匕則反映了在設(shè)計(jì)沉速 Uou0前提下，具有沉速us U0的顆粒去除量占本顆粒總量的百分比，則上dP反映了設(shè)計(jì)沉速UoU0時(shí)，具有沉速為Us的顆粒所能被去除的部分占全部顆粒的比率。P0這部分沉速Us u0的顆粒的去除率為：s dPP) us dP0 u00 UoP。)Us顆粒的總?cè)コ剩海?(1P0)工程中常用去除率公式：U0三、實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備1、沉淀裝置：包括有機(jī)玻璃沉淀柱、儲(chǔ)水箱、水泵、攪拌裝置和配水系統(tǒng)等。2、秒表。3、測(cè)定懸浮物的設(shè)備：

6、濁度儀、玻璃棒、燒杯等。4、實(shí)驗(yàn)用水采用自來(lái)水和硅藻土配制。四、實(shí)驗(yàn)步驟及記錄1、將一定量的硅藻土投入到配水箱中，開動(dòng)攪拌機(jī)，充分?jǐn)嚢杌旌希⒁饣旌虾鬂岫炔豢商撸?070NTU宜），以保證滿足自由沉淀的要求。2、取水樣200ml （測(cè)定初始溶液的濁度為 C）,并且確定取樣管內(nèi)取樣口位置（本次實(shí)驗(yàn) 取二個(gè)取樣口）。3、啟動(dòng)水泵將混合液打入沉淀柱到一定高度，停泵，停止攪拌機(jī)，并且記錄高度值H）,此時(shí)沉淀時(shí)間t=0。開動(dòng)秒表，開始記錄沉淀時(shí)間to4、觀察懸浮顆粒沉淀特點(diǎn)、現(xiàn)象。5、當(dāng)沉淀時(shí)間t為5、10、20、30、60、120分鐘時(shí)，取樣口高度分別為 45cnf口80cm,在每個(gè)取樣口分別取水一

7、次，取樣體積7080mL用濁度儀測(cè)定相應(yīng)的濁度( C),記錄數(shù)據(jù)。6、注意：每次取樣前應(yīng)先排出取樣口中的積水，減少誤差，在取樣前需讀取沉淀柱中液面的高度H,并記錄數(shù)據(jù)。7、實(shí)驗(yàn)記錄用表。顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)原始記錄原水記錄濁度Co：水溫：pH直：靜沉?xí)r間取樣口 高度水樣編號(hào)濁度C (NTU液面局度H (m)545cm80cm1045cm80cm2045cm80cm3045cm80cm6045cm80cm12045cm80cm實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)小組成員使用儀器名稱及型號(hào)五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理和分析.基本參數(shù)整理實(shí)驗(yàn)日期： 水樣性質(zhì)及來(lái)源： 沉淀柱直徑：d= mm 柱高：H=m根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置繪制沉淀柱草圖及管路

8、連接圖.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及分析C(1)未被去除懸浮物百分比：Pi % 100%CoC0 一原水濁度，NTUC 沉淀時(shí)間t后，水樣濁度，NTU H：(2)相應(yīng)顆粒譏速：ui mm/sti沉淀高度H (cm)沉淀時(shí)間t (min)0510203060120取樣編號(hào)水樣濁度C (NTU未被去除顆粒百分比P顆粒沉速Ui (mm/s)原始數(shù)據(jù)整理取樣口高度 cm(3)以顆粒沉速 Ui為橫坐標(biāo)，以 P為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上繪制 Pu關(guān)系曲線。u P (4)應(yīng)用工程公式(1 F0) 一s，利用圖解法列表計(jì)算不同沉速時(shí)，濁度的去除U0率刀。濁度去除率T的計(jì)算取樣口高度 cm序號(hào)U0 ( Ui)P。(P)1- P0P

9、UsUs Pus Pus PU0us P(1 B) s u012345(5)以仍縱坐標(biāo)，分別以u(píng)、t為橫坐標(biāo)，繪制 刀u,t關(guān)系曲線。3 .比較兩個(gè)不同取樣口(沉降高度)的水樣繪制的曲線差別。六實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論1、本實(shí)驗(yàn)中哪些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，該如何改進(jìn)？2、繪制自由沉降曲線的意義？C C3、按照公式L 100%計(jì)算不同沉淀時(shí)間t的沉淀效率 ，并繪制刀u,刀tCo關(guān)系曲線，和本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照分析，指出上述兩種整理方法的適用條件。實(shí)驗(yàn)二絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握絮凝沉淀的實(shí)驗(yàn)方法。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)絮凝沉淀概念、特點(diǎn)的理解。(3)能利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制絮凝沉淀靜沉曲線，學(xué)會(huì)通過(guò)曲線求某

10、一深度的顆?？?cè)コ省?二、實(shí)驗(yàn)原理懸浮物濃度不太高，一般在 50500mg/L范圍的顆粒沉淀屬于絮凝沉淀。絮凝沉淀的特點(diǎn)是沉淀過(guò)程中由于顆?；ハ嗯鲎玻圩兇?，沉速不斷加大，因此顆粒 沉速實(shí)際上是變化的。我們所說(shuō)的絮凝沉淀顆粒沉速，是指顆粒沉淀平均速度。在平流式沉 淀池中，顆粒沉淀軌跡是一曲線，而不同于自由沉淀的直線運(yùn)動(dòng)。在沉淀池內(nèi)顆粒去除率不 僅與顆粒沉速有關(guān)，而且與沉淀有效水深有關(guān)。因此沉淀柱不僅要考慮器壁對(duì)懸浮物沉淀的 影響，還要考慮柱高對(duì)沉淀效率的影響。吟 )(Tn T n 1)H 0靜沉中絮凝沉淀顆粒去除率的計(jì)算思路與自由沉淀一致，但方法有所不同。自由沉淀采 用累積曲線計(jì)算法，而絮

11、凝沉淀采用的是縱深分析法，顆粒去除率按下式計(jì)算：T ( T 1 T)( T 2 T 1)H 0H 0計(jì)算如圖2-1所示。去除率同分散顆粒一樣，也分成兩部分。(1)全部被去除的顆粒這部分顆粒是指在給定的停留時(shí)間(如圖2-1中t0),與給定的沉淀有效水深(如圖 2-1中H=H)時(shí)，兩直線相交點(diǎn)等去除率線的刀值，如圖中的 邛。即在沉淀時(shí)間t=t0,沉降He有效水深H=H時(shí)，具有沉速u U0 0的顆粒能全部被去除，其去除率為和to圖2-1絮凝沉淀等去除率曲線(2)部分被去除的顆粒同自由沉淀一樣，懸浮物在沉淀時(shí)雖說(shuō)有些顆粒較小，沉速較小，不可能從池頂沉到池 h. He底，但是在池底中某一深度下的顆粒，在

12、滿足條件即沉到池底所用時(shí)間 0時(shí)，這部UxUoHe分顆粒也就被去除掉了。當(dāng)然，這部分顆粒是指沉速u 0的那些顆粒，這些顆粒的沉淀to效率也不相同，也是顆粒大的沉降快，去除率大一些。其計(jì)算方法、原理與分散顆粒一樣，HHH n這里是用（T 1 T）（ T 2 T1）丁（Tn Tnl）代替了分散顆粒中H oH 0H 0的p0dPo其中，Tn T n 1所反映的就是把顆粒沉速由Uo降到Us時(shí)，所能夠去0 Uo除的那些顆粒占全部顆粒的百分比。這些顆粒在沉淀時(shí)間to時(shí)，并不能全部沉到池底，只有符合條件tsq。的那部分顆粒能沉到池底， 即生 上o ,故有曳 色。同自由分散沉淀一Us UoUo H o.一一

13、h u _ .樣，由于Us為未知數(shù)，故采用h二來(lái)代替,工程上多采用等分 Tn Tn 1間的中間水深hiHoH oUoH代替hi,則 且近似地代表了這部分顆粒中能夠沉到池底的顆粒所占的百分?jǐn)?shù)。 Ho（Tn T n 1）就是沉速為Us U Uo的這些顆粒的去除量所占全部顆粒的百分比，以此h類推，式匯，（丁0 t n 1）就是Us Uo的全部顆粒的去除率。 Ho三、主要的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、沉淀裝置：包括有機(jī)玻璃沉淀柱、儲(chǔ)水箱、水泵、攪拌裝置和配水系統(tǒng)等。2、秒表。3、測(cè)定懸浮物的設(shè)備：濁度儀，玻璃棒、燒杯等。4、實(shí)驗(yàn)用水采用自來(lái)水和硅藻土配置。四、步驟及記錄1、將配制好的實(shí)驗(yàn)用水倒入水池進(jìn)行攪拌，待攪

14、勻后取樣測(cè)定原水的濁度（原水的初始濁度一般為1OO15ONTU。2、開啟水泵，打開水泵的上水閥門和各沉淀柱的上水管閥門。3、依次向各沉淀柱內(nèi)進(jìn)水，當(dāng)水位達(dá)到溢流孔（或指定液面刻度），關(guān)閉進(jìn)水閥門，同時(shí)記錄沉淀時(shí)間。各沉淀柱的沉淀時(shí)間分別為2O、4O、6O、8O、12Omin。4、當(dāng)達(dá)到各柱的沉淀時(shí)間時(shí)，在每根柱側(cè)上四個(gè)取樣閥，自上而下地依次取樣， 測(cè)定水 樣的濁度。5、記錄數(shù)據(jù)。絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)記錄表柱號(hào)沉淀時(shí)間（min）取樣點(diǎn)編號(hào)濁度（NTU取樣點(diǎn)啟效水深（cm）備注1201-11151-2801-3451-4102402-11152-2802-3452-4103603-11153-2803-3

15、453-4104804-11154-2804-3454-41051205-11155-2805-3455-410五、成果整理（1）實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)日期： 水樣性質(zhì)及來(lái)源： 沉淀柱直徑： d= mm柱高：H= m水溫： C原水濁度：C0NTU（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并計(jì)算各取樣點(diǎn)的去除率，填入下表。各取樣點(diǎn)懸浮物去除率值計(jì)算表取樣深度123452040608012010cm45cm80cm115cm(3)以沉淀時(shí)間t為橫坐標(biāo)，以深度為縱坐標(biāo)，將各取樣點(diǎn)的去除率填在各取樣點(diǎn)的坐標(biāo)上, 如圖2-2所示。1?l-i93-1力!中】*1九7才”力-小力-j%一Thr%30406080L20

16、 ;(mu)圖2-2 絮凝沉淀柱各取樣點(diǎn)去除率(4)在上述基礎(chǔ)上，用內(nèi)插法，繪出等去除率曲線。以10%為一間距，如25% 35% 45%(5)選擇某一有效水深 H,過(guò)H做x軸平行線，與各去除率線相交，再根據(jù)公式計(jì)算不同沉 淀時(shí)間的總?cè)コ省?6)以沉淀時(shí)間t為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，繪制不同有效水深H的 t關(guān)系曲線，及 u曲線。六思考題1、兩種不同性質(zhì)的污水經(jīng)絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)后，所得同一去除率的曲線的曲率不同，試分析討論。2、絮凝沉淀與自由沉淀有何不同，實(shí)驗(yàn)方法有何區(qū)別？3、實(shí)際工程工程中，哪些沉淀屬于絮凝沉淀？請(qǐng)舉三個(gè)例子。實(shí)驗(yàn)三混凝沉淀實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)?zāi)乘畼拥淖罴淹端幜?；?）

17、觀察絮體（俗稱磯花）的形成過(guò)程及混凝沉淀的效果，從而加深對(duì)混凝理論的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理水中粒徑小的懸浮物以及膠體物質(zhì)，由于布朗運(yùn)動(dòng)，膠體顆粒間的靜電斥力和膠體表面 的水化作用，使得膠粒具有分散穩(wěn)定性，因此水中的膠體顆粒不能靠自由沉淀去除。向水中投加混凝劑后，由于如下原因：混凝劑水解提供大量正電荷，中和膠體顆粒表面負(fù)電荷，從而降低顆粒間的排斥能峰，降低膠粒的 E電位，實(shí)現(xiàn)膠?！懊摲€(wěn)”；產(chǎn)生吸附 架橋作用，促進(jìn)膠體的凝聚；網(wǎng)捕、卷掃作用。從而使膠體顆粒脫穩(wěn)、相互碰撞、凝聚，形成絮凝體（磯花），然后通過(guò)沉淀去除。從膠體顆粒變成較大的磯花是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，為了研究方便一般分為混合和反應(yīng)兩個(gè) 階段?；旌?/p>

18、階段主要是原水和混凝劑快速均勻混合，一般來(lái)說(shuō)，該階段只能產(chǎn)生肉眼難以看 見(jiàn)的微絮凝體；反應(yīng)階段主要是微絮凝體相互碰撞，凝并不斷變大的過(guò)程，該階段絮體不斷 長(zhǎng)大形成較大較密實(shí)的磯花?；旌虾头磻?yīng)需要消耗能量，速度梯度G值能反映單位時(shí)間單位體積水消耗能量的大小，通過(guò)控制速度梯度 G來(lái)控制混合和反應(yīng)的條件。一般情況，混合階段的G值應(yīng)大于300500s-1, 時(shí)間不超過(guò) 30s, G值越大混合時(shí)間越短，以保證快速均勻混合。反應(yīng)階段的G值平均為 TOC o 1-5 h z 2070s-1,時(shí)間為1530min,隨著磯花逐漸增大，G值宜逐漸降低，在實(shí)際設(shè)計(jì)中反應(yīng)階段G值，開始時(shí)可采用100s-1左右，結(jié)束時(shí)

19、采用 10s-1左右?；旌匣蚍磻?yīng)的速度梯度 G值計(jì)算式：G其中：P混合或反應(yīng)設(shè)備中水流所消耗的功率，Wv 混合或反應(yīng)設(shè)備中水的體積，m5；科一一水的動(dòng)力黏度。本次實(shí)驗(yàn)采用機(jī)械攪拌。攪拌設(shè)備是垂直軸上裝設(shè)的兩塊槳板，槳板消耗的功率為：Cd L 344P （21）4g其中：L槳板長(zhǎng)度，m;2 槳板外緣旋轉(zhuǎn)半徑，m;1 槳板內(nèi)緣旋轉(zhuǎn)半徑，m;3相對(duì)于水的槳板旋轉(zhuǎn)角速度，采用0.75倍軸轉(zhuǎn)速，r/s ;P 水的密度，kg/m3;g重力加速度， 9.81m/s2；Cd阻力系數(shù)，取決于長(zhǎng)寬比。阻力系數(shù)CDb/L18Cd1.101.151.191.291.402.00、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品1、實(shí)驗(yàn)器材及設(shè)備(1)

20、六聯(lián)攪拌機(jī)，1臺(tái)；(2)濁度儀，1臺(tái)；pH計(jì),1 臺(tái)；溫度計(jì)，1根；1000mL 量筒,1 個(gè);1000mL燒杯,6 個(gè);100mL燒杯，6 個(gè)；5mL移液管，1個(gè)；1mL移液管，1個(gè)；塑料加液管，6個(gè)；醫(yī)用針筒，2個(gè)；洗耳球，2個(gè)。1%濃度硫酸鋁Al 2(SO4)3溶液。四、實(shí)驗(yàn)步驟.測(cè)定原水的濁度(初始濁度為5070NTU及pH值。.用1000mL量筒分別取6個(gè)水樣至6個(gè)1000mL燒杯中。注意：取水樣要攪拌均勻， 以盡 量減少取樣濃度上的誤差。.打開電源，升起攪拌槳，將燒杯置于六聯(lián)攪拌機(jī)上，調(diào)整燒杯的間距，降下攪拌槳。.對(duì)應(yīng)6個(gè)水樣，用移液管分別移取 0.3、0.6、0.9、1.5、2.

21、5、4.0mL 1%濃度的Al2(SO4)3 溶液至塑料加液管中，并將加液管固定在六聯(lián)攪拌機(jī)支架上。.先調(diào)整轉(zhuǎn)速為200rpm進(jìn)行快速攪拌，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將藥液加入水樣杯中，同時(shí)開始 計(jì)時(shí)，快速攪拌時(shí)間為1min;調(diào)整轉(zhuǎn)速為80rpm,攪拌時(shí)間5min ;然后再調(diào)整轉(zhuǎn)速為 50rpm, 攪拌時(shí)間10min;停止攪拌，升起攪拌槳，靜沉 15min。注意：為了減少藥液在加液管里的殘留，在第一次加藥后，用蒸儲(chǔ)水潤(rùn)洗加液管2次，每次約5mL并迅速倒入水樣杯中。停止攪拌后，靜沉?xí)r不要移動(dòng)水樣。.攪拌過(guò)程中，注意觀察并記錄“磯花”形成的過(guò)程，“磯花”形成的快慢、外觀、大小、密實(shí)程度、下沉快慢等。.靜沉15

22、min后，用醫(yī)用針筒在 6個(gè)水樣杯中依次取出約100mL的上清液，置于 100mL燒杯中。測(cè)定上清液的濁度及pH值，并記錄至表格中。五、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)原始記錄表混凝劑名稱混凝劑濃度原水溫度原水pH值原水濁度水樣體積儀器名稱及型號(hào)水樣編號(hào)123456投藥量mLmg/L剩余濁度（NTU）沉淀后pH值實(shí)驗(yàn)小組人員實(shí)驗(yàn)時(shí)間六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理和分析.以投藥量為橫座標(biāo)，以剩余濁度為縱座標(biāo)，繪制投藥量-剩余濁度曲線圖。.根據(jù)曲線圖確定混凝劑的最佳投藥量值和最佳適用范圍。七、注意事項(xiàng)1、加藥的藥液量較少時(shí)， 可摻點(diǎn)蒸儲(chǔ)水搖勻， 以免加液管上沾的藥液過(guò)多，影響投藥量的精確度。2、移取燒杯中的沉淀水上清液時(shí)，

23、要在相同的條件下吸取，不要把沉下去的磯花攪起來(lái)。八、思考題.在混凝沉淀實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些操作方法，對(duì)混凝效果有什么影響。.為什么投藥量最大時(shí)，混凝效果不一定好？.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)中所觀察到的現(xiàn)象，簡(jiǎn)述影響混凝效果的幾個(gè)主要因素。.參考本實(shí)驗(yàn)寫出確定最佳 pH值的實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)四靜態(tài)活性炭吸附實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解活性炭的吸附工藝及性能，并熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作。(2)掌握用間歇法確定活性炭處理污水設(shè)計(jì)參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理活性炭吸附，就是利用活性炭的固體表面對(duì)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?；钚蕴繉?duì)水中所含雜質(zhì)的吸附既有物理吸附現(xiàn)象，也有化學(xué)吸著作用

24、。有一些被吸附物 質(zhì)先在活性炭表面上積聚濃縮，繼而進(jìn)入固體晶格原子或分子之間被吸附，還有一些特殊物 質(zhì)則與活性炭分子結(jié)合而被吸著。當(dāng)活性炭對(duì)水中所含雜質(zhì)吸附時(shí)，水中的溶解性雜質(zhì)在活性炭表面積聚而被吸附，同時(shí) 也有一些被吸附物質(zhì)由于分子的運(yùn)動(dòng)而離開活性炭表面，重新進(jìn)入水中，即在吸附的同時(shí)存 在解吸現(xiàn)象。當(dāng)吸附和解吸處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)時(shí)，稱為吸附平衡，此時(shí)被吸附物質(zhì)在溶液中 的濃度稱為平衡濃度。這時(shí)活性炭和水(即固相和液相)之間的溶質(zhì)濃度，具有一定的分布 比值?；钚蕴康奈侥芰σ晕搅縬e表示如果在一定壓力和溫度條件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶質(zhì)，被吸附的溶質(zhì)為x毫克，則單位重量的活性炭吸附溶質(zhì)的

25、數(shù)量qe即為吸附容量?；钚蕴康奈侥芰σ晕饺萘縬e表示。X V(Co Ce) qe -m m式中：qe 活性炭吸附量，即單位重量的活性炭所吸附的物質(zhì)重量mg/g;x被吸附物質(zhì)的質(zhì)量，mg;m活性炭投加量，g;V水樣體積，L;G、G 分別為吸附前原水及吸附平衡時(shí)污水中的溶質(zhì)濃度，mg/Loqe的大小除了取決于活性炭的品種之外，還與被吸附物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、水溫、pH值等有關(guān)。qe在溫度一定的條件下，活性炭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?？梢杂美矢窨姞? Langmuir )經(jīng)驗(yàn)公式加以表達(dá)：qeKCeKCe式中：qe活性炭吸附量，mg/g;Ce被吸

26、附物質(zhì)平衡濃度，mg/L;KLangmuir常數(shù)，與活性炭和被吸附物質(zhì)之間的親和度有關(guān)；qm 活性炭的最大吸附量，mg/go通常用圖解方法求出 K, b的值.為了方便易解，往往將上式變換成線性關(guān)系式：Ce 1 Ce qe Kqm qm1 5 qm通過(guò)吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)得 G/qe、G相應(yīng)值，繪制到坐標(biāo)紙上，得到直線，即可求得斜率為a1-, 一 一 .，一， 一 一，截距為一，則可求得活性炭的等溫吸附線的系數(shù)K、qm,并可以繪制出活性炭吸附等溫線。Kqm三、儀器設(shè)備及試劑.恒溫振蕩器；.電子分析天平，精度 0.0001g ;.可見(jiàn)分光光度計(jì)；.溫度計(jì)；. 250mL三角燒瓶8個(gè)，100mL燒杯8個(gè)，移液

27、管，漏斗，漏斗架，濾紙。.實(shí)驗(yàn)用水：100mg/L亞甲基藍(lán)溶液。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1)活性炭的準(zhǔn)備將活性炭顆粒用蒸儲(chǔ)水洗去細(xì)粉，并在105 c溫度下烘至恒重。(2)繪制亞甲基藍(lán)溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線。配置10mg/L亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液 100mL取1mg亞甲基藍(lán)粉末溶于水中， 用100mL 容量瓶定容至 100mL在不同波長(zhǎng) 入下，用分光光度計(jì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值A(chǔ),確定吸光度和波長(zhǎng)之間的關(guān)系kA。確定產(chǎn)生最大吸光度時(shí)的波長(zhǎng)Ux,即為實(shí)驗(yàn)用波長(zhǎng)(660mrm。取0mL 2mL 5mL 10mL 15mL 20mL的亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液，用比色管定容到25ml,用10mm：匕色皿在分光光度計(jì)上測(cè)得吸光度。繪制吸光

28、度和亞甲基藍(lán)溶液濃度之間的關(guān)系曲線，即標(biāo)準(zhǔn)曲線。(3)配置實(shí)驗(yàn)用100mg/L濃度亞甲基藍(lán)溶液 1L：取100mg亞甲基藍(lán)粉末溶于水中，用1000mL容量瓶定容至1L。(4)在8個(gè)250mL的三角燒瓶中分別投加 0、50、100、200、300、400、500、600mg粒 狀活性炭，再分別加入 100mL亞甲基藍(lán)溶液。(5)在室溫下，將三角燒瓶放在振蕩器上震蕩，計(jì)時(shí)震蕩1h。(6)將震蕩后的水樣靜置 5min ,小心地將上清液傾倒至100mL燒杯中，約倒取 30mL。按表2中上清液取樣體積分別移取相應(yīng)體積的上清液于50mL比色管中，用蒸儲(chǔ)水稀釋定容至50mL刻度線，蓋塞，搖勻。(7)設(shè)定分光

29、光度計(jì)的波長(zhǎng)為660nmi用10mnt匕色皿測(cè)定上清液的吸光度。(8)在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對(duì)應(yīng)的亞甲基藍(lán)溶液的濃度。五、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄：表1標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)記錄初始記錄：標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度：mg/L ;室溫:C加入標(biāo)準(zhǔn)溶液量(mD025101520測(cè)定吸光度A修正系數(shù)A0表2靜態(tài)活性炭吸附的原始記錄初始記錄室溫：C, 亞甲基藍(lán)溶液濃度：mg/L ,溶液體積：mL活性炭性能參數(shù)活性炭投加量(mg)050100200300400500600上清液取樣體積(mD1.01.01.02.02.02.02.02.0稀釋倍數(shù)吸光度A修正系數(shù)A0儀器名稱及型號(hào)實(shí)驗(yàn)小組人員六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及分析：.亞甲基藍(lán)溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪

30、制(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)記錄整理初始記錄：標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度：mg/L室溫：加入標(biāo)準(zhǔn)溶液量(mD025101520亞甲基藍(lán)溶液濃度 C (mg/L)測(cè)定吸光度A修正系數(shù)A0修正吸光度A =A- A0(2)以亞甲基藍(lán)溶液濃度 C為橫坐標(biāo)，修正后吸光度 A為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線 AC曲線。.繪制吸附等溫線(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，根據(jù)修正吸光度A ,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得對(duì)應(yīng)的亞甲基藍(lán)溶液濃度G,計(jì)算亞甲基藍(lán)的吸附量 印，計(jì)算ce /q e。靜態(tài)活性炭吸附的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理初始亞甲基藍(lán)溶液濃度 G:mg/L溶液體積V:L活性炭里m (mg)050100200300400500600吸光度A修正吸光度A稀釋倍數(shù)吸

31、附后亞甲基藍(lán)溶液濃度 Ce (mg/L)活性炭吸附容量：V(C0 Ce) ,/、qe (mg/g)mCece /q e，一，14,1,1 一(2)繪制G /q e G關(guān)系曲線，其斜率為,截距為,求得qm和K。qmKq m七、思考題1、吸附等溫線有什么現(xiàn)實(shí)意義？2、活性碳投加量對(duì)于吸附平衡濃度的測(cè)定有什么影響，該如何控制?3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果受哪些因素影響較大，該如何控制？實(shí)驗(yàn)五離子交換實(shí)驗(yàn)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂交換容量的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂交換容量的理解。.掌握測(cè)定強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂交換容量的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理離子交換軟化法在水處理工程中有廣泛的應(yīng)用。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的使用

32、也很普遍。 如表4-1所示，以強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂為例，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的性能參數(shù)很 多，其中交換容量是交換樹脂最重要的性能，它能定量地表示樹脂交換能力的大小。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的性能參數(shù)表樹脂類型強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂項(xiàng)目參數(shù)或描述項(xiàng)目參數(shù)外觀棕黃至棕褐色球狀顆粒下限粒度1%功能基團(tuán)磺酸基濕視密度0.77 0.87g/mL含水量45 53%濕真密度1.24 1.28g/mL體積全交換容量1.0mmol/ml 或 或.0 eq/L有效粒徑0.40 0.60mm范圍粒度(0.3151.25mm) 95%磨后圓球率90%主要用途所有水處理的軟化、除鹽系統(tǒng)。樹脂交換容量在理論上可

33、以從樹脂單元結(jié)構(gòu)式粗略地計(jì)算出來(lái)，以強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂為例，其單元結(jié)構(gòu)式中共有8個(gè)C原子、8個(gè)HM子、3個(gè)O原子、1個(gè)S原子，其分子量等于8 12.011 8 1.008 3 15.9994 1 32.06 184.2,只有強(qiáng)酸基團(tuán)磺酸基 SOH中 的H遇水電離形成 5離子可以交換，即每184.2g干樹脂只有1g可交換離子。所以，每克干樹脂 具有可交換離子1/184.2 =0.00543e =5.43me?？鄢宦?lián)劑所占份量（按 8項(xiàng)量計(jì)），則強(qiáng)酸 干樹脂交換容量應(yīng)為 5.43 92/100 = 4.99 me/g。此值與實(shí)際測(cè)量值差別不大。0.01 X7 （732#）強(qiáng)酸性苯乙烯系

34、陽(yáng)離子交換樹脂交換容量規(guī)定為4.2 me/g （干樹脂）。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂交換容量測(cè)定前需經(jīng)過(guò)預(yù)處理，即經(jīng)過(guò)酸、堿輪流浸泡，以除去 樹脂表面的可溶性雜質(zhì)。測(cè)定陽(yáng)離子交換樹脂交換容量常采用堿滴定法，用酚酬:作指示劑， 按下式計(jì)算交換容量：_ N ?V, 一一，E 國(guó)/*人目“ me/g （干氫樹脂）W固體含量式中N NaO標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度，mol/L ;V NaO標(biāo)準(zhǔn)溶液白用量，mL;W樣品濕樹脂重，go、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置1、電子分析天平，精度0.0001g。2、烘箱1臺(tái)。3、干燥器1個(gè)。4、250mLE角燒瓶2個(gè)、10mLs液管2支、50m喉杯2個(gè)。5、堿式滴定裝置1套。四、實(shí)驗(yàn)步驟及記錄

35、.樹脂的預(yù)處理取樣品約10g以2NI酸(或1N鹽酸)及1N NaO唯流浸泡，即按酸堿酸堿酸順序 浸泡5次，每次2h,浸泡液體積約為樹脂體積的 23倍。在酸堿互換時(shí)應(yīng)用 200ml去離子水進(jìn) 行洗滌。5次浸泡結(jié)束后用去離子水洗滌至中性。.固體含量的測(cè)定用小燒杯稱取2份約1.0000g的經(jīng)過(guò)預(yù)處理的樹脂樣品，將其中一份放入105110c烘箱中約2個(gè)小時(shí)，烘干至恒重后放入干燥器中冷卻至室溫，稱重，記錄干燥后的樹脂重。.交換容量的測(cè)定將另一份約1.0000g的樣品置于250mia角燒瓶中，用量筒投加 0.5N NaCl溶液100mLM動(dòng)5 分鐘，放置2h后加入1%酚酬:指示劑3滴，用標(biāo)準(zhǔn)0.1N Na

36、OHB準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，至呈微紅色 15 秒不褪，即為終點(diǎn)。記錄 NaO柝準(zhǔn)溶液的濃度及用量。五、實(shí)驗(yàn)原始記錄強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂交換容量測(cè)定原始記錄燒杯1重量W (g)燒杯2重量W (g)樣品1濕樹脂重W(g)樣品2濕樹脂重W (g)干燥后樹脂+燒杯重W(g )NaO嘛準(zhǔn)溶?濃度N ( mol/L )干燥后的樹脂重W(g)NaOHn準(zhǔn)溶液的用量V (ml.)六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理和分析.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算樹脂固體含量。樹脂固體含量=W1 100%W.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算樹脂交換容量。樹脂交換容量:N ?VW,固體含量me/g七、思考題1、測(cè)定強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂交換容量為何用強(qiáng)堿液NaO滴定？2、

37、強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的預(yù)處理的目的是什么？為何要按酸-堿-酸-堿-酸順序浸 泡樹脂？3、寫出本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式。實(shí)驗(yàn)六活性污泥特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深對(duì)活性污泥沉降比，污泥指數(shù)和污泥濃度的理解。（2）掌握活性污泥幾個(gè)主要性能指標(biāo)的測(cè)定和計(jì)算方法。二、實(shí)驗(yàn)原理活性污泥是人工培養(yǎng)的生物絮凝體，它是由好氧微生物及其吸附的有機(jī)物組成的?；钚?污泥具有吸附和分解廢水中的有機(jī)物（也有些可利用無(wú)機(jī)物質(zhì)）的能力，顯示出生物化學(xué)活 性。在生物處理廢水的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)管理中，除用顯微鏡觀察外，下面幾項(xiàng)污泥性質(zhì)是經(jīng)常要測(cè) 定的。這些指標(biāo)反映了污泥的活性，它們與剩余污泥排放量及處理效果等都有密切關(guān)系。污泥沉

38、淀比（SV% 指曝氣池混合液在量筒內(nèi)靜置30分鐘后，所形成沉淀污泥的體積占原混合液的體積百分率。污泥濃度（MLSS 指單位體積曝氣池混合液中所含污泥的干重，即混合液懸浮固體 濃度，單位為 g/L或mg/L。污泥指數(shù)（SVI）污泥容積指數(shù)，指曝氣池混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所占容積，單位為 mL/go SVI值能較好的反映活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能。一般SVI在100左右為宜。SV（%）SVI -（- 10 （mL/g）MLSS污泥灰分一一干污泥經(jīng)灼燒后（600 C）剩下的灰分。污泥灰分灰分質(zhì)量干污泥質(zhì)量100%揮發(fā)性污泥濃度（MLVSS 指單位體積曝氣池混合液中所含揮發(fā)

39、性污泥的干重，即混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，單位為 g/L。MLVSS干污泥質(zhì)量灰分質(zhì)量1001000 (g/L)在一般情況下，MLVSSMLSS勺比值較固定，對(duì)于生活污水處理池的活性污泥混合液，其比值常在0.75左右。三、實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備1、過(guò)濾裝置1套（包括漏斗1個(gè)，漏斗架1個(gè)，燒杯1個(gè)，定量濾紙若干，玻璃棒 1個(gè)）；2、60mrm量瓶 1個(gè)；3、100mLs 筒 1 個(gè)；4、鐐子1把;5、增蝸1個(gè);6、電子分析天平1臺(tái)；7、烘箱1臺(tái)；8、馬弗爐1臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)步驟及記錄1、污泥沉降比（SV%的測(cè)定 將100mLs筒洗凈烘干，采用虹吸法在曝氣池中取混合均勻的泥水混合液100mL （V）,靜置，并同

40、時(shí)開始計(jì)時(shí)；觀察活性污泥凝聚沉淀過(guò)程，并在第 1、2、3、5、10、15、20、30分鐘分別記錄污泥 界面以下的污泥容積； 沉降30分鐘后污泥體積V2與原混合液體積（100mD之比即為污泥沉降比；2 、污泥濃度（MLSS的測(cè)定將定量濾紙置于稱量瓶中放入 105c烘箱中干燥至恒重（約2h）,冷卻至室溫稱量并 記錄W;將該濾紙展開放在漏斗上，將測(cè)定過(guò)污泥沉降比的100mLt筒內(nèi)的污泥連同上清液倒入漏斗，進(jìn)行過(guò)濾，用蒸儲(chǔ)水潤(rùn)洗量筒，潤(rùn)洗液也倒入漏斗；過(guò)濾后，用鐐子將載有污泥的濾紙移入稱量瓶中，再放入烘箱（105 C）中烘干至恒重（約3h）,冷卻至室溫稱量并記錄 W;、活性污泥灰分的測(cè)定瓷塔蝸放在馬弗

41、爐（600 C）中烘干至恒重，冷卻稱重并記錄 W;將經(jīng)過(guò)步驟 后的污泥和濾紙一并放入瓷塔期中，先在普通電爐上加熱碳化，然后放入馬弗爐內(nèi)（600C ）中灼燒40分鐘，取出后放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱重并記錄W;、實(shí)驗(yàn)記錄用表。表1活性污泥靜沉情況記錄靜沉?xí)r間（min）123510152030污泥體積（mL）表2活性污泥性能參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)原始記錄混合液體積VmL靜沉30min后污泥體積 V2mL稱里瓶+濾紙質(zhì)里W1g稱里瓶+濾紙+干污泥質(zhì)里 Wg瓷堪期質(zhì)量Wg濾紙灰分Wg瓷塔蝸+濾紙灰分+污泥灰分質(zhì)量 W4g小組成員使用儀器名稱及型號(hào)五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理和分析.基本參數(shù)整理實(shí)驗(yàn)日期： 混合液來(lái)源：混合液

42、體積：V=mL.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及分析、一 V (1)污泥沉降比(SV% : SV% = 100%V(2)干污泥質(zhì)量W2 Wi (g)(3)污泥濃度(MLSS : MLSS W一W 1000 (g/L)V(4)污泥指數(shù)(SVI)： SVI SV迎 10(mL/g)MLSS(5)繪出100mLt筒中污泥容積隨沉淀時(shí)間的變化曲線(6)污泥灰分質(zhì)量 W4 W3 W5 (g)(7)污泥灰分 W W W 100%W2 W1(8)揮發(fā)性污泥濃度(MLVSS： MLVSS ”2WW4W幽 1000 (g/L)V六實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的活性污泥的性能指標(biāo)，判斷活性污泥的性能。2、活性污泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)有什

43、么意義。3、污泥沉降比和污泥指數(shù)二者有什么區(qū)別和聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)七曝氣設(shè)備清水充氧性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)加深理解曝氣充氧的機(jī)理及影響因素(2)掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能測(cè)定的方法。(3)測(cè)定曝氣設(shè)備的氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)& (20)0二、實(shí)驗(yàn)原理曝氣是人為的通過(guò)一些設(shè)備向水中加速傳遞氧的過(guò)程。常用的曝氣設(shè)備分為機(jī)械曝氣和鼓風(fēng)曝氣兩大類。無(wú)論哪種曝氣設(shè)備，其充氧過(guò)程均屬于傳質(zhì)過(guò)程，氧傳遞機(jī)理為雙膜理論， 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(kuò)散的方式經(jīng)過(guò)氣膜和液膜進(jìn)入液相主體，氧轉(zhuǎn)移的動(dòng)力為氣膜中的氧 分壓梯度和液膜中的氧的濃度梯度，傳遞

44、的阻力存在于氣膜和液膜中，而且主要是存在于液 膜中。曝氣系統(tǒng)的理論充氧能力是指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(20C, 1.01 M05Pa),水中氧濃度為0的條件下，曝氣系統(tǒng)向清水傳輸氧的速率，氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa (20)0它的倒數(shù)單位是時(shí)間，表示將滿池水從溶解氧為0充到飽和值時(shí)所需要的時(shí)間，因此KLa (20)是反映氧傳遞速率的一個(gè)重要指標(biāo)。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(shí)間、水的絮流程度等。在實(shí)驗(yàn)中，這些條件對(duì)充氧性能都有影響，以此需要引入壓力和溫度修正 系數(shù)。氧轉(zhuǎn)移的基本方程式為：dCdtKLa& Cb)Dl AXL V式中dC 液體中溶解氧濃度變化速率，kgO/ (

45、m3h);dt TOC o 1-5 h z Cs液膜處飽和溶解氧濃度，mg/L;Q 液相主體中溶解氧濃度，mg/L;KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，1/h ;dl氧分子在液膜中的擴(kuò)散系數(shù)，m/h ；222A氣放兩相接觸界面面積，m;Xl 液膜厚度，mV 曝氣液體積，m3。由于液膜厚度 Xl及兩相接觸界面面積 A很難確定，因而用氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)Ka值代替。Ka值與溫度、水絮動(dòng)性、氣液接觸面面積等有關(guān)。它指的是在單位傳質(zhì)動(dòng)力下，單位時(shí)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)。整理得到曝氣設(shè)備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa值計(jì)算式，即KLa，ln-0t t0 CsCt TOC o 1-5 h z 式中G 曝

46、氣池內(nèi)液體飽和溶解氧濃度，mg/L;Co曝氣初始時(shí)，曝氣池內(nèi)溶解氧濃度(一般取t=0時(shí)，Co=0mg/L), mg/L;C t時(shí)刻曝氣池內(nèi)溶液溶解氧濃度，mg/L;t 、10曝氣時(shí)間，min。曝氣設(shè)備充氧性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)，主要有是間歇非穩(wěn)態(tài)法和連續(xù)穩(wěn)態(tài)法兩種。目前常用的是 間歇式非穩(wěn)態(tài)法，即向池內(nèi)注滿所需水后，將待曝氣的水用無(wú)水亞硫酸鈉為脫氧劑，氯化鉆 為催化劑，脫氧至溶解氧值為0后開始曝氣，溶解氧濃度逐漸升高，曝氣后每隔一定時(shí)間t測(cè)定水中溶解氧濃度。水中溶解氧濃度 C為時(shí)間t的函數(shù)，通過(guò)計(jì)算公式計(jì)算 Ka值，也可以Cs C0以ln 0為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)，繪制直線，通過(guò)圖解法求得直線斜率即為KL

47、a值。Cs Ct三、主要的實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備1、無(wú)水亞硫酸鈉；2、氯化鉆(CoCl2?6HO);3、1000mLs 筒；4、水桶；5、電子天平；6、曝氣裝置；7、溶氧儀。四、步驟及記錄1、用1000mL量筒量取5L自來(lái)水至水桶內(nèi)，記錄體積V (L);2、用溶氧儀測(cè)定水中的溶解氧濃度，記錄DO(mg/L)3、計(jì)算加藥量：桶內(nèi)溶解氧含量：G DO V(g)1000脫氧劑投加量(無(wú)水亞硫酸鈉)根據(jù)反應(yīng)方程式2Na2SO3 O2 2Na2SO4 ,投加量 g (1.11.5) 8 G (g)(結(jié)晶水亞硫酸鈉)根據(jù)反應(yīng)方程式2Na2SO3 7H 2O O2 2NazSO4+14件O,投加量 g (1.1

48、 1.5) 16 G (g)其中1.11.5值為脫氧完全而取的系數(shù)。催化劑的投加量(氯化鉆)：投加濃度為1.6mg/L。4、將脫氧劑和催化劑一并投入水中，用玻璃棒輕輕攪拌，同時(shí)測(cè)定水中溶解氧濃度，當(dāng)溶解氧值降為0時(shí)，打開曝氣裝置開始曝氣，并同時(shí)開始計(jì)時(shí)。5、每隔1min (前三個(gè)間隔)和 0.5min (后幾個(gè)間隔)測(cè)定池內(nèi)溶解氧值，直至池內(nèi)溶 解氧值不再增長(zhǎng)(飽和)為止。隨后關(guān)閉曝氣裝置。6、記錄數(shù)據(jù)清水曝氣充氧實(shí)驗(yàn)記錄表水樣體積L水溫TC初始溶解氧濃度Cmg/L飽和溶解氧CSmg/L氯化鉆用量g無(wú)水亞硫酸鈉用量g儀器名稱及型號(hào)測(cè)量時(shí)間t (min)1233.544.555.566.5溶解氧

49、濃度C(mg/L)測(cè)量時(shí)間t (min)77.588.599.51010.511溶解氧濃度C(mg/L)實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)小組成員五、數(shù)據(jù)結(jié)果整理(1)計(jì)算氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa通過(guò)公式計(jì)算Ka值氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)&計(jì)算t-t0(min)C mg/LCs-C(mg/L)CsCs CtCs ln Cs Ct1t t0Ka ( T)C C 以ln0為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)，繪制直線，通過(guò)圖解法求得直線斜率即為KaCs Ct值?？梢栽嚤容^兩種方法獲得的KLa值有什么不同。(2)計(jì)算溫度修正系數(shù) K,根據(jù)KLa (T),求氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) 降(20)K1.024(20T)K KLa (T)1.024(2 ( t)(

50、3)曝氣裝置的充氧能力E3、El K La(20)Cs kgO2/ (hm)(4)動(dòng)力效率EpElEp kg/ (kw h) N式中N理論功率。(5)氧利用率EaEaEL V 100%Q 0.28式中V曝氣池體積，m5;Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣量,Qb Pb TaTb Pa式中 Pa1atmTa293T六思考題1、曝氣充氧原理及其影響因素是什么？2、溫度修正、壓力修正系數(shù)的意義如何3、氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa的意義是什么？實(shí)驗(yàn)八 折點(diǎn)加氯消毒實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1 ）掌握折點(diǎn)加氯消毒的實(shí)驗(yàn)技術(shù)；（ 2 ） 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探討某含氨氮水樣與不同氯量接觸一定時(shí)間的情況下， 水中游離性余氯、化合性余氯及總余氯與投氯

51、量之間的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理水中加氯作用主要有三個(gè)方面：（ 1 ）原水中不含氨氮時(shí)，向水中投加氯能夠生成次氯酸和次氯酸根，反應(yīng)式如下：_ _ _ _ _ -Cl2 H2O HOCl - H Cl_ _ _ _ _HOCl - H OCl次氯酸和次氯酸根均有消毒作用，但前者消毒效果較好。 HOCl 是中性分子，可以擴(kuò)散倒細(xì)菌內(nèi)部破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)，妨礙細(xì)菌的新陳代謝，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。水中的HOCl和OCl稱為游離性氯。（ 2 ）當(dāng)水中含有氨氮時(shí)，加氯后生成次氯酸和氯胺，反應(yīng)式如下：Cl 2H 2OHOCl - H ClNH 3 HOCl NH 2Cl H 2ONH 2Cl HOCl NHCl 2 H2

52、ONHCl 2 HOCl NCl3 H2O次氯酸和氯胺均有消毒作用，次氯酸、一氯胺、二氯胺和三氯胺（又名三氯化氮）在水中均可能存在，它們?cè)谄胶鉅顟B(tài)下的含量比例取決于氨氮的相對(duì)濃度、pH值和溫度。當(dāng)pH78時(shí)，3mol氯與1mol氨氮作用生成1mol三氯胺，氯與氨氮（以 N計(jì)）的重量比 為大于10 ： 1，并出現(xiàn)游離氯，同時(shí)隨著投氯量的不斷增加，水中游離氯越來(lái)越多。水中有氯胺時(shí)，依靠水解生成次氯酸起消毒作用，消毒作用比較緩慢，接觸時(shí)間不能小于 2h。水中的NHCl、NHC2, NC13稱為化合性氯?；闲月认拘Ч蝗缬坞x性氯。（ 3 ）氯還能與水中的含碳物質(zhì)，鐵、錳、硫化氫及藻類起氧化作用。水

53、中含有氨氮和其他消耗氯的物質(zhì)時(shí)，投氯量與余氯量的關(guān)系可以參見(jiàn)折點(diǎn)加氯曲線。O A加氯量(mg/L)圖8-1折點(diǎn)加氯曲線QAa,投氯量太少，氯完全被消耗，余氯量為0。AB段，余氯主要為一氯胺。一氯胺與次氯酸作用，部分生成二氯胺，部分產(chǎn)生下面反應(yīng)：NH2Cl HQCl N2 3HCl H2QBC段，一氯胺和余氯均逐漸減少，二氯胺逐漸增加。C點(diǎn)，余氯值最少，稱為折點(diǎn)。CD炎，C點(diǎn)后出現(xiàn)三氯胺和游離性氯，隨著加氯量的增加游離性余氯越來(lái)越多。按大于折點(diǎn)的量來(lái)投加氯稱為折點(diǎn)加氯。其有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是可以去除水中大多數(shù)產(chǎn)生 臭和味的物質(zhì)，二是有游離性余氯，消毒效果好。本實(shí)驗(yàn)采用 N,N-二乙基-1,4-苯二月

54、堂(DPD滴定法來(lái)測(cè)定水中的游離氯和總氯。游離氯測(cè)定的原理是在pH為6.2-6.5條件下，游離氯與 DPD&成紅色化合物，用硫酸亞鐵錢標(biāo)準(zhǔn)溶 液滴定至紅色消失。 總氯測(cè)定的原理是在 pH為6.2-6.5條件下，存在過(guò)量碘化鉀時(shí)， 單質(zhì)氯、 次氯酸、次氯酸鹽和氯胺與DPD反應(yīng)生成紅色化合物，用硫酸亞鐵錢標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色消失。本測(cè)定方法的檢出限(以 Cl2計(jì))為0.02mg/L ,測(cè)定范圍(以 Cl2計(jì))為0.085.0mg/L 。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及試劑1、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備20L水桶1個(gè)；50mL比色管若干；10mL酸式滴定管1支；1000mL燒杯 12 個(gè)；250mL錐形瓶若干；溫度計(jì)1支；5mL

55、移液管，1個(gè)；2mL移液管，1個(gè)；1mL移液管，1個(gè)；50mL和100mL胖肚移液管，各1個(gè);(11)洗耳球，2個(gè)；1000mL容量瓶1個(gè)。2、試劑1麻度氨氮溶液100mL1%K 氮溶液 100mL(3)約1% (以有效率氯含量計(jì))濃度次氯酸鈉溶液100mL(4)碘化鉀(AR)固體；(5)緩沖溶液(pH=6.5) 500mL;1g/L DPD 溶?夜 200mL2.5g/L硫代乙酰胺溶液50mL2.8mmol/L硫酸亞鐵錢溶液 1L3、水樣取自來(lái)水20L,加入1%t度氨氮2mL,混勻，即為實(shí)驗(yàn)用水，其氨氮含量約為1mg/L。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)量原水水溫2、水樣配置分別取1000mL原水置于12

56、個(gè)1000mL燒杯中。投加約1麻度的次氯酸鈉溶液，投加量分別為0、0.2、0.5、0.8、1.0、1.4、1.8、2.0、2.2、2.5、3.0、3.5mL,計(jì)算每個(gè)燒杯中的加氯量(mg/L)。用玻璃棒快速攪拌，混勻，靜置 2h。2h后測(cè)定水樣中的游離氯、化合氯和總余氯的量。3、余氯的測(cè)定游離氯的測(cè)定 取燒杯中100mL水樣放入250mL錐形瓶中，立即加入 10mL緩沖溶液， 5mLDP的液，迅速混合，立即用硫酸亞鐵錢溶液滴定至無(wú)色，記錄硫酸亞鐵俊溶液用量A?？偮鹊臏y(cè)定取燒杯中100mL水樣放入250mL錐形瓶中，加入1g左右的碘化鉀固體， 加入10mL緩沖溶液，5mLDPDm夜，迅速混合，靜

57、置2min后，用硫酸亞鐵錢溶液滴定至無(wú)色， 2分鐘內(nèi)如還有紅色出現(xiàn)，則再滴定至無(wú)色，記錄硫酸亞鐵俊溶液用量B。取燒杯中100mL水樣放入250mL錐形瓶中，加入1mL硫代乙酰胺，加入10mL緩沖溶液， 5mLDPDt液，迅速混合，靜置 2min后，用硫酸亞鐵錢溶液滴定至無(wú)色，記錄硫酸亞鐵俊溶 液用量C。注意：如果100mL水樣中含氯量超過(guò)測(cè)定范圍，則水樣應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)稀釋。4、次氯酸鈉溶液含氯量的測(cè)定用移液管移取1.0mL的約1%濃度的次氯酸鈉溶液與 1000mL容量瓶中，加蒸儲(chǔ)水定容至 刻度線，蓋塞，顛倒搖勻。準(zhǔn)確吸取50mL稀釋后的次氯酸鈉溶液于 250mL三角燒瓶中，加入 50mL蒸儲(chǔ)水稀釋

58、，加入1g左右的碘化鉀固體，加入10m沖溶液，5mLDP解液，迅速混合， 靜置2min后，用硫酸亞鐵錢溶液滴定至無(wú)色，2分鐘內(nèi)如還有紅色出現(xiàn)，則再滴定至無(wú)色，記錄硫酸亞鐵俊溶液用量 V。C-V次氯酸鈉溶液含氯量=硫鍍 70.91 2000 mg/LV待測(cè)水樣五、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)原始記錄表實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)原水溫度C次氯酸鈉含氯量mg/L氨氮含量1 mg/L硫酸亞鐵俊濃度mmol/L水樣編號(hào)123456789101112次氯酸鈉溶液投加量，mL00.20.50.81.01.41.82.02.22.53.03.5加氯量，mg/L滴定 結(jié)果mLABC余氯 量 mg/L總余氯D 。硫酸亞鐵錢（B C

59、） 70 91D7 0.91V待測(cè)水樣游離性余氯E 。硫酸亞鐵錢（A C） 70 91E7 0.9 1V待測(cè)水樣化合性余氯F D E儀器名稱及型號(hào)實(shí)驗(yàn)小組成員六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理和分析.根據(jù)余氯的計(jì)算結(jié)果，繪制游離性余氯、化合性余氯和總余氯與加氯量間的關(guān)系，即折點(diǎn)加氯曲線。.討論采用折點(diǎn)加氯，加氯量應(yīng)為多少。七、思考題.水中含有氨氮時(shí)，加氯量與余氯量關(guān)系曲線中為什么會(huì)出現(xiàn)折點(diǎn)？.有哪些因素影響加氯量？附錄1紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的使用說(shuō)明一、分光光度計(jì)的基本參數(shù) TOC o 1-5 h z 型號(hào)：T6新世紀(jì)A .波長(zhǎng)范圍：190 1100nm卜波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：*0nm嵬中波長(zhǎng)重現(xiàn)性：w 0.2nm,光度重

60、復(fù)性： 0.15% T雜散光： 0.05% H220nm NaI , 340nmNaNO）光譜帶寬：2.0nm噪聲：iG.001A （500nm,開機(jī)預(yù)熱半小時(shí)后）測(cè)光方式：吸光度、透過(guò)率、反射率、樣品能量、參比能量光度范圍：-0.3A 3A檢測(cè)器：硅光電池二、分光光度計(jì)的使用（1）儀器使用前的設(shè)置打開儀器側(cè)面的電源開關(guān)，儀器開始初始化，約3分鐘初始化完成。一般儀器需開機(jī)預(yù)熱15分鐘后進(jìn)行后續(xù)測(cè)量。在主菜單界面選擇光恒測(cè)量 廓認(rèn)） ,按ENTER1,進(jìn)入光度測(cè)量界面， 按|START/STOP 鍵進(jìn)入樣品測(cè)定界面。設(shè)定波長(zhǎng)。按|goto入|鍵,通過(guò)數(shù)字鍵輸入所需的波長(zhǎng)，按ENTER健確認(rèn)。按S