觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件

水污染控制工程

實(shí)驗(yàn)講義南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院水污染控制工程

實(shí)驗(yàn)講義南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)1實(shí)驗(yàn)一混凝實(shí)驗(yàn)一、目的通過混凝實(shí)驗(yàn)，觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果，不僅可以選擇投加藥劑種類，數(shù)量，還可確定其它混凝最佳條件。

實(shí)驗(yàn)一混凝實(shí)驗(yàn)一、目的2二、原理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，俗稱礬花。直徑較大且較密實(shí)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。二、原理3三、設(shè)備及用具1.TS6程控混凝試驗(yàn)攪拌儀一臺。2.洗耳球1個，配合移液管移藥用。3.10mL移液管1根。4.1000mL量筒1個，量原水體積。5.2mg/mL（Al2O3計）濃度硫酸鋁（或其它混凝劑）溶液1瓶。6.PHS-2型酸度計1臺。7.HACH2100N濁度儀1臺。三、設(shè)備及用具4四、內(nèi)容與步驟1.測原水濁度及Ph值。2.用1000mL量筒量取6個水樣置于攪拌燒杯中。3.將測溫探頭放入儀器旁邊盛水燒杯中。4.將第一組水樣置于攪拌機(jī)中，啟動儀器，編程序（快速攪拌800rpm、1min、加藥；中速攪拌150rpm、10min；慢速攪拌50rpm、10min；靜沉30min）。四、內(nèi)容與步驟55.用移液管向1至6號加藥管中分別加入1、2、3、4、5、6mL混凝劑。6.運(yùn)行程序，注意觀察并記錄礬花形成、沉淀的過程，礬花外觀、大小、密實(shí)程度等，并記入表格中。7.程序運(yùn)行結(jié)束后，由上部取樣口取杯中上清液約100mL（測濁度、pH即可），置于六個洗凈的100mL燒杯中，測濁度及pH并記入表中。5.用移液管向1至6號加藥管中分別加入1、2、3、4、5、65.用移液管向1至6號加藥管中分別加入1、2、3、4、5、6mL混凝劑。6.運(yùn)行程序，注意觀察并記錄礬花形成、沉淀的過程，礬花外觀、大小、密實(shí)程度等，并記入表格中。7.程序運(yùn)行結(jié)束后，由上部取樣口取杯中上清液約100mL（測濁度、pH即可），置于六個洗凈的100mL燒杯中，測濁度及pH并記入表中。5.用移液管向1至6號加藥管中分別加入1、2、3、4、5、7六、成果整理六、成果整理8以投藥量為橫坐標(biāo)，以剩余濁度為縱坐標(biāo)，繪制投藥量-剩余濁度曲線，從曲線上可求得不大于某一剩余濁度的最佳投藥量值。以投藥量為橫坐標(biāo)，以剩余濁度為縱坐標(biāo)，繪制9七、思考題1.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，簡述影響混凝的幾個主要因素。2.為什么最大投藥量時，混凝效果不一定好。3.參考本實(shí)驗(yàn)步驟，編寫出測定最佳pH值實(shí)驗(yàn)過程。

七、思考題10實(shí)驗(yàn)二沉淀實(shí)驗(yàn)

一、目的通過沉淀實(shí)驗(yàn)，熟悉沉淀類型及各自特點(diǎn)，掌握沉淀曲線測試與繪制方法。實(shí)驗(yàn)二沉淀實(shí)驗(yàn)一、目的11二、原理濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀，其特點(diǎn)是靜沉過程中顆?；ゲ桓蓴_、等速下沉，其沉速在層流區(qū)符合Stokes(斯篤克斯)公式。懸浮物濃度不太高，一般在600~700mg/L以下的絮狀顆粒的沉淀屬于絮凝沉淀，沉淀過程中由于顆粒相互碰撞，凝聚變大，沉速不斷加大，因此顆粒沉速實(shí)際上是一變速。濃度大于某值的高濃度水，顆粒的下沉均表現(xiàn)為渾濁液面的整體下沉。這與自由沉淀、絮凝沉淀完全不同，后兩者研究的都是一個顆粒沉淀時的運(yùn)動變化特點(diǎn)，（考慮的是懸浮物個體），而對成層沉淀的研究卻是針對懸浮物整體，即整個渾液面的沉淀變化過程。成層沉淀時顆粒間相互位置保持不變，顆粒下沉速度即為渾液面等速下沉速度。二、原理12該速度與原水濃度、懸浮物性質(zhì)等有關(guān)而與沉淀深度無關(guān)。但沉淀有效水深影響變濃區(qū)沉速和壓縮區(qū)壓實(shí)程度。為了研究濃縮，提供從濃縮角度設(shè)計澄清濃縮池所必需的參數(shù)，應(yīng)考慮沉降柱的有效水深。此外，高濃度水沉淀過程中，器壁效應(yīng)更為突出，為了能真實(shí)地反映客觀實(shí)際狀態(tài)，沉淀柱直徑一般要≥200mm，而且柱內(nèi)還應(yīng)裝有慢速攪拌裝置，以消除器壁效應(yīng)和模擬沉淀池內(nèi)刮泥機(jī)的作用。該速度與原水濃度、懸浮物性質(zhì)等有關(guān)而與沉淀深度無關(guān)。但13三.試驗(yàn)設(shè)備材料

1.沉淀用有機(jī)玻璃柱，內(nèi)徑d=150mm，高H=1600mm，內(nèi)設(shè)攪拌裝置轉(zhuǎn)速1rpm，上設(shè)溢流管、取樣口、進(jìn)水管及放空管；2.配水系統(tǒng)一套（每套系統(tǒng)為兩套沉淀裝置供水），包括小車、污泥泵、水箱等；3.計量水深用標(biāo)尺、計時用秒表；4.懸浮物定量分析用電子天平、定量濾紙、稱量瓶、烘箱、抽濾裝置、干燥器等裝置；5.取樣用100ml比色管、100ml量筒、瓷盤等。三.試驗(yàn)設(shè)備材料14四試驗(yàn)方法和步驟

1.檢查沉淀裝置連接情況、保證各個閥門完全閉合；各種用具是否齊全。2.打開閥門1、3，水泵接電，使水箱中污水在自循環(huán)條件下混合均勻；取水箱水樣測懸浮物濃度C0。3.啟動攪拌器控制轉(zhuǎn)速為1rpm；打開閥門2、4，慢速關(guān)小閥門3，使沉淀柱進(jìn)水速度均勻；待沉淀柱水位達(dá)到溢流管時依次關(guān)閉閥門2、4，并開始記錄時間。4.在開始后0、5、10、20、30、60min時分別在1號取樣口取樣100ml，測懸浮物濃度。同時觀察懸浮顆粒沉淀特點(diǎn)、現(xiàn)象。

四試驗(yàn)方法和步驟155.懸浮物測定方法：1將定量濾紙置于稱量瓶內(nèi)烘至恒重W1；2將抽濾水樣后濾紙放入稱量瓶中，烘至恒重W2；3懸浮物濃度

5.懸浮物測定方法：1將定量濾紙置于稱量瓶內(nèi)烘至恒重W116觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件17五注意事項(xiàng)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(shí)驗(yàn)效果。2．取樣時，先排除管中積水而后取樣（排出20ml左右），每次取樣100mL。五注意事項(xiàng)18六實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1.在格紙上繪制u-p關(guān)系曲線；2.利用圖解法列表，計算不同沉速時懸浮物去除率E（記入表3）。試驗(yàn)日期：水樣性質(zhì)及來源：沉淀柱內(nèi)經(jīng)：150mm柱高：H=1600mm有效高度h=1200mm水溫：°C每次取樣體積V=100ml原水懸浮物濃度:C0=mg/六實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理19觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件20觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件21觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件22七思考題1．若按計算不同沉淀時間t的沉淀效率E有何不妥?此時試驗(yàn)方法應(yīng)如何改變。七思考題23實(shí)驗(yàn)三過濾實(shí)驗(yàn)一、目的熟悉普通快濾池過濾、沖洗的工作過程；加深對濾速、沖洗強(qiáng)度、濾層膨脹率、初濾水濁度的變化、沖洗強(qiáng)度與濾層膨脹率關(guān)系以及濾速與清潔濾層水頭損失的關(guān)系的理解；掌握清潔濾料過濾時水頭損失計算方法和水頭損失變化規(guī)律；

實(shí)驗(yàn)三過濾實(shí)驗(yàn)一、目的24二、原理快濾池濾料層能截留粒徑遠(yuǎn)比濾料孔隙小的水中雜質(zhì)，主要通過接觸絮凝作用，其次為篩濾作用和沉淀作用，當(dāng)過濾水頭損失達(dá)到最大允許水頭損失時，濾池需進(jìn)行沖洗。為了保證濾后水質(zhì)和過濾流速，當(dāng)過濾一段時間后需要進(jìn)行反沖洗，使濾層在短時間內(nèi)恢復(fù)截污能力。反沖洗的方式多種多樣，但其原理是一樣的。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便可求出膨脹率：式中：L——沙層膨脹后厚度（cm）；L0——沙層膨脹前厚度（cm）。二、原理式中：L——沙層膨脹后厚度（cm）；L0——沙層膨脹25三、設(shè)備及用具1．過濾裝置1套。2．濁度儀1臺。3．100mL燒杯2個，100ml比色管6個，取水樣測濁度用。4．塑料尺一條。三、設(shè)備及用具26四、內(nèi)容與步驟1.檢查閥門保證所有閥門為全閉。2.打開閥門1、2、3、4、5、8，水泵接電，調(diào)節(jié)進(jìn)口流量6L/min確保溢流口出水。調(diào)整出水口流量計使其分別在0.8L/min、1.0L/min、1.2L/min、1.4L/min、1.6L/min、1.8L/min穩(wěn)定運(yùn)行五分鐘左右，取樣、測量測壓管液位、出水濁度。3.停止過濾，換清水。檢查閥門，確保所有閘門為全閉。關(guān)閉測壓管管夾。

四、內(nèi)容與步驟274.量出濾層厚度L0。5.打開閥門1、3、4、6、7，水泵接電。慢慢打開閥門4，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量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L1,測反沖洗出水濁度。繼續(xù)調(diào)節(jié)閥門4，變化反沖洗流量，按以上步驟記錄反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度L2、L3（注意不能使濾料溢出濾池）。6.停止反沖洗，水泵斷電，關(guān)閉閥門，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。4.量出濾層厚度L0。28五、注意事項(xiàng)1.反沖洗濾柱中的濾料時，不要使進(jìn)水閥門開啟過大，應(yīng)緩慢打開以防濾料沖出柱外。2.反沖洗時，為了準(zhǔn)確地量出沙層的厚度，一定要在沙面穩(wěn)定后再測量。五、注意事項(xiàng)29六、成果整理1.過濾過程1）將過濾時所測流量、測壓管水頭損失填入下表；2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出流速v與水頭損失h的關(guān)系曲線；3）繪制流速與出水濁度關(guān)系圖。六、成果整理30七、思考題1．濾層內(nèi)有空氣泡時對過濾、沖洗有何影響？2．沖洗強(qiáng)度為何不宜過大？七、思考題31觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件32觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件332.反沖洗過程將測量結(jié)果填入下表2.反沖洗過程將測量結(jié)果填入下表34實(shí)驗(yàn)四靜態(tài)活性炭吸附實(shí)驗(yàn)一、目的通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解活性炭的吸附工藝及性能，并熟悉整個實(shí)驗(yàn)過程的操作。掌握用“間歇”法確定活性炭處理污水的設(shè)計參數(shù)的方法。實(shí)驗(yàn)四靜態(tài)活性炭吸附實(shí)驗(yàn)一、目的35二、原理活性炭吸附是去除溶解性有機(jī)物的主要手段，其吸附過程可用吸附等溫線表示，在連續(xù)流吸附過程中形成一向前遷移的吸附帶。二、原理36三、設(shè)備及用具1．500mL三角燒杯6個；2．搖床；3．烘箱；4．752分光光度計，玻璃器皿，濾紙等；5．活性炭。

三、設(shè)備及用具37四、內(nèi)容與步驟1.自配染料污水。2.將粉末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。（以上步驟由教師完成）3.在六個500mL的三角燒瓶中發(fā)別投加0、50、100、150、200、250mg粉末活性炭。4.在每個三角燒瓶中投加同體積（300mL）自配污水。5.測定水溫，將三角燒瓶放在搖床上振蕩40min。6.過濾各三角燒瓶中的污水，在波長460nm處測定其吸光度值，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線查出C。

四、內(nèi)容與步驟38五、成果整理1.記錄實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)日期

年

月

日溫度

℃震蕩時間

min水樣體積

ml五、成果整理392.各三角燒杯中水樣過濾后ABSi測定結(jié)果

2.各三角燒杯中水樣過濾后ABSi測定結(jié)果403.以為縱坐標(biāo)，lgC為橫坐標(biāo)繪出Fruendlich吸附等溫線。六、思考題1.吸附等溫線有什么現(xiàn)實(shí)意義，作吸附等溫線時為什么要用粉狀炭？3.以為縱坐標(biāo)，lgC為41觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件42觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件43實(shí)驗(yàn)五動態(tài)活性炭吸附實(shí)驗(yàn)一、目的通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解活性炭的吸附工藝及性能，并熟悉整個實(shí)驗(yàn)過程的操作。掌握用連續(xù)流法確定活性炭處理污水的設(shè)計參數(shù)的方法。實(shí)驗(yàn)五動態(tài)活性炭吸附實(shí)驗(yàn)一、目的44二、原理活性炭吸附是去除溶解性有機(jī)物的主要手段，其吸附過程可用吸附等溫線表示，在連續(xù)流吸附過程中形成一向前遷移的吸附帶。二、原理45三、設(shè)備及用具連續(xù)流活性炭吸附實(shí)驗(yàn)裝置1套（單柱），內(nèi)徑25mm，高度1000mm，炭層高度700mm；752分光光度計；玻璃器皿等。三、設(shè)備及用具46四、內(nèi)容與步驟1.熟悉動態(tài)活性炭吸附裝置。2.測自配污水吸光度。3.以2L/h（20rpm）的流量按降流方式進(jìn)行單柱實(shí)驗(yàn)（運(yùn)行時炭層不應(yīng)有空氣泡）。運(yùn)行30min，每隔5min取樣測出水吸光度。4.改變流量分別以3.0L/h（30rpm）、4.0L/h（40rpm）、5.0L/h（50rpm）、6.0L/h（60rpm）的流量運(yùn)行10min，每隔5min取樣測出水吸光度值。四、內(nèi)容與步驟47五、成果整理

1.記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計算吸光度去除率六、思考題

1.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討工作流速的對吸附帶長度、去除效果的影響？2.連續(xù)流的升流式和降流式運(yùn)動方式各有什么特點(diǎn)？五、成果整理48實(shí)驗(yàn)六離子交換除鹽實(shí)驗(yàn)

一、目的了解并掌握離子交換法除鹽實(shí)驗(yàn)裝置的操作方法，加深對復(fù)床除鹽基本理論的理解。

實(shí)驗(yàn)六離子交換除鹽實(shí)驗(yàn)一、目的49二、原理水中各種無機(jī)鹽類經(jīng)電離生成陽離子及陰離子，經(jīng)過氫型離子交換樹脂時，水中的陽離子被氫離子所取代，形成酸性水，酸性水經(jīng)過氫氧型離子交換樹脂時，水中的陰離子被氫氧根離子所取代，進(jìn)入水中的氫離子與氫氧根離子組成水分予(H2O)，從而達(dá)到去除水中無機(jī)鹽類的目的。水中所含陰、陽離子的多少，直接影響了溶液的導(dǎo)電性能，經(jīng)過離子交換樹脂處理的水中，因離子很少，導(dǎo)電率很小，電阻值很大。生產(chǎn)上常以水的電導(dǎo)率控制離子交換后的水質(zhì)。氫型樹脂失效后，用鹽酸(HCl)或硫酸(H2S04)再生，氫氧型樹脂失效后用燒堿(NaOH)液再生。二、原理50三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料1．除鹽裝置1套；2．PHS-25型酸度計1臺；3．DDS—307型電導(dǎo)率儀1臺；4．100mL燒杯2個；5．溫度計1個。6.3%HCl、5%NaOH溶液。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料51觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件52四、內(nèi)容與步驟1.熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，搞清楚每條管路，每個閥門的作用，保證所有閥門為全閉。測原水溫度、電導(dǎo)率及pH值。2.打開1、3、5、7﹟閥門，將蠕動泵進(jìn)水口投入清水池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到20rpm，反洗陽床5分鐘（此步驟最好用陰床出水），停泵，關(guān)閉所有閥門。先打開5、7﹟閥門，再慢慢打開6﹟閥門使水流出，直到陽床中的液面高出樹脂層15cm為止，關(guān)閉所有閥門。3.打開1、2、5、6﹟閥門，將蠕動泵進(jìn)水口投入酸池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到20rpm，使3%的HCl溶液流過陽床，進(jìn)行陽床再生。20分鐘后停止進(jìn)水，保持閥門開閉不變。四、內(nèi)容與步驟534.將蠕動泵進(jìn)水口投入進(jìn)水池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到50rpm，用清水淋洗陽床。測6﹟閥門出水pH，直到pH為2.5-4之間為止。停泵，關(guān)閉6﹟閥門。5.打開11、12、15﹟閥門，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到10rpm，反洗陰床5分鐘，停泵，關(guān)閉11﹟閥門。慢慢打開13﹟閥門使水流出，直到陰床中的液面高出樹脂層15cm為止，關(guān)閉所有閥門。6.打開1、3、10、8、12、13﹟閥門，將蠕動泵進(jìn)水口投入堿池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到20rpm，使5%的NaOH溶液流過陰床，進(jìn)行陰床再生。20分鐘后停止進(jìn)水，關(guān)閉所有閥門。打開閥門1、3、6用原水清洗管路，然后再關(guān)閉所有閥門。4.將蠕動泵進(jìn)水口投入進(jìn)水池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到50rpm，547.打開1、2、5、10、8、12、14閥門，將蠕動泵進(jìn)水口投入進(jìn)水池，保持蠕動泵轉(zhuǎn)速20rpm不變淋洗陰床15min。調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到120rpm，測14﹟閥門出水，直到出水電導(dǎo)率小于200μS/cm。8.開始除鹽實(shí)驗(yàn)。保持閥門開啟順序不變，調(diào)整蠕動泵轉(zhuǎn)速分別為70、90rpm，每種轉(zhuǎn)速運(yùn)行5分鐘，測14﹟閥出水電導(dǎo)率及pH。9.結(jié)束實(shí)驗(yàn)。注意：步驟6、7之間由于管路內(nèi)有堿液，應(yīng)打開閥門1、3、6用原水清洗管路。7.打開1、2、5、10、8、12、14閥門，將蠕動泵進(jìn)水55五、成果整理1、把實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)填入下表查蠕動泵轉(zhuǎn)速—流量圖求得蠕動泵轉(zhuǎn)速分別為20、40、50、70、90、120rpm時流量，并根據(jù)，s=π.r2（r=0.0125m為交換柱內(nèi)徑）求得交換柱水流速度。五、成果整理56觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件57六、思考題1．水流流速對離子交換運(yùn)行結(jié)果的影響。2．強(qiáng)堿陰離子交換床為何一般都設(shè)置在強(qiáng)酸陽離子交換床的后面。3.試述離子交換柱再生效果的影響因素。六、思考題58觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果課件59實(shí)驗(yàn)七氣浮試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夂驼莆諝飧羲椒ǖ脑砑捌涔に嚵鞒塘私鈿飧》ㄔO(shè)計參數(shù)，掌握最佳反應(yīng)條件實(shí)驗(yàn)七氣浮試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0二、原理

氣浮法就是使空氣以微小氣泡的形式出現(xiàn)于水中并慢慢自下而上地上升，在上升過程中，氣泡與水中污染物質(zhì)接觸，并把污染物質(zhì)黏附于氣泡上（或氣泡附于污染物上），從而形成密度小于水的氣水結(jié)合物浮升到水面，使污染物質(zhì)從水中分離出去。

二、原理61三、設(shè)備及用具接觸氣浮反應(yīng)器TA2—I程控混凝試驗(yàn)攪拌儀一臺攪拌槳一個10ml移液管1根1000ml量筒1個10mg/ml聚合氯化鋁溶液1瓶HACH2100N濁度儀一臺三、設(shè)備及用具62四、內(nèi)容與步驟測量并記錄原水濁度。用1000ml量筒量取2L原水置于反應(yīng)器中，蓋好攪拌槳。啟動程控攪拌儀，編程序（快速攪拌500rpm、0.5min；一級反應(yīng)155rpm、3min；二級反應(yīng)47rpm、3min；進(jìn)溶氣水20rpm、1min；靜置0rpm、5min）并儲存。用移液管向反應(yīng)器中加入4ml聚合氯化鋁溶液。運(yùn)行程序，在進(jìn)溶氣水階段擰開閥門，使溶氣水均勻地進(jìn)入反應(yīng)器（速度400ml/min），分別設(shè)計進(jìn)水量為0、5%、10%、15%（即進(jìn)水時間分別為0、15、30、45S）注意觀察絮體形成、并大、上升的過程。6.程序運(yùn)行結(jié)束后，由取樣口取樣測量出水濁度，并記入表中。

四、內(nèi)容與步驟63五、注意事項(xiàng)取原水及混凝劑時，在量取之前要先攪拌均勻進(jìn)溶氣水時