环境工程学实验补充资料.ppt

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1、YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY环境工程学设计实验资料环境工程学设计实验资料主讲：周邦智主讲：周邦智E-mail:zxzlx_E-mail:zxzlx_化学化工学院化学化工学院YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY混凝实验混凝实验一、实验目的一、实验目的（1 1）观察混凝现象及过程，加深对混凝理论的）观察混凝现象及过程，加深对混凝理论的理解；理解；（2 2）选择和确定最佳混凝工艺条件；）选择和确定最佳混凝工艺条件；（3 3）了解影响混凝条件的相关因素。）了解影响混凝

2、条件的相关因素。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY二、实验内容二、实验内容1.1.熟悉搅拌机、浊度计和熟悉搅拌机、浊度计和pHpH计的使用。计的使用。2.2.测定原水样的浊度、测定原水样的浊度、pHpH值和水温。值和水温。（原水样取（原水样取自十字河水）。自十字河水）。3.3.确定混凝剂的最小和最佳投加量。确定混凝剂的最小和最佳投加量。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY二、实验原理二、实验原理 水中的胶体颗粒，主要是带负电的黏土颗粒。水中的胶体颗粒，主要是带负电的

3、黏土颗粒。胶体间的静电斥力，胶粒的布朗运动及胶体表面的胶体间的静电斥力，胶粒的布朗运动及胶体表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，三者中以静电水化作用，使胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大。因此，胶体颗粒靠自然沉淀是不能斥力影响最大。因此，胶体颗粒靠自然沉淀是不能除去的。向水中加入混凝剂能提供大量的正离子，除去的。向水中加入混凝剂能提供大量的正离子，压缩胶团的扩散层，使压缩胶团的扩散层，使电位降低，静电斥力减电位降低，静电斥力减少。此时，布朗运动由稳定因素转变为不稳定因少。此时，布朗运动由稳定因素转变为不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚。素，也有利于胶粒的吸附凝聚。YANGTZE N

4、ORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY水化胶中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性和水化胶中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性和较高黏度，把这些分子排挤出去需要克服特殊阻较高黏度，把这些分子排挤出去需要克服特殊阻力，阻碍胶体直接接触。有些水化膜的存在决定于力，阻碍胶体直接接触。有些水化膜的存在决定于双电层状态投加混凝剂降低双电层状态投加混凝剂降低电位，有可能使水化电位，有可能使水化作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质或直接作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水分中的高分子物质一般具有链状结构，在胶加入水分中的高分子物质一般具有链状结构，在

5、胶粒与胶粒之间起吸附架桥作用。即使粒与胶粒之间起吸附架桥作用。即使电位没有降电位没有降低或降低不多，胶粒不能相互接触，通过高分子链低或降低不多，胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附胶粒，也能形成絮凝体。状物吸附胶粒，也能形成絮凝体。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指标是搅拌强度和搅拌时间。指标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度：常用速度梯度搅拌强度：常用速度梯度G来表示。在混合阶段，要来表示。在混合阶段，要求混凝剂与废水迅速均匀的混合，要求

6、求混凝剂与废水迅速均匀的混合，要求G在在500-1000s-1，搅拌时间，搅拌时间t应在应在10-30s。而反应阶段既要创。而反应阶段既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会成长机会，又要防止生成的絮体被打碎，因此搅拌强又要防止生成的絮体被打碎，因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相度要逐渐减小，而反应时间要长，相应应G和和t值分别应值分别应在在20-70s-1和和15-30min。一般一般Gt值应在值应在104-105之间为宜。之间为宜。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNI

7、VERSITY四、实验设备、仪器及药品（一）实验设备和仪器1、六联搅拌器一台；2、浊度仪一台；3、酸度计一台；4、烧杯1000ml、500ml、200ml各六只；5、烧杯500ml三只；6、移液管1ml、2ml、5ml、10ml各4支；7、注射针筒50ml2支；8、温度计0-100一支。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY六联混凝仪器YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY（二）实验用药品（二）实验用药品1、硫酸铝；、硫酸铝；2、三氯化铁；、三氯化铁；3、盐酸、盐酸10%

8、（质量分数）；（质量分数）；4、氢氧化钠、氢氧化钠10%（质量分数）；（质量分数）；5、聚丙烯酰胺（、聚丙烯酰胺（1mg/L）YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY五、实验操作步骤五、实验操作步骤1 1、混凝剂的确定、混凝剂的确定 在硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺三种混凝剂中，确在硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺三种混凝剂中，确定一种最佳混凝效果的混凝剂。定一种最佳混凝效果的混凝剂。（1 1）确定原水特征，即测定原水的浊度、温度、）确定原水特征，即测定原水的浊度、温度、pHpH值，值，记录在表记录在表1 1中。中。（2 2）用三只）用三只

9、500ml500ml的烧杯，分别取的烧杯，分别取200ml200ml原水，将装有水原水，将装有水样的烧杯置于混凝仪上。样的烧杯置于混凝仪上。（3 3）分别向三只烧杯中加入硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯）分别向三只烧杯中加入硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺，每次加酰胺，每次加1.0ml1.0ml，同时进行搅拌（中速，同时进行搅拌（中速150r/min,5150r/min,5minmin）,直到其中一个出现矾花，这时记录下每个试样中直到其中一个出现矾花，这时记录下每个试样中YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY混凝剂的投加量，并记录在表混凝剂的投

10、加量，并记录在表1 1中。中。（4 4）停止搅拌，静止）停止搅拌，静止10min10min。（5 5）用）用50ml50ml注射针筒抽取上清液，用浊度计测出三个水注射针筒抽取上清液，用浊度计测出三个水样的浊度记录在表样的浊度记录在表1 1中。中。（6 6）根据测得的浊度确定最佳混凝剂。）根据测得的浊度确定最佳混凝剂。2 2、确定混凝剂的最佳用量、确定混凝剂的最佳用量（1 1）用六只）用六只1000ml1000ml烧杯，分别取烧杯，分别取800ml800ml原水，将装有水样原水，将装有水样的烧杯置于混凝仪上。的烧杯置于混凝仪上。（2 2）采用实验）采用实验1 1中选定的最佳混凝剂，按不同的投加量

11、中选定的最佳混凝剂，按不同的投加量（依次按（依次按25%25%100%100%的剂量）分别加入到的剂量）分别加入到800ml800ml原水中，利原水中，利用均分法确定此组实验的用均分法确定此组实验的6 6个水样的混凝剂投加量，记录个水样的混凝剂投加量，记录YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY在表在表2 2中。中。（3)3)启动搅拌器，快速搅拌约启动搅拌器，快速搅拌约300r/min,0.5min,300r/min,0.5min,中速搅拌中速搅拌约约150r/min,5min,150r/min,5min,慢速搅拌约慢速搅拌约70r/

12、min,10min70r/min,10min。（4 4）搅拌过程中，注意观察）搅拌过程中，注意观察“矾花矾花”的形成过程。的形成过程。（5 5）停止搅拌，静止沉淀）停止搅拌，静止沉淀10min10min，然后用，然后用50ml50ml注射针筒分注射针筒分别抽取别抽取6 6个烧杯中的上清液，同时用浊度计测定水的剩余个烧杯中的上清液，同时用浊度计测定水的剩余浊度，记录在表浊度，记录在表2 2中。中。3 3、最佳、最佳pHpH值的影响值的影响（1)1)用六只用六只1000ml1000ml烧杯，分别取烧杯，分别取800ml800ml原水，将装有水样原水，将装有水样的烧杯置于混凝仪上。的烧杯置于混凝仪上

13、。(2)(2)调整原水调整原水pHpH值，用移液管依次向值，用移液管依次向1#1#、2#2#、3#3#装有原水装有原水YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY的烧杯中，分别加入的烧杯中，分别加入2.5ml2.5ml、1.5ml1.5ml、1.0mlHCl1.0mlHCl，再向，再向4#4#、5#5#、6#6#装有原水的烧杯中，分别加入装有原水的烧杯中，分别加入0.2ml0.2ml、0.7ml0.7ml、1.2mlNaOH1.2mlNaOH。（3 3）启动搅拌机，快速搅拌约）启动搅拌机，快速搅拌约300r/min,0.5min300r/

14、min,0.5min，随后，随后停机，从每只烧杯中停机，从每只烧杯中50ml50ml水样，依次用酸度计测定各水样水样，依次用酸度计测定各水样的的pHpH值，记录在表值，记录在表3 3中。中。（4 4）用移液管依次向装有原水烧杯中加入相同剂量的混）用移液管依次向装有原水烧杯中加入相同剂量的混凝剂，投加量照最佳投药量实验中得到出的最佳投加量而凝剂，投加量照最佳投药量实验中得到出的最佳投加量而确定。确定。（5 5）启动搅拌器，快速搅拌约）启动搅拌器，快速搅拌约300r/min,0.5min,300r/min,0.5min,中速搅中速搅拌约拌约150r/min,10min,150r/min,10min

15、,慢速搅拌约慢速搅拌约70r/min,10min70r/min,10min。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY（6 6）静止）静止10min10min，用，用50ml50ml注射针筒抽出烧杯中的上清液注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽三次约（共抽三次约150ml150ml）放入）放入200ml200ml烧杯中，同时用浊度仪烧杯中，同时用浊度仪测定剩余水的浊度，每只水样测三次，记录在表测定剩余水的浊度，每只水样测三次，记录在表3 3中。中。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERS

16、ITY六、实验数据及结果整理六、实验数据及结果整理表表1 原始数据及三种混凝剂浊度测定记录表原始数据及三种混凝剂浊度测定记录表原水混浊度 原水温度原水pH值混凝剂名称 硫酸铝三氯化铁聚丙烯酰胺矾花形成时投混凝剂最佳量/ml剩余浑浊度 111222333均均均YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY表表2某一种混凝剂投加量的最佳选择某一种混凝剂投加量的最佳选择水样编号水样编号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010混凝剂加注混凝剂加注量量/ml/ml剩余浑剩余浑浊度浊度1 12 23 34 4YANGTZE NOR

17、MAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY表表3 3 最佳最佳pHpH值选择值选择 水样编号水样编号1 12 23 34 45 56 610%HCl10%HCl投加量投加量（mlml）10%NaOH10%NaOH投加量投加量（mlml）pHpH值值混凝剂加注量混凝剂加注量（mlml）剩余浑剩余浑浊度浊度1 12 23 3均均YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY七、思考题七、思考题1、根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响、根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝的几个主要因素。

18、混凝的几个主要因素。2、为什么加大药量时，混凝效果不一定好？、为什么加大药量时，混凝效果不一定好？3、pH值有什么影响？值有什么影响？YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY氧传递系数测定实验氧传递系数测定实验一、实验目的：一、实验目的：1 1、了解、了解和和的意义。的意义。2 2、掌握非耗氧生物污水、掌握非耗氧生物污水、值的测定：值的测定：二、实验原理二、实验原理 影响氧转移的主要因素有：影响氧转移的主要因素有：曝气水水质曝气水水质曝曝气水水温气水水温氧分压氧分压气液之间的接触面积和接触气液之间的接触面积和接触时间时间水的紊流程度等

19、。水的紊流程度等。而曝气水的水质对氧转移造成的影响主要表现而曝气水的水质对氧转移造成的影响主要表现在以下两个方面。在以下两个方面。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY（1）由于待曝气充氧的污水中含有各种各样杂质，如表）由于待曝气充氧的污水中含有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定影响，特别是在两活性物质这类两亲分子会集结在气、定影响，特别是在两活性物质这类两亲分子会集结在气、液接触面上，阻碍氧的扩散。相对于清水，污水曝气充氧液接触面上，阻碍氧的扩散

20、。相对于清水，污水曝气充氧得到的氧转移系数得到的氧转移系数KLa会比清水中的氧总转移系数会比清水中的氧总转移系数KLa低低，为此引入修正系数，为此引入修正系数=KLa/KLa;该式是在相同的设备该式是在相同的设备中，在相同条件下数值比较。中，在相同条件下数值比较。（2 2）由于污水中含有大量盐分，它会影响氧在水中的饱）由于污水中含有大量盐分，它会影响氧在水中的饱和度，相对于相同条件的清水而言，污水中氧的饱和度和度，相对于相同条件的清水而言，污水中氧的饱和度CCS S要比清水中的氧饱和度要比清水中的氧饱和度C CS S低，为此引入低，为此引入=C=CS S/C/CS S;YANGTZE NORM

21、AL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY转移速度由下式表示：转移速度由下式表示：dc/dt=KLa(CS-CS)(式中符号同上式中符号同上)本实验采用间歇非稳态实验方法，即在相同条件下按照本实验采用间歇非稳态实验方法，即在相同条件下按照对清水实验的方法，分别对清水和污水（十字河水）进行对清水实验的方法，分别对清水和污水（十字河水）进行充氧实验，利用实验得出的数据应用公式计算出充氧实验，利用实验得出的数据应用公式计算出、值值。因为是对比实验，实验中应严格控制基本实验条件，如。因为是对比实验，实验中应严格控制基本实验条件，如水温、水量、供气量等，以保证数据可靠。

22、水温、水量、供气量等，以保证数据可靠。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY三、实验设备及仪器三、实验设备及仪器自来水或污水自来水或污水鼓风机鼓风机曝曝气气筒筒YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY（1）实验装置：有鼓风机、转子流量计、曝气筒等；）实验装置：有鼓风机、转子流量计、曝气筒等；（2）温度计、秒表；）温度计、秒表；（3）碘量法测定溶解氧时所需的药品及仪器；）碘量法测定溶解氧时所需的药品及仪器；（4）实验水样（十字河水和自来水）实验水样（十字河水和自来水）四、实验

23、试剂四、实验试剂（1）脱氧剂：无水亚硫酸钠；）脱氧剂：无水亚硫酸钠；（2）催化剂：氯化钴（）催化剂：氯化钴（0.1mg/L）（3）针筒）针筒50ml。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY五、实验步骤及记录五、实验步骤及记录1、分别将待曝气污水和清水注入曝气筒，水位相同；、分别将待曝气污水和清水注入曝气筒，水位相同；2、分别从两个曝气筒取样测溶液溶解氧浓度，计算脱氧、分别从两个曝气筒取样测溶液溶解氧浓度，计算脱氧剂无水亚硫酸钠和催化剂氯化钴的投加量，计算公式：剂无水亚硫酸钠和催化剂氯化钴的投加量，计算公式：2Na2SO3+O2=2N

24、a2SO4;由化学方程式可得亚硫酸钠的用由化学方程式可得亚硫酸钠的用量：量：g=(1.11.5)G8(mg/L);G:水中含氧量水中含氧量mg/L3、氯化钴的用量、氯化钴的用量=0.1V（mg）;V:水的总体积水的总体积L。4、将所得脱氧剂用温水化开，加入曝气筒中，并加入计、将所得脱氧剂用温水化开，加入曝气筒中，并加入计算好的催化剂，充分混合，反应大约算好的催化剂，充分混合，反应大约10min。5、待曝气筒内溶解氧降至、待曝气筒内溶解氧降至0后，打开鼓风机，调节气量后，打开鼓风机，调节气量YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY同时向

25、两个曝气筒曝气，并开始计时，当时间为同时向两个曝气筒曝气，并开始计时，当时间为1、2、3、4、5、7、9、11取样测定溶解氧浓度，直到溶取样测定溶解氧浓度，直到溶液中溶解氧浓度稳定（饱和）为止，并将清水中饱和值记液中溶解氧浓度稳定（饱和）为止，并将清水中饱和值记为为CS及污水中的饱和值记为及污水中的饱和值记为CS。（5）记录数据至表）记录数据至表1中。中。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY六、实验数据及结果整理六、实验数据及结果整理1.1.将实验数据分别列于表将实验数据分别列于表2 2中，绘制半对数曲线，中，绘制半对数曲线，Ln

26、(CLn(CS S-C-C0 0)/(C)/(CS S-C-Ct t)t t及及Ln(CLn(CS S-C-C0 0)/(C)/(CS S-C-Ct t)t t得一直线，直线斜率得一直线，直线斜率=K=KLaLa/2.303,/2.303,利用图解法求出利用图解法求出K KLaLa及及KKLaLa。2.2.应用公式计算应用公式计算=KKLaLa/K KLaLa （1 1）3.3.应用公式计算应用公式计算=C=CS S/C/CS S （2 2）YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY表表1曝气对比试验数据（样表）曝气对比试验数据（样表）清水实清水实验验顺序号时间/min滴定的药量v1/ml v2/mlv2-v1/ml溶解氧浓度mg/L污水实污水实验验清水饱和溶解氧CSmg/L污水饱和溶解氧CSmg/LYANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY表表2 曝气实验系数测定的计算数据曝气实验系数测定的计算数据t/minCtln(CS-C0)/(CS-Ct)t/minCtln(CS-C0)/(CS-Ct)清水实验污水实验