《水污染控制技术》——实训指导书.pdf

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1、实验一 颗粒自由沉淀实验 一、实验目的 1加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。2掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。二、实验原理 颗粒的自由沉淀是指在沉淀的过程中，颗粒之间不互相干扰、碰撞、呈单颗粒状态，各自独立完成的沉淀过程。自由沉淀有两个含义：（1）颗粒沉淀过程中不受器壁干扰影响；（2）颗粒沉降时，不受其它颗粒的影响。当颗粒与器壁的距离大于 50d（d 为颗粒的直径）时就不受器壁的干扰。当污泥浓度小于 5000mg/l 时就可假设颗粒之间不会产生干扰。颗粒在沉砂池中的沉淀以及低浓度污水在初沉池中的沉降过程均是自由沉淀，自由沉淀过程

2、可以由 Stokes（斯笃克斯）公式进行描述。但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得而是通过静沉实验确定。取一定直径、一定高度的沉淀柱，在沉淀柱中下部设有取样口，如图 1.1 所示，将已知悬浮物浓度为 C0的水样注入沉淀柱，取样口上水深为 h0，在搅拌均匀后开始沉淀实验，并开始计时，经沉淀时间 t1,t2,ti 从取样口取一定体积水样，分别记下取样口高度，分析各水样的悬浮物浓度 C1、C2Ci,从而通过公式 C0Ci/C0100%式中：颗粒被去掉百分率；C0原水悬浮物的浓度（mg/l）Citi 时刻悬浮物质量浓度（mg/l）同时计算

3、：pCi/C0100%式中：p悬浮颗粒剩余百分率；C0原水悬浮物的浓度（mg/l）Citi 时刻悬浮物质量浓度（mg/l）图 11 自由沉淀示意图 通过下式计算沉淀速率 u=h010/ti60 式中：u沉淀速率（mm/s）；h0取样口高度（cm）ti沉淀时间（min）通过以上方法进行实验要注意以下几点：（1）每从管中取一次水样，管中水面就要下降一定高度，所以，在求沉淀速度时要按实际的取样口上水深来计算，为了尽量减小由此产生的误差，使数据可靠应尽量选用较大断面面积的沉淀柱。（2）实际上，在经过时间 ti 后，取样口上 h 高水深内颗粒沉到取样口下，应由两个部分组成，即：uu0h/ti 的这部分颗

4、粒，经时间 ti 后将全部被去除。除此之外，uu0h/ti 的这一部分颗粒也会有一部分颗粒经时间 ti 后沉淀到取样口以下，这是因为，沉速usu0的这部分颗粒并不都在水面，而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内，因此，只要在水面下，它们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速 u0的颗粒由水面降至池底所用的时间 ti，那么这部分颗粒也能从水中被除去，。但是以上实验方法并未包括这一部分，所以存在一定的误差。（3）从取样口取出水样测得的悬浮固体浓度 C1、C2Ci 等，只表示取样口断面处原水经沉淀时间 t1,t2,ti 后的悬浮固体浓度，而不代表整个 h 水深中经相应沉淀时间后的悬浮固体浓度。三、实验

5、设备及仪器 1沉淀装置（沉淀柱、贮水箱、水泵空压机）2计时用秒表 3 分析天平（万分之一，一台）4 恒温烘箱 5 具塞称量瓶 6 量筒（100ml 10 个）7 定量滤纸 8 干燥器 9 漏斗（10 个）10漏斗架（2 个）11水样（自行配制）四、实验操作及步骤 1将实验水样倒入沉淀柱，并用空压机向沉淀柱中压缩空气将水样搅拌均匀。2用量筒取样 100ml,测量原水悬浮物浓度并记为 C0.3开动秒表开始计时，当时间为 1min,5min,10min,15min,20min,40min,60min,120min时，在取样口取出100ml水样，在每次取样后读出取样口上水面高h.4.测出每次水样的悬浮

6、物浓度（测定方法见悬浮物分析方法）5 记录实验原始数据，将数据填入表11 中。表 1-1 颗粒自由沉淀实验记录 日期：水样：静沉时间(min)滤纸编号 称量瓶号 称量瓶+滤纸重(g)取样体积(mL)瓶纸+SS重(g)水样SS 重(g)C0(mg/L)沉淀高度H(cm)0 1 5 10 15 20 40 60 120 注：也可采用浊度仪测定悬浮物浓度 五、注意事项 1向沉淀柱内进水时，速度要适中，既要较快完成进水，以防进水中一些较重颗粒沉淀，又要防止速度过快造成柱内水体紊动，影响静沉实验效果。2取样前，一定要记录管中水面至取样口距离h0（以 cm 计）。六、实验数据及结果整理 1计算悬浮物去除率

7、、剩余率、沉淀速率，将数据填入表 12 中。静沉时间/min 悬浮物去除率 悬浮物剩余率 沉淀速率 1 5 10 15 20 40 60 120 2.分别以 u 及 t 为横坐标，绘制 t，u，Pu 关系曲线。七、思考题 1自由沉淀中颗粒沉速与絮凝沉淀中颗粒沉速有何区别。2绘制自由沉淀静沉曲线的方法及意义。实验二 混凝沉淀实验 一、实验目的 1通过实验，观察混凝现象，加深对混凝理论的理解。2选择和确定最佳混凝工艺条件。3了解影响混凝条件的相关因素。二、实验原理 天然水中存在大量胶体颗粒，是使水产生浑浊的一个重要原因，胶体颗粒靠自然沉淀是不能除去的。水中的胶体颗粒，主要是带负电的粘土颗粒。胶粒间

8、的静电斥力，胶粒的布朗运动及胶粒表面的水化作用，使得胶粘具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大。向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，压缩胶团的扩散层，使电位降低，静电斥力减小。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。水化膜中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性和较高的粘度，把这些水分子排挤出去需要克服特殊的阻力，阻碍胶粒直接接触。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加入水中的高分子物质一般具有链状结构在胶粒与胶粒间起吸附架桥作用，即使电位没有降低或降低不多，胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附

9、胶粒，也能形成絮凝体。消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫做脱稳。脱稳后的胶粒，在一定的水力条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花。直径较大且较密实的矾花容易下沉。自投加混凝剂直至形成较大矾花的过程叫混凝。混凝离不开投混凝剂。混凝过程最关键的是确定最佳混凝工艺条件，例如，有机混凝剂、无机混凝剂、人工合成混凝剂，天然高分子混凝剂等，所以，混凝条件很难确定：要选定某种混凝剂的投加量，还需考虑 pH 的影响，如果 pH 值过低(小于 4)，则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。如果 pH 值过高(大于 910)，它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能极好发挥

10、絮凝作用。另外，加了混凝剂的胶体颗粒，在逐步形成大的絮凝体过程中，会受到一些外界因素影响，如水流速度、pH 值及沉淀时间等等，所以，相关因素也需要加以考虑。三、实验设备及仪器 1六联搅拌机 1 台，如图 2GDS3 型光电式浑浊度仪 1 台 3PHS2 型酸度计 1 台 4烧杯（1000mL、500mL、200mL 各 6 个）5烧杯（500mL 3 个）6移液管（lmL、2mL、5mL、10mL 各 4 支）7注射器（50mL 2 支）8温度计 1 个 四、实验用试剂 1硫酸铝 10g/l 2三氯化铁 10g/l 3盐酸 10%4氢氧化钠 10%5聚丙稀酰胺 1ml/l 五、实验操作步骤 1

11、、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，确定一种最佳混凝效果的混凝剂（1）测定原水特征，即策测定原水的浊度、温度、pH 值。记录在表 21 中。（2）用三个 500ml 的烧杯，分别取 200ml 原水，并装有水样的烧杯置于混凝仪上。（3）分别向三个烧杯中加入氯化铁、硫酸铝、聚丙烯酰胺，并每次加 1.0ml，同时进行搅拌（中速 150r/min，5min）,直到其中一个试样出现矾花，这时记录下每个试样中混凝剂的投加量，并记录在表 21 中。（4）停止搅拌，静止 10min。（5）用 50ml 注射针筒抽取上清液，用浊度仪测出三个水样的浊度，记录在表 21 中。（6）根据测得

12、的浊度确定最佳混凝剂。2、确定混凝剂的最佳投量（1）用 6 支 1000ml 烧杯，分别取 800ml 原水，将装有水样的烧杯置于混凝仪上。（2）采用实验 1 中选定的最佳混凝剂，按不同投量（依次按 25100的剂量）分别加入到 800ml 原水样中，利用均分法确定此组实验的六个水样的混凝剂投加量，记录在表 22 中。（3）启动搅拌机，快速搅拌约 300r/min,0.5min,中速搅拌 150r/min,5min,慢速搅拌约70r/min,10min.（4）搅拌过程中，注意观察“矾花”的形成过程。（5）停止搅拌，静止沉淀 10min,然后用 50ml 注射筒分别抽出 6 个烧杯中的上清液，同

13、时用浊度仪测定水的剩余浊度，记录在表 22 中。3、最佳 pH 值的影响（1）用 6 支 1000ml 烧杯，分别取 800ml 原水，将装有水样的烧杯置于混凝仪上。（2）调整原水 pH 值，用移液管依次向 1、2、3 号装有原水的烧杯中，分别加入2.5ml,1.5ml,1.0mlHCL,再向 4、5、6 号装有原水的烧杯中，分别加入 0.2ml、0.7ml、1.2mlNaOH.（3）启动搅拌机，快速搅拌 300r/min,0.5min,随后停机，从每只烧杯中取 50ml 水样，依次用 pH 仪测定各水样的 pH 值，记录在表 23 中。（4）用移液管依次向装有原水烧杯中加入相同计量的混凝剂，

14、投加剂量按最佳投药量实验中得出的最佳投加量而确定。（5）启动搅拌机，快速搅拌 300r/min,0.5min,中速搅拌 150r/min,10min,慢速搅拌70r/min,10min,停机。（6）静止 10min,用 50ml 注射筒分别抽出 6 个烧杯中的上清液（共抽 3 次约 150ml）放入200ml 烧杯中，同时用浊度仪测定水的剩余浊度，记录在表 23 中。六、实验数据及结果整理 表 21 原始数据及三种混凝剂浊度测定记录表 原水浊度 原水温度 原水 pH 值 混凝剂名称 硫酸铝 氯化铁 聚丙烯酰胺 矾花形成时投混凝剂最佳量（ml）剩余混浊度(度 0 1 1 1 2 2 2 3 3

15、3 均 均 均 表 22 某一种混凝剂投加量的最佳选择 水样编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 混凝剂加注量（ml）剩余混浊度(度)1 2 3 4 表 23 pH 最佳值的选择 水样编号 1 2 3 4 5 6 投加质量分数 10的HCL(ml)2.5 1.5 1.0 投加质量分数 10的NaOH(ml)0.2 0.7 1.2 pH 混凝聚投加量 剩余混浊度 1 2 3 均 七、思考题 1根据最佳投药量实验曲线分析沉淀水浊度与泥凝剂加入量的关系 2本实验与水处理实际情况有哪些差别?如何改进?实验三 曝气充氧实验 一、实验目的 1加深理解曝气充氧的机理及影响因素。2了解掌握曝气设备清

16、水充氧性能测定的方法。3测定几种不同形式的曝气设备氧的总转移系数KLas，氧利用率，动力效率等，并进行比较。二、实验原理 曝气是人为地通过一些设备加速向水中传递氧的过程，常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪一种曝气设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论，如图 3-43 示在氧传递过程中，阻力主要来自液膜，氧传递基本方程式为：)(CCKdtdcSLa (1)式 1 中 dtdc液体中溶解氧浓度变化速率 mg/Lmin；图 3.1 双膜理论 CSC氧传质推动力，mgL；CS液膜处饱和溶解氧浓度，mg/L；C一液相主体中溶解氧浓度，mgL；WYADKLLLa氧总转移系数；D

17、L液膜中氧分子扩散系数；YL液膜厚度 A气液两相接触面积；W曝气液体体积。由于液膜厚度 YL和液体流态有关，而且实验中无法测定与计算，同样气液接触面积 A的大小也无法测定与计算，故用氧总转移系数 KLa代替。将式 1 积分整理后得曝气设备氧总转移系数 KLa计算式。tSSLaCCCCttK00lg303.2 (2)式中 KLa氧总转移系数。1/min 或 1/h；t0、t曝气时间，min；C0曝气开始时池内溶解氧浓度，t00 时，C00，mgL；CS曝气池内液体饱和溶解氧值，mgL；Ct曝气某一时刻 t 时，池内液体溶解氧浓度，mgL。由式中可见，影响氧传递速率 KLa的因素很多，除了曝气设备

18、本身结构尺寸，运行条件而外，还与水质水温等有关。为了进行互相比较，以及向设计、使用部门提供产品性能，故产品给出的充氧性能均为清水，标准状态下，即清水（一般多为自来水）一个大气压 20下的充氧性能。常用指标有氧总转移系数 Klas充氧能力 Qc、动力效率 E 和氧利用率。曝气设备充氧性能测定实验，一种是间歇非稳态法，即实验时一池水不进不出，池内溶解氧浓度随时间而变；另一种是连续稳态测定法，即实验时池内连续进出水，池内溶解氧浓度保持不变。目前国内外多用间歇非稳态测定法，即向池内注满所需水后，将待曝气之水以无水亚硫酸钠为脱氧剂，氯化钻为催化剂，脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高。液体中溶解

19、氧的浓度 C 是时间 t 的函数，曝气后每隔一定时间 t 取曝气水样，测定水中溶解氧浓度，从而利用上式计算 KLa 值，或是以亏氧量（CSCt）为纵坐标，在半对数坐标纸上绘图，直线科率即为 KLa值。三、实验设备及仪器 1 实验用曝气筒 2 空气压缩机 3 转子流量计、秒表、温度计 4 溶解氧瓶 5.滴定台 6酸式滴定管 7移液管（100ml、1ml、2ml 各 1 支）四、实验用试剂 1 无水亚硫酸钠 2 氯化钴 3 溶解氧分析所用药品 五、步骤操作步骤 1、向曝气筒内注人清水（自来水）至 1.8 米，取水样测定水中溶解氧值，并计算池内溶解氧含量 GDOV。V=hd2H/4 2.计算投药量：

20、（a）脱氧剂采用无水亚硫酸钠。根据 2Na2SO3+O2=2Na2SO4 则每次投药量 g=G8(1.11.5)。1.11.5 值是为脱氧安全而取的系数。(b)催化剂采用氯化钻，浓度为 0.1mgL，投加 0.1V，将称得的药剂用温水化开，由池顶倒入池内，约 10min 后，取水样、测其溶解氧。（3）当池内水脱氧至零后，打开空压机向曝气筒内充氧，同时开始计时，当时间为 1min、2min、5min、10min、15min、25min、40min 分别取水样测定溶解氧值，直至水中溶解氧值不再增长为止，（达到饱和）测定饱和溶解氧 CS值。（4）记录空气流量、气温、水温。（5）将原始数据记入表 31

21、、32 中。六、实验数据及结果整理 （1）根据式 2 计算不同时刻 lnCS-C0/CS-Ct,并将计算数值填入表 33 中，并以lnCS-C0/CS-Ct 为纵坐标，以 t 为横坐标绘制曲线，通过图解计算斜率方法，求出 Kla 值。表 31 实验原始数据 扩散器形式 曝气筒直径（mm）有效水深(m)水温()供气量(m3.h-1)气温()表 32 水样测定数据记录 瓶号 时间（min）滴定的药量 V2-V1 溶解氧浓度（ml/l）V1（ml）V2(ml)饱和溶解氧(mg/l)表 33 曝气充氧实验计算数据 T(min)Ct lnCS-C0/CS-Ct,T(min)Ct lnCS-C0/CS-C

22、t,七、思考题 1论述曝气在生物处理中的作用。2曝气充氧原理及其影响因素是什么？实验四 加压溶气气浮实验 一、实验目的（1）通过实验掌握气浮的原理，加深对气浮原理的理解。（2）了解悬浮物浓度、操作压力、气固比、澄清分离效率之间的关系。（3）通过实验模型的运行，掌握加压溶气气浮实验方法和加压溶气气浮装置的工艺流程。二、实验原理 气浮是固液分离或液液分离的一种技术。它是指人为采取某种方式产生大量的微小气泡，使气泡与水中一些杂物微粒相吸附形成相对密度比水轻的气浮体，气浮体在水浮力的作用下，上浮到水面而形成浮渣，进而达到杂质与水分离的目的。气浮常被用来分离相对密度小于或接近于 1 且难以重力自然沉降法

23、去除的悬浮颗粒，其处理废水的实质是：气泡和粒子间进行物理吸附，而形成絮粒上浮分离。加压溶气气浮是先将空气加压，使其溶于水，形成空气过饱和溶液，然后减至常压使溶气析出，并以微细气泡形式释放出来，从而使水杂质颗粒被黏附而上浮。本实验采用在溶气罐中进行加压溶气，而溶气则在气浮池中常压析出。三、实验装置、仪器及试剂（一）实验装置 本实验由气浮池、溶气罐、空压机、加压泵、搅拌器、转子流量剂、止回阀、水箱等组成。见图 4.1 图 4.1 加压溶气气浮实验装置（二）实验仪器及试剂 硫酸铝，废水（演示实验可用清水代替）、烘箱、分析天平、量筒、三角烧杯、抽滤装置、秒表、温度计等。四、实验步骤（1）首先检查气浮实

24、验装置是否完好。（2）把自来水加到回流加压水箱与气浮池中有效水深的90高度（3）将含乳化油或其他悬浮物的废水加到废水配水箱中，并投入 Al2(SO4)3等混凝剂后搅拌混合，投加 Al2(SO4)3的质量浓度为 5060 mg/L。（4）先开启空压机加压，必须加压至溶气罐内压力为 0.3Mpa 左右。（5）开启加压水泵，此时压水量按 24L/min 控制。（6）待溶气罐中的水位升至液位计中间高度，缓慢地打开溶气罐底部闸阀，其流量与加压水量相同为24L/min。（7）待空气在气浮池中释放并形成大量的微小气泡时，再打开原废水配水箱，废水进水量可按 46L/min 控制。（8）开启空压机加压至 0.3

25、 MPa。并开启加压水泵后，其空气流量可先按 0.10.2 L/min控制，考虑到加压溶气罐及管道中难以避免的漏气，其空气量按水面在溶气罐内的液位中间部位控制即可。多余的空气可以通过其顶部的排气阀排除。（9）出水可排至下水管道，也可回流至回流加压水箱。（10）以重量法测定原废水与处理水的水质变化，以悬浮物质量浓度表示（每个样品取100 mL 做两个平行样），结果记入表 4-1 中（11）然后可多次改变进废水量、空气在溶气罐内压力、加压水量等。来测定和分析原废水与处理水的水质，结果记入表4-1 中。五、注意事项（1）为了不弄脏气浮池与原水配水箱，也可做演示实验，采用清水或浓度不大的废水进行实验。

26、（2）用废水做实验时，处理后出水最好不要回流至加压水箱，以免在处理装置运行不正常时，弄脏水箱与溶气罐。六、实验结果整理与分析 实验日期：年 月 日 原水样悬浮物干重 g，取样体积 mL，原水样悬浮物质量浓度 mg/L。表 4-1 加压溶气气浮实验记录 废水量 溶气罐压力 加压水量 取样体积/mL 取样悬浮物干重/g 取样悬浮物质量浓度/(mg/L)根据实验结果分析原水样水质与处理后水的水质 七、实验结果讨论 （1）观察实验装置运行是否正常，气浮池内的气饱是否很微小：若不正常，是什么原因？如何解决？（2）根据实验结果说明工作压力对气浮效率的影响。实验五 过滤实验 一、实验目的（1）了解滤料的级配

27、方法；（2）掌握清洁砂层过滤时水头损失计算方法和水头损失变化规律：（3）掌握反冲洗滤层时水头损失计算方法。二、实验原理 过滤是具有孔隙的物料层截留水中杂质从而使水得到澄清的工艺过程。过滤不仅可去除水中细小悬浮颗粒杂质，而且细菌、病毒及有机物也随浊度降低而被去除。过滤包括两个过程：即悬浮物颗粒脱离水流流线与滤料表面接触的迁移过程及悬浮颗粒在滤料表面被附着的过程 为了取得良好的过滤效果，滤料应具有一定级配，常采用一套不同筛孔的筛子进行筛选，并选定 d10值和 d80值，从而决定滤料级配。(d10即有效粒径，是指筛分滤料时，能使滤料总量的 10通过筛目粒径：d80即滤料的不均匀分数，指能使 80%滤

28、料通过的筛目粒径与有效粒径的比）为了保证滤后水质和过滤滤速，当过滤一段时间后，需要对滤层进行反冲洗。反冲洗开始时，承托层、滤料层未完全膨胀，相当于滤池处于反向过滤状态，当反冲洗速度增大后，滤层完全膨胀，处于流化状态，根据滤料膨胀前后的厚度可求出膨胀率，即：e=L-L0/L0100%式中：L砂层膨胀后厚度，cm L0砂层膨胀前厚度，cm,三、实验装置、设备及仪器仪表 （一）实验装置 本实验采用如图 5-1 所示的实验装置。过滤和反冲洗水来自高位水箱。高位水箱的容积（图中未注出）为 2m1.5m1.5m，高出地面 10m。图 51 过滤实验装置 （二）实验设备及仪器仪表（1）过滤柱有机玻璃 d=1

29、00mm，L=2000mm 1 根（2）转子流量计 LZB-25 型 1 个（3）测压板 长宽3500mm500m.1 块（4）侧压管 玻璃管 10mm1000mm 6 根（5）筛子孔径 0.22mm，中间不少于 4 挡 1 组（6）量筒 1000mL,100mL 各 1 个（7）恒温箱、容量瓶、比重瓶、干燥器、钢尺、温度计等 四、实验步骤（一）滤料筛分和孔隙度测定步骤（1）称取滤料砂 500 g 洗净后于 105恒温箱中烘干 1h，放在干燥器内待冷却后称取300 g。（2）用孔径为 0.22mm 的一组筛子过筛，称出留在各筛号上的砂重。（3）分别称取孔径为 0.5mm、0.8mm、1.2mm

30、 筛号上的砂子各 20g,置于 105恒温箱中烘干 1h，放在干操器内冷却。（4）称取上述滤料各 l0g，用 100 mL 量筒测出滤料堆体积 V。（5）用带有刻度的容量瓶测出各滤料体积 V,，将结果记入表 51 中。（二）清洁砂层过滤水头损失实验步骤（1）开启阀门 6，冲洗滤层 l min。（2）关闭阀门 6，开启阀门 5,7，快滤 5 min，砂面保持稳定。（3）调节阀门 5,7.使出水流量810 mL/s（相当于 d=100mm 过滤柱中滤速约 4m/h)，待测压管中水位稳定后，记下滤柱最高、最低两根测压管中水位值。（4）增大过滤水量，使过滤流量分别为 13 mL/s,17 mL/s,2

31、1 mL/s,26 mL/s，最后一次流量控制在 6070 mL/s，分别测出滤柱最高、最低两根测压管中的水位值，记入表 52 中。（5）量出滤层厚度 L。（三）滤层反冲洗实验步骤（1）量出滤层厚度 L0，慢慢开启反冲洗进水阀门 6，使滤料刚刚膨胀起来待滤层表面稳定后，记录反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度 L。（2）开大反冲洗阀门 6，变化反冲洗流量。按步骤(1)测出反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度 L。（3）改变反冲洗流量 68 次，直至最后一次砂层膨胀率达 100为止。测出反冲洗流量和膨胀后的厚度 L，记入表 53 中。五、注意事项 (1)用筛子筛分滤料时不要用力拍打筛子。只在过筛结束时轻轻拍打一

32、次，筛孔中的滤料即会脱离筛孔。(2）反冲洗滤柱中的滤料时，不要使进水阀门开启过大，应缓慢打开以防滤料冲出柱外。(3）在过滤实验前，滤层中应保持一定水位，不要把水放空以免过滤实验时测压管中积存空气。(4）反冲洗时，为了准确地量出砂层厚度一定要在砂面稳定后再测量，并在每一个反冲洗流量下连续测量三次。六、实验结果整理 实验日期：年月日（一）滤料筛分和孔隙度测定实验结果整理 表 51 滤料筛分记录 筛孔 留在筛上的砂量 通过该筛号的砂量 10g 滤料堆体积 V/m L 10g 滤料堆体积 Ve/mL 重量/g 重量/g （二）清洁砂层过滤水头损失实验结果整理 过滤柱 d=100mm,L200m.,横截

33、面积 W=_ mL。(1)将过滤时所测流量、测压管水头填入表 52 中。(2)根据表表 52 中第 5.9 列数据绘出水头损失 H 与流速 v 关系曲线。表 52 清洁砂层水头损失实验记录 （三）滤层反冲洗实验结果整理 反冲洗前滤层厚度 L0=_cm。(1)按照反冲洗流量变化情况、膨胀后砂层厚度填入表 5-3.(2）求出滤层膨胀度。记入表 5-3 中。表 5-3 滤层反冲洗实验记录 七、实验结果讨论（1）本实验存在什么问题？如何改进？（2）水头损失与滤速有何关系？（3）反冲洗强度是如何影响滤池冲洗效率的？实验六 离子交换软化除盐实验 一、实验目的 1加深离子交换基本理论的理解 2了解并掌握离子

34、交换设备的操作 3熟悉离子交换软化除碱的过程 二、实验原理 当含有钙盐及镁盐的水通过装有阳离子交换树脂的交换器时，水中的 Ca2+及 Mg2+离子便与树脂中的可交换离子（Na+或 H+）交换使水中 Ca2+、Mg2+含量降低或基本全部去除，这个过程叫做水的软化。树脂失效后要进行再生，即把树脂上吸附的钙、镁离子置换出来，代之以新的可交换离子。钠离子交换用食盐（NaCl）再生、氢离子交换用盐酸（HCI）或硫酸（H2SO4）再生。基本反应式如下：1钠离子交换：软化：再生：2222CaClRNaNaClCaR 2222MgClRNaNaClMgR 2氢离子交换：交换 再生；钠离子交换的最大优点是不出酸

35、性水，但不能脱碱。本实验采用钠离子交换。三、实验设备及仪器 1软化装置一套，2酸度计 3电导仪 4滴定管、架（50ml 酸式、碱式各一套）5量筒（10ml、100ml 各一个）6烧杯（50、500ml 各一个）7容量瓶（50、500ml 各一个）8三角烧瓶（250ml 2 个）9移液管（50、25ml 各一个）四、实验药品 1EDTA 标准溶液（0.02mol/l）2HCL 标准溶液（0.1mol/l）3 酚酞指示剂 4甲基橙指示剂 5铬黑 T 指示剂 6pH 为 10 的缓冲溶液（氯化铵氨水）（0.05mol/l）五、实验操作步骤 1碱度的测定（1）用移液管取水样 50ml,注入 250ml

36、 锥形瓶中，加入酚酞指示剂 2 滴，若水样此时不变红色，则不必用标准盐酸溶液滴定，表示没有 OH-及 CO32-,仅有 HCO3-存在，可省去步骤 2 直接按步骤 3 进行。（2）若水样变为红色，用0.1mol/l标准 HCH 溶液滴定，至颜色刚褪为止，记录标准盐酸溶液的用量，记录在表 61 中。（3）再加入甲基橙指示剂 2 滴（4）如水样变黄，用 0.1mol/l 标准的盐酸溶液滴定，至颜色刚好变为橙色为止，记录盐酸用量。记录在表 61 中。2、硬度的测定（1）取 50ml 水样注入 250ml 锥形瓶中，架蒸馏水 50ml.（2）在水样中加入 5ml 缓冲溶液，并加入 2 滴铬黑 T.（3

37、）用 EDTA 二钠盐标准溶液滴定，直至溶液由酒红色变为蓝色，记录EDTA 二钠盐标准溶液的用量。表 61 离子交换软化除碱实验记录 编号 交换器类别 交换速度（mg/L）总硬度（mg/L）碱度（mg/L）碳酸盐硬度（mg/L）非碳酸盐硬度（mg/L）pH 1 H Na 2 H Na 3 H Na 4 H Na 5 六、实验数据及结果整理 1、碱度计算 总碱度TC(HCL)1000/水样体积 T盐酸消耗量(ml)C(HCL)标准盐酸的浓度（mol/l）2.水中钙镁总硬度计算 总硬度V(EDTA)C(EDTA)1000/水样体积 C(EDTA)EDTA 标准溶液浓度（mol/l）V(EDTA)E

38、DTA 标准溶液的体积（ml）七、思考题 1 本实验钠离子交换运行出水硬度是否小于 0.05mol/L？影响出水硬度的因素有哪些?实验七 活性炭吸附实验 一、实验目的 1通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能，并熟悉整个实验过程的操作。2掌握用“间歇”法、“连续流”法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。二实验原理 活性炭吸附是目前国内外应用较多的一种水处理手段。由于活性炭对水中大部分污染物都有较好的吸附作用，因此活性炭吸附应用于水处理时往往具有出水水质稳定，适用于多种污水的优点。活性炭吸附常用来处理某些工业污水，在有些特殊情况下也用于给水处理。比如当给水水源中含有某些不易去除而且含量较少的污

39、染物时；当某些偏远小居住区尚无自来水厂需临时安装一小型自来水生产装置时，往往使用活性炭吸附装置。但由于活性炭的造价较高，再生过程较复杂，所以活性炭吸附的应用尚具有一定的局限性。活性炭吸附就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其它分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。活性炭的吸附是上述二种吸附综合作用的结果。当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于

40、解吸的数量时，此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化，而达到了平衡，此时的动平衡称为活性炭吸附平衡，而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。活性炭的吸附能力以吸附量q 表示。MXMCCVq)(0 (7-1)式中 q活性炭吸附量，即单位重量的吸附剂所吸附的物质重，g/g；V污水体积，L；C0、C分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g/L；X被吸附物质重量，g；M活性炭投加量，g；在温度一定的条件下；活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高，两者之间的变化曲线称为吸附等温线，通常用费兰德利希经验式加以表达。nCKq1 （7-2）式中 q活供发吸附量，g/g；

41、C被吸附物质平衡浓度 g/L；K、h 一一是与溶液的温度，pH 值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常数。K、h 值求法如下：通过间歇式活性炭吸附实验测得 q、C 一一相应之值，将式（7-2）取对数后变为下式：Cnkqlg1lglg （7-3）将 q、C 相宜值点绘在双对数坐标纸上，所的直线的斜率为n1截距则为 k。由于间歇式静态吸附法处理能力低、设备多，故在工程中多采用连续流活性炭吸附法，即活性炭动态吸附法。采用连续流方式的活性炭层吸附性能可用勃哈特（Bohart）和亚当斯(Adams)所提出的关系式来表达。tKCVDKNPCcC000)1(ln1ln 1ln10000BCCKCDVCNt

42、式中 t工作时间，h；V流速，m/h；D活性炭层厚度，m；K速度常数，L/mgh；N0吸附容量、即达到饱和时被吸附物质的吸附量，mg/L；C0进水中被吸附物质浓度，mg/L；CB允许出水溶质浓度，mg/L。当工作时间 t=0 时，能使出水浓度小于 CB的炭层理论深度称为活性炭层的临界深度，其值由上式 t=0 推出 1ln000BCCKNVD 炭柱的吸附容量（N）和速度常数（K），可通过连续流活性炭吸附实验并利用式 tD线形关系回归或作图法求出。三、实验设备及仪器 1间歇式活性炭吸附实验装置如图 7-1 所示；2连续流活性炭吸附实验装置如图 7-2 所示；3间歇与连续流实验所需设备及用具：（1）

43、康氏振荡器一台。（2）500mL 三角烧杯 6 个；图71 间歇式活性炭吸附实验装置 （3）烘箱；（4）COD、SS等测定分析装置，玻璃器皿、滤纸等。（5）有机玻璃炭柱 d2030mm，H1.0m；（6）活性炭；（7）配水及投配系统。图 72 连续式活性炭吸附实验装置 四、实验步骤 1间歇式活性炭吸附实验 （1）将某污水用滤布过滤，去除水中悬浮物，或自配污水，测定该污水的 COD、pH、SS 等值。（2）将活性炭放在蒸馏水中浸 24 小时，然后放在 105烘箱内烘至恒重，再将烘干后的活性炭压碎，使其成为能通过 200 目以下筛孔的粉状炭。因为粒状活性炭要达到吸附平衡耗时太长，往往需数日或数周，

44、为了使实验能在短时间内结束，所以多用粉状炭。（3）在六个 500mL 的三角烧瓶中分别投加 0、100、200、300、4D0、500mg 粉状活性炭。（4）在每个三角烧瓶中投加同体积的过滤后的污水，使每个烧瓶中的 COD 浓度与 活性炭浓度的比值在 0.055.0 之间（没有投加活性炭的烧瓶除外）。（5）测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上振荡，当达到吸附平衡（时间延至滤出液的有机物浓度 COD 值不再改变）时即可停止振荡。（振荡时间一般为 30min 以上）。（6）过滤各三角烧瓶中的污水，测定其剩余 COD 值，求出吸附量 x。实验记录如表 71 示。表 71 活性炭间歇吸附实验记录 序号 原

45、污水 出水 污水体积(mL)或(L)活性炭投加量(mg)或(g)COD去除率(%)备注 COD(mg/L)PH值 水温 SS(mg/L)COD(mg/L)pH SS(mg/L)2连续流活性炭吸附实验 （1）将某污水过滤或配制一种污水，测定该污水的 COD、pH、SS、水温等各项指标并记入表 72。（2）在内径为 2030mm，高为 1000mm 的有机玻璃管或玻璃管中装人 500750mm高的经水洗烘干后的活性炭。表 72 连续流炭柱吸附实验记录 原水 COD 浓度(mg/L)允许出水浓度 CB(mg/L)=水温 T()=pH=SS=(mg/L)进流率 q(m3/m2h)=滤 速 V(m/h)

46、=炭柱厚 D1=D2=D3=工作时间 出水水质 t(h)柱 1 柱 2 柱 3 (3）以每分钟 40mL200mL 的流量（具体可参考水质条件而定），按升流或降流的方式运行（运行时炭层中不应有空气气泡）。本实验装置为降流式。实验至少要用三种以上的不同流速 V 进行。（4）在每一流速运行稳定后，每隔1030min 由各炭柱取样，测定出水 COD 值，至出水中 COD 浓度达到进水中 COD 浓度的 0.90.95 为止。并将结果记于表 72 中。五、实验数量及结果整理 1间歇式活性炭吸附实验 （1）按表 71 记录的原始数据进行计算。（2）计算吸附量 q。（3）利用 qc 相应数据和式（3-10

47、6），经回归分析求出 K、n 值或利用作图法，将 C和相应的 q 值在双对数坐标纸上绘制出吸附等温线，直线斜率为n1、截距为 K.。n1值越小活性炭吸附性能越好，一般认为当n1=0.10.5 时，水中欲去除杂质易被吸附；n12时难于吸附。当n1较小时多采用间歇式活性炭吸附操作；当n1较大时，最好采用连续式活性炭吸附操作。2连续流活性炭吸附实验 （1）求各流速下 K、N0值 1）将实验数据记入表 72，并根据 tC 关系确定当出水溶质浓度等于 CB时各柱的工作时间 t1、t2、t3。2）根据式（7-9）以时间 ti为纵坐标，以炭层厚 Dt为横坐标，点绘 t、D 值，直线截距为 001lnCKCC

48、B 斜率为 N0/C0V。如图 3-70 示。3）将已知 C0、CB、V 等值代入，求出流速常数 K 和吸附常量 N0值。4）根据式（7-6）求出每一流速下炭层临界深度值 D0值。5）按表给出各滤速下炭吸附设计参数 K、D0、N0值，或绘制成如下所示的图，以供活性炭吸附设备设计时参考。六、思考题 1吸附等温线有什么现实意义，作吸附等温线时为什么要用粉状炭？2连续流的升流式和降流式运动方式各有什么缺点？实验八 污水可生化性实验 一、实验目的 (1)了解生活污水可生化性的含义 (2)掌握测定生活污水可生化性的实验方法 二、实验原理 由于生物处理方法较为经济，在研究有机污水的处理方案时，一般首先考虑

49、采用生物处理的可能性。而生活污水因含有大量有机物，多采用生物处理的方法。污水的可生化性即是指可被生物化学处理的性能。微生物降解有机污染物的物质代谢与过程所消耗的氧包括两部分：氧化分解有机污染物，使其分解为 CO2、H2O.NH3（存在含氮有机物时），为合成新细胞提供能量；供微生物进行内源呼吸，使细胞质氧化分解。三、实验装置、设备及仪器仪表 （一）实验装置 可生化性实验装置的主要组成部分是生化反应器和曝气设备，如图 8-1 所示.本实验采用叶轮曝气（也可用压缩空气曝气），但要防止压缩空气机的油随空气带入反应器，压缩空气输送管应先接一个装有水的油水分离器，然后再接入反应器，为防止电压变化引起叶轮转

50、速不稳定，电动机应接在稳压电源上 （二）实验设备及仪器仪表 (1）生化反应器 硬塑料制 6个 高度 H=0.42 m 直径 D=0.3 m (2)泵型叶轮铜制 1个 直径 d=12 mm (3）电动机硬塑料制 1台 220V 2.5A 图 81 生活污水可生化性实验装置 四、实验步骤（1）从城市污水处理厂曝气池出口取回活性污泥。液搅均匀后，在 6 个反应器内分别加入 6L，再加自来水至20L，使每只反应器内的污泥浓度为 12g/L。（2）开动曝气叶轮，曝气 12 h,使微生物处于饥饿状态。（3）除欲测内源呼吸速率的 1 号反应器以外，其他 5 个反应器都停止曝气。（4）静置沉淀，待反应器内污泥