环境工程实验设计 吸附 过滤 离子交换等

实 验 名 称

颗粒自由沉降实验 曝气充氧实验 活性炭吸附实验 过滤及反冲洗实验 水处理装置演示实验（澄清池） 水处理装置演示实验（滤池） SBR自控运行实验 污泥沉降比实验 混凝沉淀实验 活性污泥装置运行实验 微污染水源处理（设计性实验） 颗粒自由沉淀实验

一、实验目的

1、 过实验学习掌握颗粒自由沉淀的试验方法。

2、进一步了解和掌握自由沉淀的规律，根据实验结果绘制时间－沉淀率（t-E）、沉速－沉淀率（u-E）和Ct/ Co~u的关系曲线。

二、实验原理

沉淀是指从液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、沉淀絮凝、成层沉淀和压缩沉淀等4类。本实验是研究探讨污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律。实验用沉淀管进行。设水深为h，在t时间内能沉到深度h颗粒的沉淀速度vh/t。根据给定的时间to计算出颗粒的沉速uo。凡是沉淀速度等于或大于u0的颗粒在t0时就可以全部去除。设原水中悬浮物浓度为Co则

沉淀率＝(Co-Ct)／C03100%

在时间t时能沉到深度h颗粒的沉淀速度u:

u=(h310)／(t360) (mm／s)

式中：C0——原水中所含悬浮物浓度，mg/l

C1————经t时间后，污水中残存的悬浮物浓度，mg/l; h ——取样口高度cm; t ——取样时间，min。

三、实验步骤

1、做好悬浮固体测定的准备工作。将中速定量滤纸选好，放入托盘，调烘箱至

105±1℃，将托盘放入105℃的烘箱烘45min, 取出后放入干燥器冷却30min，在1/10000天平上称重，以备过滤时用。

2、 开沉淀管的阀门将软化淤泥和水注入沉淀管中曝气搅拌均匀。 3、 时用100ml容量瓶取水样100ml (测得悬浮物浓度为C0)记下取样口高度，开 动秒表。开始记录沉淀时间。

4、时间为5、10、15、20、30、40、60 min时，在同一取样口分别取100 ml水样，测其悬浮物浓度为（Ct）。

5、 一次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后必须测量 沉淀管中液面至取样口的高度，计算时采用二者的平均值。

6、 已称好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上 得到全部悬浮性固体，最后将带有滤渣的滤纸移入烘箱，重复实验步骤（1）的工作。

7、 浮物固体浓度计算

悬浮性固体浓度Cmg/l={(W1-W2)3100031000}／v

式中：W1——滤纸重；

W2——滤纸＋悬浮性固体的重量； V ——水样体积，100 ml。

四、原始数据记录 取样时间 0 5 10 15 20 30 40 60 （min） 滤纸重W1 (g) 滤纸＋悬浮性固体的重量W2 (g) 0.9428 0.9495 0.9440 1.0147 0.9466 0.9842 0.9600 0.9899 0.9750 0.9944 0.9693 0.9878 0.9756 0.9925 1.0695 1.0548 取样时间（min） 取样高度（cm） 取样后高度cm 0 140.80 139.80 5 138.00 136.70 10 135.70 134.70 15 133.50 132.40 20 132.40 131.20 30 130.20 129.20 40 128.20 127.20 60 126.20 125.00 五、数据处理及结果计算 滤纸编号 取样时间t(min) 滤纸重W1(g)

数据处理及结果计算 5－1 0 0.9428 5－2 5 0.9495 5－3 10 0.944 5－4 15 0.9466 5－5 20 0.96 5－6 30 0.975 5－7 40 0.9693 5－8 60 0.9756

滤纸重+悬浮性固体重量W2(g) 取样高度（取样前后平均高度）h(cm) 悬浮性固体浓度Cmg/L 沉速u(mm/s) 沉淀率E（％） 未被去除的悬浮物的百分比P（％）

1.0695 1.0548 1.0147 0.9842 0.9899 0.9944 0.9878 0.9925 140.30 1267 ＿ 0 100 137.35 1053 4.58 16.89 83.11 135.20 707 2.25 44.20 55.80 132.95 376 1.48 70.32 29.68 131.80 299 1.10 76.40 23.60 129.70 194 0.72 84.69 15.31 127.70 185 0.53 85.40 14.60 125.60 169 0.35 86.66 13.34 t-E曲线100沉淀率Ｅ（％）806040200010203040506070沉淀时间t/min

u-E曲线100.00沉淀率Ｅ（％）80.0060.0040.0020.000.000.001.002.003.00沉淀速度u/(mm.s)4.005.00

u-P曲线未被去除的悬浮物的百分比Ｐ（％）90.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.000.001.002.003.00沉淀速度u/(mm.s)4.005.00

六、对结果的分析、讨论及改进设想

1、根据不同沉淀时间的取样口距液面平均深度h和沉淀时间t、计算各种颗粒的沉淀速度ut和沉淀率E，并绘制t-E和u-E的关系曲线。从上图可以看出随着沉淀时间的增长，沉淀效率不断增大，而自由沉速越来越小，可以得出时间与沉淀效率称成正比，与沉速成反比。从u-E曲线可以看出沉淀效率与沉速成反比。

2、利用上述实验资料、计算不同时间t时，沉淀管内未被去处的悬浮物的百分比，即

P?C1?100à以颗粒沉速u为横坐标，以P为纵坐标、在普通格纸上绘制u

－P关系曲线。可以看出u-P成反比。

3、实验要注意的地方是每一次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后必须测量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时采用二者的平均值。同时称滤纸的重量与滤纸与悬浮物的总重量必须迅速，不要另滤纸暴露在空气中，否则吸入空气中的水分影响实验准确度。

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区别吗？

答：有区别。自由沉淀和絮凝沉淀的沉淀条件不同，以致他们的沉速存在区别。

自由沉淀颗粒沉速：颗粒沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，此时对应的沉速。絮凝沉淀颗粒沉速：颗粒在沉淀过程中，颗粒由于相互接触絮凝而改变其大小、形状、密度的沉淀，此时对应的沉速。

2、绘制自由沉降曲线的意义。

答：自由沉降曲线是反映水中悬浮颗粒的沉淀性能。

对于指定的沉淀时间t0可求得颗粒沉速u0，沉速大于等于u0的颗粒在t0时可全部去处，而沉速u

曝气充氧实验

一、实验目的

1、 定曝气设备（扩散器）氧总转移系数Kla值。 2、 深理解曝气充氧机理及影响因素。 3、 解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法，评价氧转移效率EA和动力效率Ep。

二、实验原理

根据氧转移基本方程式

dc?KLa(cs-c) dt积分整理后可得

2.303[Ig(cs?c0)?Ig(cs?ct)]氧总转移系数KLa=

t式中：KLa――氧总转移系数，L/h；

t――曝气时间，h； cs――饱和溶解氧浓度；

c0―― 曝气池内初始溶解氧浓度，本实验中t=0时，c0=0； ct――曝气某时刻t时，池内液体溶解氧浓度，mg/L。

曝气是人为通过一些设备

取样口加速向水中传递氧的过程。常

用曝气设备分为机械曝气与鼓气曝气两大类，无论哪种曝气

穿孔管

空压机进水空气曝气充氧装置

设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论。实验是采用非稳态测试方法，即注满所需水后，将待曝气之水以亚硫酸钠为脱氧剂、氯化钴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，测定水中的溶解氧浓度，从而

cs?c0)为纵坐标，以时间t为横坐标，如下式所示 利用上式计算KLa。或以Ig(cs?ctcs?s0KLa)??t Ig(cs?ct2.303KLa在半对数坐标纸上绘图，所得直线斜率为。

2.303曝气充氧装置示意图见右图

三、实验步骤

（1）计算投药量。

脱氧剂采用结晶亚硫酸钠

2Na2SO37H2O+O2→2Na2SO4

O2321??

2Na2SO3?7H2O50415.8 投药量=1.5?1.58g 式中，1.5为安全系数。

本实验投药量为1.5~2.5g结晶亚硫酸钠。将所称药剂用温水溶解、待用。 （2）关闭所有开关，向曝气池内注入清水（自来水）至1.9m。 （3）用温水溶解的药由筒顶倒入，使其混合反应10min后取水样测溶解氧(DO)。 （4）当水样脱氧至零后，开始正常曝气，曝气后15、10、15、20、25、30、40、

50、60min取样现场测定DO 值，直至DO为95%的饱和值为止。（曝气量为0.2~0.3m3/h）

（5）同时计量空气流量（务必稳定）、温度、压力、水温等。

（6）水样的采集，用碘量法测定溶解氧，水样需采集到溶解氧瓶中。采集水样

时，要注意不使水样曝气或有气泡残存在采样瓶中，可用水样冲洗溶解氧瓶后，沿瓶壁直接倾注水样或用虹吸法将细管插入溶解瓶底部，注入水样至溢流出瓶容积的1/3~1/2左右。 （7）碘量法DO的测定。 ①溶解氧的固定。

用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入1mL硫酸锰溶液，2mL碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静止。 ②析出碘。

轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。小心盖好瓶塞，颠

倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min。 ③滴定。

吸取100.0mL上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠用量。

④溶解氧浓度的计算。

M?V?8?1000 溶解氧(mg/L)=

100式中，M――硫代硫酸钠溶液浓度，mol/L;

V――滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL。

四、原始数据记录

数据表记录1 曝气筒 气量 扩散器型式 水深/m 水温/oC （直径）/m （m3?h-1） 孔板 0.12 1.9 23.8 0.3

数据表记录2 滴定药量溶解氧滴定药量溶解氧瓶号 t/min 瓶号 t/min /mL /(mg2L-1) /mL /(mg2L-1) 1 0 3.2 0 7 25 1.7 3.3048 2 1 1.7 3.3048 8 30 1.7 3.3048 3 5 1.7 3.3048 9 40 2.2 4.2768 4 10 1.7 3.3048 10 50 2.4 4.6656 5 15 1.7 3.3048 11 60 2.6 5.0544 6 20 1.7 3.3048

五、数据处理及结果计算

KLa计算：Kla(20)=

1.024(T?20)R计算氧转移率：EA=0?100%

S

RR0?KLa(20)(cs?c0)V

20℃时的供氧量：

S?21%?1.33Q(20)?0.28Q(20)?0.28Qkg/h(20)?106(mg/L)

QtPTQ(20)?0?Qt

P0T0式中：Q(20)——20℃时空气量，m3/h Qt——转子流量计上度数，m3/h P0——标准状态时空气压力，latm

T0——标准状态时空气绝对温度，（373?20）℃

P——实验条件下空气压力，

T——实验条件下空气绝对温度。

标准条件下转20℃时空气20℃时的供t 溶解氧氧气总转移系移到曝气池混氧转移效率量Q(20)氧量S（min） （mg/L) 数Kla（L/h） 合液的总氧量EA（%） 3（m/h） （kg/h） Ro（kg/h） 0 1 5 10 15 20 25 30 40 50 60 0 3.3048 3.3048 3.3048 3.3048 3.3048 3.3048 3.3048 4.2768 4.6656 5.0544 ---- 50.618 10.124 5.062 3.375 2.531 2.025 1.687 2.006 1.958 2.052 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 84000 84000 84000 84000 84000 84000 84000 84000 84000 84000 84000 456.09 91.22 45.61 30.41 22.80 18.24 15.20 23.39 24.91 28.27 0.543 0.109 0.054 0.036 0.027 0.022 0.018 0.028 0.030 0.034

六、对结果的分析、讨论及改进设想

1、可以看出，在30min以前的溶解氧不变，在30min后随着时间的增长，水中的溶解氧不断增加。这是有影响氧转移速度的因素决定，其中包括气液之间的接触面积和接触时间

2、上述数据可以看出1分钟时的氧的转移效率最高，这是因为当混合液中的氧的浓度为零时，由于具有最大的推动力，因此氧的转移率最大。所以水样脱氧至零1分钟后的混合液中的氧的含量最少，以致氧的转移率最高。

3、实验的精度的关键是溶解氧的固定与各种药剂的加量、滴定硫代硫酸钠的用量。滴定过程中要边滴定边摇晃，而且滴定速度不能太快，要准确地捉住滴定终点。

活性炭静态吸附实验

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设计参数的方法。

二、实验原理

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。

活性炭在溶液中达到吸附平衡时，活性炭的吸附能力以吸附量q表示：

q=V(C0-C)/M=X/M

式中：q——活性炭吸附量，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量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，活性炭吸附量随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公式加以表达：

q=k*C1

/n

式中：q——活性炭吸附量，g/g；

C——被吸附物质平衡浓度，g/l;

k、n——与活性炭种类、温度、被吸附物质性质有关的常数。 对（2）式两边取对数：

lgq=lgk+

1lgc n1，截n通过吸附实验测得q、C相应值，并作（3）式所示直线，求得斜率为

距为lgk。

三、实验步骤

1、画出标准曲线。

1） 准确吸取酚标准液（配制各0.5,1.0,3.0,5.0,8.0,10.0,15.0,20.0mL于

50mL）比色管中,加入适量蒸馏水稀释(此溶液1mL含0.01mg酚)。 2）同时作一空白样(即用蒸馏水代替酚标准液)。 3） 入氨缓冲溶液（PH=10）0.5mL。

4）加入4-氨基安替比林1mL（浓度为C=20m/L）。 5）加铁氰化钾1mL〔8% (m/v)〕。 6）加蒸馏水到刻度。

7）15min后用722分光光度计测其吸光度（波长为λ=510nm）。 8）绘制标准曲线。 2、在6个250 mL的三角烧杯中分别投加0、50、100、200、300、400mg粉末状活性炭，再分别加入100 mL含酚废水（含酚废水的浓度为C=10mg/L）。 3、测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上振荡，计时振荡1h。 4、将振荡后的水样用漏斗和滤纸过滤，滤出液50mL，（过滤到50mL比色管中）。 5、按步骤（1）中3）、4）、5）、7）的步骤加药，测吸光度。

6、在标准曲线上查出酚的浓度，并按《水处理实验技术》P60图2-10-1示意方

式记录和计算数据。

四、原始数据记录

1、标准曲线 酚标准液体空白样 积 (mL) 酚标准液浓度 (mg/L) 0.0 0.5 1.0 3.0 5.0 8.0 10.0 15.0 20.0 0.1 0.2 0.6 1.0 1.6 2.0 3.0 4.0 吸光度值 A 0.006 0.010 0.0023 0.058 0.094 0.120 0.199 0.350 0.135 注：酚标准液浓度为 0.01g/L

2、活性炭吸附 活性炭投加量 (mg) 吸光度值 A 0 1.699 50 0.301 100 0.101 200 0.026 300 0.013 400 0.010

出水酚浓度 C (mg/mL) 0.017 0.003 0.001 0.0003 0.0001 0.0001 注：标准曲线方程为： C = 10.05*A + 0.00005 原废水酚浓度 C0=0.025mg/mL 温度取25℃。 原水酚 C0 出水酚 C 废水体积(mg/mL) (mg/mL) V/mL 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.017 0.003 0.001 0.0003 0.0001 0.0001 100 100 100 100 100 100 活性炭投温度 ℃ 加量 M / mg 25 25 25 25 25 25 0 50 100 200 300 400 吸附量 酚去除q=X/M 率 % (mg/mg) 0 0.044 0.024 0.012 0.008 0.006 0 88 96 98.8 99.6 99.6 五、数据处理及结果计算

标准曲线（Y=10.05A+0.00005）54浓度C321000.10.2吸光度A0.30.4系列1

六、对结果的分析、讨论及改进设想 1、吸附等温线

根据测定数据绘制吸附等温线〔按（3）式绘制〕。

吸附等温线(lgq=0.035+0.552*lgc)321lgq0-6-4-2-10-2-3lgc246lgq

2、讨论实验数据与吸附等温式之间关系。

由吸附量与被吸附物质平衡浓度的关系所绘出的曲线即为吸附等温线，表示吸附等温线的公式称为吸附等温式。也就是说实验数据的不同，吸附等温式就不同。在温度一定的条件下，活性炭吸附量随吸附物质平衡浓度的提高而提高。可通过实验数据绘出的吸附等温线确定活性炭的投加量。

3、由于测吸光度时可能存在一些操作失误，以致不可避免地出现了数据误差，由此绘出的标准曲线上的各点并不是在一条直线上。

七、思考题

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？ 答：由等温线可以比较不同活性炭对各种溶质的吸附效果，并由此计算出所拟去

除的溶质从初浓度C降低到要求浓度时，所需投加的粉末活性炭数量。做吸附等温线用粉状炭的原因是：因为吸附剂的颗粒越大，则达到吸附平衡所需的时间越长，为了在短时间内得到试验结果，通常将吸附剂破碎为较小的颗粒进行试验。

过滤反冲洗实验

一、实验目的

1、观察过滤及反冲洗现象，加深理解过滤及反冲洗原理。 2、了解过滤及反冲洗模型试验设备的组成与构造。 3、了解进行过滤几反冲洗模型试验的方法。

4、测定滤池工作的主要技术参数并掌握观察方法。

二、实验原理

水的过滤是在滤池中进行的，滤池净化的主要作用是接触凝聚作用，水中经过絮凝的杂质截留在滤池之中，或者有接触絮凝作用的滤料表面粘附水中杂质。滤层去除水中杂质的效果主要取决于滤料的总表面积，过滤及反冲洗装置如下图所示。

进水箱过滤柱流量计过滤柱洗手盆进水箱 随着过滤时间的增加，滤层截留的杂质增加，滤层的水头损失也随之增长，其增长速度随滤速大小、滤料颗粒的大小和形状，过滤进水中悬浮物含量及截留杂质在垂直方向的分布而定，当滤速大、滤料颗粒粗、滤料层较薄时，滤过水水质将很快变差，过滤水质的周期变短，如滤速大，滤料颗粒细，滤池中的水头损失增加很快，这样很快达到过滤压力周期，所以在处理一定性质的水时，正确确定滤速、滤料颗粒的大小、滤料及厚度之间的关系，有重要的技术意义和经济意义，这一关系可用实验方法确定。

滤料层在反冲洗时，当膨胀率一定，滤料颗粒越大，所需冲洗强度便越大；水温越高（即水的粘滞系数越小），所需冲洗强度大也越大。对于不同的滤料来说，同样大小颗粒的滤料，当密度大的与密度小的滤料膨胀相同时，其所需的冲洗强度就大。精确确定在一定的水温下冲洗强度与膨胀率的关系，最可靠的方法是进行反冲洗实验。

反冲洗的方式很多，其原理是一致的，反冲洗开始承托层、滤料层未完全膨胀、相当于滤池处于反向过滤状态，这时滤层水头损失的计算公式为

L?L0?100% e?L0式中：L―― 砂层膨后的厚度，cm；

L0――砂层膨胀前的厚度，cm。

当反冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流太化状态。根据滤料层前后的厚度便可求出膨胀率。膨胀率e值的大小直接影响了反冲洗效果。

三、实验步骤

在实验中要注意控制滤料层上的工作水深应保持基本不变。仔细观察绒粒进入滤料层深度的情况以及绒粒在滤料层的分布。

(2) 照上图，了解实验装置及构造。 (3) 测量并记录表1中所列的数据。

(4) 列表记录每隔半小时测定或校对一次的运行参数，见表2。 (5) 观察杂质绒粒进入滤层深度的情况。

(6) 不同滤管采用不同滤速进行试验，其滤速的分配为：1 #: 5m/h; 2 #:

8m/h; 3 #:12m/h; 4 #: 16m/h。 (7) 反冲洗实验，要注意以下几点： ①了解实验装置。

流量计

②列表测量并记录个参数，见表3和4。

③做膨胀率e=10%、20%、30%的反冲洗强度q的实验。 ④打开反冲洗水泵，调整膨胀度e，测出反冲洗强度值。

⑤测量每个反冲冲洗强度时应连续测3次，取其平均值计算。

四、原始数据记录

滤池过滤实验记录： 水 位 计 高 度（mm） 流量(L∕h) 1 2 3 4 239 72.5 69.8 51.3 33.2 279 75.5 73.5 53.6 34.2 320 79.5 77.8 56.7 36.5

滤池反冲洗实验记录、 项目 Q 实验号 (L/h) 1 2 3 560 745.5 915 H/min 122.76 133.92 145.08 e=(L—q=Q∕e平 L0)∕L0F(L2s-12m-2) 均值 3100﹪ 10 20 30 13.76 18.32 22.48 20 18.19 q平 均值

五、数据处理及结果计算

1、根据反冲洗度记录结果，绘制一定温度下的冲洗强度与膨胀度的关系曲线。

冲洗强度与膨胀度的关系曲线350% %5%0%0.005.0010.0015.00冲洗强度20.0025.00

2、根据过滤数据的记录，绘制一定温度下的流速与水头损失的关系曲线。

膨胀度%流速与水头损失的关系曲线100水头损失／cm8060402000.5000.6000.7000.800运行流速／(cm/s)0.900

系列1系列2系列3系列4

六、对结果的分析、讨论及改进设想

1、从图一可看出，随着冲洗强度的增加，膨胀度是增加的。因此，膨胀率的大小直接影响了反冲洗效果。从图二可看出，系列1为滤层中第一处深度处的水头损失，系列2为滤层中第二处深度处的水头损失，系列3为滤层中第三处深度处的水头损失，系列4为滤层中第四处深度处的水头损失。从数据中可以看出，对于同一个深度来说，随着流速的增大，水头损失不断增加。 2、为达到满意的实验效果，应注意如下事项：

（1）在反冲洗滤柱中的滤料时，不要使进水阀门开启度过大，应缓慢打开以防

滤料冲出柱外。

（2）在过滤实验前，滤层中应保持一定水位，不要把水放空以象过滤实验时测

压管中积有空气。

（3）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。

水处理装置演示实验

---------澄清池模型实验

一、水力循环澄清池模型实验

一、实验目的

(1)通过水力循环澄清池模型的模拟实验,进一步了解其结构和工作原理。 (2)通过观察矾花和悬浮层的形成，进一步明确悬浮层的作用和特点。

(3)加深对水力循环澄清池运行的影响因素以及与其它类型澄清池区别的认识。 (4)熟悉水力循环澄清池运行的操作方法。

二、实验原理

澄清池是将絮凝和沉淀这两个单元过程综合于一个构筑物中完成，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水得到澄清。泥渣层的形成方法是在澄清池开始运行时，在原水中加入较多的混凝剂，并适当降低负荷。逐步形成。

澄清池的种类和形式很多，基本上可分为泥渣悬浮型和泥渣循环型，水力循环澄清池属后者。泥渣循环型澄清池的特点是：泥渣在一定范围内循环利用，在循环过程中，活性泥渣不断与原水中脱稳进行接触絮凝作用，使杂质从水中分离出去。

三、水力循环澄清池的运行方式

出水放空管进水管原水从池底进入，先喷嘴高速喷入只喉管，在喉管下部喇叭口附近造成真空而吸入回流泥渣，原水与回流泥渣在喉管中剧烈混合后，被送入第一絮凝室（反应室）第二絮凝池（反应室）。从第二絮凝池流出的泥水混合液，在分离室中进行泥水分离。清水向上，泥渣则一部分进入泥渣浓缩室，一部分被吸入喉管重新循环，如此周而复始。原水流量与泥渣回流量之比，一般为1：2~1：4。喉管和喇叭口的高低可用池顶的升降阀调节。

二、脉冲澄清实验模型实验

一、实验目的

1、通过模型演示，了解脉冲澄清池的构造及工作原理。 2、观察矾花形成悬浮层的作用和特点。

3、掌握脉冲澄清池运行使用操作方法及注意事项。 二、实验原理

澄清池是利用悬浮层中的矾花对原水中悬浮颗粒的接触絮凝作用来去除原水中的悬浮杂质。接触絮凝的机理包括：矾花与矾花、矾花与原水中悬浮杂质之间的碰撞作用，矾花对原水悬殊浮颗粒及其他杂质的吸附作用等。在完成接触絮凝作用后，矾花（已增长为大矾花）从原水中分离出来进入集泥斗中，在澄清池一个构筑物中分别完成了混合、反应、沉淀分离等过程，使原水得到澄清。由于较好地利用了有吸附絮凝能力的矾花来处理原水，所以澄清的生产率提高了，并节约了混凝剂的用量。

三、脉冲澄清池的运行方法

脉冲澄清池的构造及布置参见《水处理实验技术》P12图1-3-1所示。

脉冲发生器出水排泥斗排泥流量计进水

原水经泵通过转子流量计流入进水室后，进水室水位上升，当上升到一定高度时，钟罩脉冲虹吸发生器就发生脉搏冲虹吸作用（即一段时间内澄清池内进水，一段时间内澄清池内澄清，一直交替着运行下去），使进水室中的原水以脉冲的方式大量流入中央管并快速从配水管的孔口中喷出，经稳流板稳流后，以较慢的速度上升，由于原水的上升能量使用澄清池底部的悬浮矾花与原水混合搅拌，即完成矾花与悬浮物质的碰撞与吸附作用。同时由于原水的进入也使得澄清池内的水位上升，把澄清池已澄清的水顶入出水渠道中并排出。而过剩的矾花则从积泥斗中被定时排放掉。

由于活性悬浮矾花层随脉冲水流有规律地上下运动，使矾花分布更均匀，就避免了一般悬浮澄清池易于局部穿透的缺点，加强了矾花的接触絮凝作用。

水处理装置演示实验

――――

滤池模型实验

一、 重力式无阀滤池模型实验

一、实验目的

1. 通过有机玻璃模型观察实验，加深对无阀滤池工作原理及性能的理解。 2. 掌握无阀滤池的运转操作及使用方法。

3. 熟悉各部件的作用、名称及几个主要几何尺寸的设计原理

二、实验原理

原水有水泵经过进水管送至高位水箱，经过气水分离器进入滤池自上而下的滤池，滤后水从连通渠进入清（冲洗）水箱。水箱充满后，水从出水箱溢流流入清水池。如图所示

1-进水分配槽；2-进水管； 3-虹吸上升管； 4-伞形顶盖； 5-挡板；

6-滤料层； 7-承托层； 8-配水系统； 9-底部配水区； 10-连通渠； 11-冲洗管； 12-出水渠； 13-虹吸辅助管；14-抽气管； 15-虹吸下降管；

16-水封井；17-虹吸破坏斗；18-虹吸破坏管；19-强制冲洗管； 20-冲洗强度调节器

滤池运行中，滤层不断界留悬浮物，滤层阻力逐渐增加，因而促使虹吸上升管内的水不断升高。当水位达到虹吸辅助管管口时，水自该管中落下，并通过抽气管不断将虹

吸下降管中的空气带走，使虹吸管内形成真空，发生虹吸作用。则水箱中的水自上而下的通过过滤层，读滤层进行反冲洗，此时滤池仍在进水，反冲洗开始后，进水和冲洗废水同时经过虹吸管上升管、下降管排水至排水井排出。滤池有进水，进行下一周期的运行。

二、斜板（管）沉淀池模型实验

一、实验目的

1、通过进行双向流斜板沉淀的模拟实验，过一步加深对其构造和工作原理的认识；

2、进一步了解斜板沉淀池运行的影响因素； 3、熟悉流斜板沉淀池的运行操作方法。

二、基本概念与工作原理

根据浅层理论，在沉淀池有效容积一定的条件下，增加沉淀面积，可以提高沉淀效率。如图所示斜板（管）沉淀池实际上是把多层沉淀池底板做成一定倾斜率，以利排泥。斜板与水平成60°角，放置沉淀池中，水在斜板的流动过程中，水中颗粒则沉于斜板上，当颗粒积累到一定程度时，便自动滑下。双向流斜板沉淀池中具有上向流和下向流两种流态。中间为下向流沉淀区，其水流方向与污泥滑动方向相同；两侧为上向流（异向流）沉淀区，其水流方向与污泥滑动方向相反。

三、虹吸滤池模型实验

一、实验目的

通过实验加深对虹吸滤池工作原理地了解，了解掌握虹吸滤池的操作使用方

法。

二、实验原理

虹吸滤池是采用真空系统来控制进水虹吸管、排水虹吸管，并采用小阻力配水系统的一种新型滤池。因完全采用虹吸真空原理，省去了各种阀门，只在真空系统中设置小阀门即可完成滤池的全部操作过程。虹吸滤池是由若干个单格滤池组成为一组，滤池底部的清水区和配水系统彼此相通，可以利用其它滤格的滤后水来冲洗其中一格；又因为这种滤池是小阻力配水系统，可利用出水堰口高于排水槽一定距离的滤后水位能作为反冲洗的动力（即反冲洗水头），此种滤池不需专设反冲洗泵。

三、运行方式

（1）过滤过程：打开进水虹吸管上抽气阀门，启动真空泵（形成真空后

即关闭）。启动原水泵调整流量Q=500~800L/h，原水自进水槽通过进水虹吸管，进水斗流入滤池过滤，滤后水通过滤池底部空间经连通渠、连通管、出水槽、出水管送至清水池。

（2）反冲洗过程：当某一格滤池阻力增加，滤池水位上升到最高水位

或出水水质大于规定标准时，应进行反冲洗。先打开进水虹吸管的放气阀门，破坏虹吸作用停止进水，然后打开排水虹吸管上抽气阀门，启动真空泵开始抽气，形成真空后即可关闭阀门，池内水位迅速下降，冲洗水是由几个滤格供给。经底部空间通过砂层，使砂层得到反冲洗。反冲洗后的水经冲洗排水槽、排水虹吸管、管廊下的排水管以及排水井、排水管排出。冲洗完毕后，打开排水虹吸管上放气阀门，虹吸破坏，再重复过滤操作过程恢复过滤即可。

四、V型滤池模型实验

一、实验目的

通过实验加深对V滤池工作原理地了解，了解掌握V滤池的操作使用方法。

二、运行方式

V型滤池因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V字形而得名。

下图为一座V型滤池构造图。

控制室管廊

通常一组滤池由数只滤池组成。每只滤池中间为双层中央渠道，将滤池分成左、右两格。渠道上层实排水渠供冲洗排污用；下层是气、水分配渠，过滤时汇集滤后清水，冲洗水分配气和水。渠上部设有一排配气小控，下部设有一排配水方孔。V型槽底设有一排小孔，既可作过滤时进水用，冲洗时又可供横向扫洗布水用，这是V型滤池的一个特点。滤板上均匀布置长柄滤头，每平方米约布置50～60个。滤板下部是空间。

过虑过程：待滤水由进水总渠经进水气动隔膜阀和方孔后，溢过堰口再经 侧孔进入V型槽。待滤水通过V型槽底小孔和槽顶溢流，均匀进入滤池，而后

通过砂滤层和长柄滤头流入底部空间，再经方孔汇入中央气水分配渠内，最后由管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。滤速可在7～20m/h范

围内选用，视原水水质、滤料组成等决定。滤速可根据滤池水位变化自动调节出心蝶阀开启度来实验等速过滤。

冲洗过程：首先关闭进水阀，但两侧方孔常开，故仍有一部分水继续进入V型槽并经槽底小孔进入滤池。而后开启排水阀将池面水从排水渠中排出直至滤池水面与V型槽顶相平。冲洗操作可采用：“气冲－气、水同时反冲－水冲”3步；也可采用：“气、水同时反冲－水冲”2步。3步冲洗过程为：（1）启动鼓风机，打开进水阀，空气经气水分配渠的上部小孔均匀进入滤池底部，由长柄滤头喷出，将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮与水中。由于V型槽底小孔继续进水，在滤池中产生横向水流，形同表面扫洗，将杂质推向中央排水渠。（2）启动冲洗水泵，打开冲洗水阀，此时空气和水同时进入气、水分配渠，再经方孔和小孔和长柄滤头均匀进入滤池，使滤料得到进一步冲洗，同时，横向扫洗仍继续进行。（3）停止气冲，单独用水再反冲洗几分钟，加上横向扫洗，最后将悬浮于水中杂质全部冲入排水槽。V型滤池冲洗过程全部由程序自动控制。

SBR自控运行实验

一、实验目的

1、 通过SBR法计算机自动控制系统模型实验，了解和掌握SBR法计算机自控制 系统的构造于原理。

2、 通过模型演示实验，理解和掌握SBR法的特征。

二、SBR法概述

间歇式活性污泥法（简称SBR法），又称序批式活性污泥法，是一种不同于传统的连续流活性污泥法废水活性污泥法处理工艺。SBR工艺具有工艺具有工艺简单、所需费用较低等特点。采用该工艺处理城镇污水时，比普通的活性污泥法节省基建费用投资约30％。而且该工艺布置紧凑，节省占地面积。此外，其理想的推流过程使生化反应推动力大，效率也高；运行方式较灵活，脱氮除磷效果好，可防止污泥膨胀，且耐冲击负荷。

然而，SBR法实际上并不是一种新工艺，而是活性污泥法初创时期充排式反应器的改进于复兴。1914年英国的Ardem和Lockett首创活性污泥法时，采用的就是间歇式。 三、工作原理

SBR工艺作为活性污泥法的一种，其去除有机物的机理于传统的活性污泥法相同，即微生物利用污水中的有机物合成新的细胞物质，并未合成提供所需的能量；同时通过活性污泥的絮凝、吸附、沉淀等过程来实现有机污染物的去除；所不同的只是其运行方式。典型的SBR系统包含一座或几座反应池及初沉池等预处理和污泥处理设施，反应池兼有调节池和沉淀池的功能。该工艺被称为序批间歇式，它有两个含义：一是其运行操作在空间上按序排列，是间歇的；二是每个SBR的运行操作在时间上也是按序进行，并且也是间歇的。

当反应池充水，开始曝气后，就进入了反应阶段；待有机物含量达到排放标准或不再降解时，停止曝气。混合液在反应器中处于完全静止状态，进行固液分离，一段时间后，排放上清液，活性污泥留在反应池内，多余的污泥可通过放空管排出。至此，就完成了一个运行周期，反应器又处于准备下一个周期运行的待机状态。下图为SBR法的基本运行模式。

SBR法系统的运行分5个阶段，即进水阶段、反应阶段、沉淀澄清阶段、排放处理水阶段和待进水阶段。从进水到带进水的整个过程称为一个运行周期，在

闲置期

一个运行周期内，底物浓度，污泥浓度、底物的去除率和污泥的增长速率等都随时间不断地变化，因此，间歇式活性污泥法系统属于单一反应器内非稳定状态的运行。

SBR系统的组成可以式单池，也可以是多池，主要取决于进水的水质，水量的变化和管理水平等因素，系统的运行可以是单池单独运行，也可以是多池并联或窜联运行。其运行大致分为以下几个阶段。

1．进水阶段

进水阶段不仅是水位上升过程，更重要的是在反应器内进行着重要的生化反应。在这期间，根据不同微生物生长的特点，可以采用曝气或厌氧搅拌或二者轮换的方式运行。到底采用哪一种方式或组合方式运行，要根据处理的目的来决定。

2．反应降解阶段

当反应器充水至设计水位后，污水不再流入反应器内，曝气和搅拌成为该阶段的主要运行方式。其间，曝气一方面可以降解污水中BOD，另一方面可以进行硝化反应，作为生物脱氮的前提，如果曝气之后立即进行压氧搅拌，则可完成反硝化过程。从而完成脱氮的全过程。有时在这一阶段排放一部分剩余污泥。

3．沉淀澄清阶段

反应降解结束后，反应器内不再曝气或搅拌，系统进入沉淀澄清阶段。由于静止的条件下进行絮凝和沉淀，又较理想的澄清与浓缩污泥的效果。

4．排放处理水阶段

经过沉淀澄清净化的上清液，由排水阀排出池外直到设计的最低液位。有时随后排出部分剩余污泥。

5．待进水阶段

从排放处理水阶段到进水前的一段空闲时间称为待进水阶段 。有时这一阶段的时间较短。

四、SBR法操作步骤

1、 将仪器各部件的插头插入插座，接通电源。此时水位控制器面板上的两个批示灯亮。

2、 打开电脑进入WINDOWS桌面。

3、 激活“SBR法污水处理自控系统”图标，进入“SBR法污水处理自控系统”画面。

4、 按任意键进“运行控制表”程序。

5、 按“TAB”键进入“曝气”的时间设置，按“ENTER”键即回车键确定后，此时光标出现，输入所需时间，再按一次回车键即完成对“曝气”这一运行工艺的时间设定。“沉淀”、“滗水”、“排水”、“闲置”以及“运行次数”的时间设置亦如此。

6、 按“TAB”键进入“开始运行”，按回车即可运行所设定的运行工艺程序。在“运行状态”一列可随时查看运行状况，如正在运行哪一个工艺流程，已经完成多少。

7、 按“ALT”+“x”键即可退出整个程序到 WINDOWS桌面。 8、 先将仪器各部件插头拔下，再关闭电脑。

污泥沉降比和污泥指数的测定实验

一、实验目的

1、掌握沉降比和污泥指数这两个表征活性污泥沉淀性能指标的测定和计算方法，减小测定误差。

2、进一步明确沉降比，污泥指数和污泥浓度三者之间的关系以及它们对活性污泥法处理系统的设计和运行控制的指导意义。

3、加深对活性污泥的絮凝沉淀的特点和规律的认识。

二、实验原理

在活性污泥中，二次沉淀池是活性污泥系统的重要组成部分，它用以澄清混合液并浓缩回流的污泥，其运行状态如何，直接影响处理系统的出水质量和回流污泥的浓度。实践表明出水浓度中相当一部分是由于出水中悬浮物引起的，而对二沉池的运行，除了其构造上的原因外，影响其运行的主要因素是混合液（活性污泥）的沉降情况。通常沉降性能的指标用污泥沉降比和污泥指数来表示，沉降

比Sludge volume(SV)即曝气池出水的混合液在100ml的量筒中静置沉淀30 分钟后，沉淀后的污泥体积和混合液的体积之比值%。污泥指数（SVI）的全称为污泥溶积指数，是曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1克干污泥所占的容积以毫升计。即：

?毫升/升??SV%?10 混合液30分钟静沉淀污泥容积SVI?污泥干重?克/升?MISS?克/升?可见，污泥沉降比不仅在一定程度上反映了活性污泥的沉降性

100能，而且其测定方法简单、快速、

直观，因此是评价活性污泥的重要指标之一。当污泥指数变化不大时，污泥沉降比可以直接并及时地反映曝气池的污泥浓度。而当污泥浓度变化大时，用污泥沉降比就能25很快反映出活性污泥沉降性能以及污泥膨胀等异常情况。当处理系统受到水质水量的变化或其它在毒物质的冲击时，单纯的用污泥沉

降比性能的评价指标则很不充分，因为污泥沉降比中并不包括污泥浓度的因素，因此引出了污泥指数（SVI）的概念。简单的说，污泥指数是经30分钟沉淀后的污泥密度的倒数。因此它能客观的评价活性污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及时的反映出是否有污泥膨胀的倾向或已经发生污泥膨胀。

sv=25%

三、实验步骤

1、将干净的100ml量筒用蒸馏水冲洗后，甩干。

2、将虹吸管吸入口处放在曝气池的出口处（即曝气池的混合液流入二沉池时的出口）用吸球将曝气池的混合液吸出，并形成虹吸。

3、通过虹吸管混合液置于是100ml量筒中，至100ml刻度处。并从此时开始计算沉淀时间。

4、将装有污泥的确良100ml 量筒放在静止处，观察活性污泥絮凝和沉淀的过程和特点，并且在第1、3、5、10、15、20、30分钟分别记录污泥界面以下的污泥容积。

5、第30 分钟的污泥容积（ml）即为污泥沉降比（SV%）。

四、原始数据记录

时间(mim) 污泥容积 1 90 3 43 5 37 10 28.5 15 24 20 22 30 20.5

五、数据处理及结果计算

20.5?10混合液30min静沉后污泥容积(mL/L)SV?10? 68.33 SVI==?3污泥干重(g/L)MISS(g/L)

污泥界面下的容积随时间的变化100908070mL605040302010001020时间(min)3040

六、对结果的分析、讨论及改进设想

1、污泥沉降比SV=20.5% 和污泥浓度（MLSS）=3g/L,算出污泥指数为68.33。 2、通过所得到的污泥沉降比和污泥指数，可知活性污泥处理系统中活性污泥的

沉降性能良好，污泥没有膨胀的倾向。

七、思考题

1、污泥沉降比和污泥指数二者有什么区别和联系？

答：污泥沉降比又称30min沉降率，是活性污泥处理系统重要的运行参数，也是

评定活性污泥数量和质量的重要指标。它能够反映曝气池运行过程的活性污泥量，可用于控制、调节剩余污泥的排放量，还能通过它及时地发现污泥膨胀等异常现象的发生。

污泥指数能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能，对生活污水及城市污水，此值以介于70～100为宜。SVI值过低，说明泥粒细小，无机物含量高，缺乏活性；过高，说明污泥沉降性能不好，并且已有产生膨胀现象地可能。

2、活性污泥的絮凝沉淀有什么特点和规律？ 答：活性污泥的细菌以异养型的原核细菌为主，它们是具有较强的分解有机底物

并将其转化为无机物质功能。活性污泥在二沉池的混合液的浓度高（2000~4000mg/L），具有絮凝性能，属于成层沉淀。沉淀时泥水之间有清晰的界面，絮凝体结成整体共同下沉，初期泥水界面的沉速固定不变，仅与初始浓度有关[u=f(C)]，活性污泥质轻，易被水带走，并容易产生二次流与异重流，使实际的过水断面远远小于设计的过水断面。

活性污泥装置运行实验

一、实验目的

1． 通过观察完全混合式活性污泥处理系统的运行，加深对该处理系统的特点和运行规律的认识

2． 通过对模型实验系统的调试和控制，初步培养进行小型模拟实验的基本技能。

3． 熟悉和了解活性污泥处理系统中的控制方法，进一步理解污泥负荷、污泥龄、溶解氧浓度等控制参数及在实际运行中的作用和意义。

二、实验原理

活性污泥法是污水处理的主要方法之一。从国内对污水处理的现状来看，95％以上的城市污水和几乎所有的有机工业废水都采用活性污泥法来处理。因此，了解和掌握活性污泥处理系统的特点和运行规律以及实验方法是很重要的。对于特定的处理系统，在一定的环境条件下，运行的控制因素有污泥负荷、污水停留时间、曝气池中溶解氧浓度、污泥排放量等，这些参数也是设计污水处理厂的重要参考资料。

在活性污泥小型实验的运行中，必须严格控制以下几个参数：

（1） COD—污泥负荷NS：

NS?QLa[kgCOD/(kgMLSS日）] xV（2） 曝气池时间t: t?V(h) Q（3） 污泥龄或生物固体平均停留时间?c：

?c?xVQwXw?(Q?Qw)Xe?xV (天）QwXw式中：Q—污水流量；

Lu—进水有机物（CODs）浓度； V—曝气池容积；

x—混合液（即活性污泥）浓度； Qw—每天排放的污泥量； Xw—排放的污泥浓度；

Xe—随出水流失的污泥浓度。

微污染水源处理 (设计性实验)

摘要：为了加深对混凝理论的理解，掌握混凝剂的特性，决定针对微污染水源处

理方面进行设计性实验，我们采用了AL2(SO4)3混凝剂，对于我们所取的麓湖水样来说，其最佳投药量为50 mg/L，最佳适用范围为40 mg/L ~60 mg/L。而混凝效果受以下因素影响：（1）废水性质的影响（2）共存杂质的种类和浓度（3）混凝剂的影响。水的胶体杂质浓度、PH值、水温及共存杂质等都会不同程度地影响混凝效果。投药量最大时，混凝效果并不一定是好的。因为当铝盐投药量超过一定限度时，会产生“胶体保护”作用，使脱稳胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定。而且投药量大也容易出现产生大量含水率很高的污泥的问题。

关键词：混凝、混凝剂AL2(SO4)3、矾花、浊度、投药量、PH。

一、实验目的及意义

1、要求认识几种混凝剂，掌握其配制方法。 2、观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解。 3、认识混凝理论对微污染水源处理的重要意义。

二、实验场地、水样水质、仪器设备及药品 实验场地：广州大学广原校区水处理实验室

水样水质：取至麓湖的微污染水，水温属于常温水，浊度>10。

仪器设备：1000ml量筒2个；1000ml烧杯6个；100ml烧杯2个；10ml移液管

2个；2ml移液管1个；医用针筒1根；洗耳球1个；光电浊度仪1台；六联搅拌器1台。

药 品：AL2(SO4)3。

三、实验原理

水中粒径小的悬浮物以及胶体物质，由于微粒的布朗运动，胶体颗粒间的静电斥力和胶体表面的水化作用，致使水中这种含浊状态稳定。

向水中投加混凝剂后，由于如下原因：①能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的δ电位，实现胶粒的“脱稳”；②发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用；③网捕作用，从而达到颗粒的凝聚。

四、实验步骤

实验方法：变速混凝搅拌器混凝实验 实验步骤如下：

（1）到麓湖取水样。

（2）认真了解ZR4-6型混凝试验搅拌器的使用方法。

（3）用1000 mL量筒取6个水样至6个1000 mL烧杯中（所取水样已经过均匀混合搅拌，且取样时是一次量取）。

（4）投药量：AL2(SO4)3 0.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0mL(所配给的AL2(SO4)3的浓度c为20 g/L)。

（5）将第一组水样置于ZR4-6型混凝试验搅拌器下（搅拌时间和程序已按说明书预先设定好）与此同时，按计算好的投药量，用移液管分别移取不同量的药液 至加药管中。

（6）开动机器，在第一次自动加药后，用蒸馏水冲洗加药试管两次。 （7）混凝实验搅拌器以500r/min的速度搅拌30s，150r/min速度搅拌5min，80r/min的速度搅拌10 min。

（8）搅拌过程中，观察并记录“矾花”形成的过程，“矾花”外观、大小、密实程度等。

（9）搅拌过程完成后，停机，静沉15 min，观察并记录“矾花”沉淀的过程。 （10）第一组6个水样，静止15 min后，用医用针筒取出约的上清液，并分别用浊度仪测出剩余浊度，记入表中。

（11）比较第一组实验结果，根据6个水样所测得的剩余浊度值，以及水样混凝沉淀时现象观察记录的分析，对最佳投药量所在区间做出判断，缩小实验范围为3.0左右，加药量取2.5、2.7、2.9、3.1、3.3、3.5 mL的浓度c为20 g/L的AL2(SO4)3。重复以上实验步骤。

五、原始数据记录

实验中各个指标的测定数据记录表

实验 编号 混凝剂名称 AL2(SO4)3 水样 第一次 投药量 编号 代号 mL mg/L 原水浊度 10.1(第一次) 10.1(第二次) 1 a 0.5 10 7.54 6.4 1 a 2.3 46 0.59 6.4

原水温度 19 3 X2 2.5 50 0.73 6.4 3 X2 2.5 50 0.63 6.4 4 X3 3.0 60 0.61 6.4 4 X3 2.6 52 0.64 6.4 原水PH值 6.4(第一次) 6.4(第二次) 5 X4 3.5 70 0.49 6.4 5 X4 2.7 54 0.71 6.4 6 b 4.0 80 0.8 6.4 6 b 2.8 56 0.82 6.4 2 X1 1.5 30 3.52 6.4 2 X1 2.4 48 0.55 6.4 剩余浊度 沉淀后PH值 水样 第二次 投药量 编号 代号 mL mg/L 剩余浊度 沉淀后PH值

实验过程的观察记录表

观察记录 实验水样编号 矾花形成及沉淀过程描述 编号 1 矾花几乎没有 接着5、6水样后出现混浊，矾花小而不密实，数2 量比3水样少些，悬浮在水中，沉降慢。 很快出现混浊，矾花大，密实度良好，数量仅次于3 4水样，沉降速度快，沉到底并堆积在一起。 第一很快出现混浊，矾花小，密实度最好，且数量最多，4 次沉速最快。 接着3、4水样后出现混浊，矾花小，密实度较45 水样差，数量较2水样少，沉速仅快于1水样 接着3、4水样后出现混浊，矾花小而密实，数量6 较小，沉速较4低，堆积分散。 矾花出现较慢，比较细小，形成比较快，沉淀速度1 较快。 混凝明显，矾花大而密实，数量较多，沉速快，在2 底层堆积较集中。 第混凝明显，矾花大，在水面集聚较多，沉速不快，3 二在底层堆积没2水样集中。 次混凝明显，矾花较小，数量多，分布分散，沉速较4 慢，堆积分散。 5 混凝明显，矾花小而密实，堆积分散，沉速较慢。 6 矾花出现相对较慢，堆积分散，沉速最慢。 六、数据处理及结果 第一次混凝曲线图8小结 投药量在4水样的量值左右的混凝效果较好 各水样的混凝效果大致相同，从表面现象比较难明确做出判断 剩余浊度64200204060投药量80100系列1

第二次混凝曲线图1剩余浊度0.80.60.40.20020投药量4060系列1

七、对结果的分析、讨论及改进设想

1、根据混凝曲线图确定药剂的最佳投药量和最佳适用范围。

答：根据混凝曲线图确定药剂的最佳投药量为50 mg/L，最佳适用范围为40

mg/L ~60 mg/L。

2、混凝剂AL2(SO4)3的特点、主要优缺点。

答：当PH<3时，简单水合铝离子[Al(H2O6)]3+可起压缩胶体双电层作用，在PH

＝4.5～6.0范围内（视混凝剂投量不同而异），主要是多核羟基配合物对负电荷胶体起电性中和作用，凝聚体比较密实；在PH＝7～7.5范围内，电中性氢氧化铝核物[Al(OH)3]n可起吸附架桥作用，同时也存在某些羟基配合物的电性中和作用。天然水的PH值一般在6.5~7.8之间，铝盐的混凝作用主要是吸附架桥和电性中和，两者以何为主，决定于铝盐投加量，当铝盐投加量超过一定限度时，会产生“胶体保护”作用。

优缺点：精制硫酸铝杂质含量小，价格较贵；粗制硫酸铝杂质含量多，价格

较低，但质量不稳定，增加了药液配制和废渣排除方面的操作麻烦。采用固态硫酸铝的优点是运输方便，但制造过程多了浓缩和结晶工序。如果水厂附近就有硫酸铝制造厂，最好采用液态，这样可节省浓缩、结晶的生产费用。硫酸铝使用方便，但水温低时，硫酸铝水解较困难，形成的絮凝体比较松散，效果不及铁盐混凝剂。

3、在混凝实验中应注意哪些操作方法，对混凝效果有什么影响？ 答：在混凝实验中应注意的操作方法及其对混凝效果的影响如下：

1）在混凝实验中量取水样时应先搅拌均匀，并且一次量取，以此来减少取样浓度上的误差；

2）移取药液时应尽量做到精确。加药量在药液少时，要掺点蒸馏水摇匀，以免沾在试管上的药液过多，影响投药量的精确度；

3）在自动加药后，要有蒸馏水冲洗加药的试管两次，以确保投药量的精确，而且冲洗的速度要快，因为搅拌时间是有限定的，这一系列的程序也是有一定要求并事先已设定好的，速度快才不会影响实验的顺利进行；

4）移取烧杯中的沉淀水上清液时，要用相同的条件取上清液，不要沉下去的矾花搅拌起来，以确保所测浊度的精确性。

八、结论 一、根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝效果的几个主要因素。

答：根据实验结果以及实验中所观察到的现象，影响混凝效果的主要因素有：

1、水温影响 原因：（1）混凝剂的水解速度慢，生成的絮凝体细而松，强度小，不易沉。

（2）低温水的粘度大，颗粒沉降速度降低，而且颗粒之间碰撞机会减 少，影响了混凝效果。 改善措施：（1）增加混凝剂的投量，以改善颗粒之间碰撞条件。

（2）投加助凝剂（如活化硅酸）或粘土以增加绒体重量和强度，提高沉速。

2、水的PH值和碱度影响

+

（1）铝盐的水解过程中不断产生H，从而导致水的PH值。要使PH值保持在最佳范围以内，水中应有足够的碱性物质。天然水中均有一定的碱度（通

-常是HCO3），它对PH值有缓冲作用。当原水碱度不足或混凝剂投量甚高时，水的PH值将大幅度下降以至影响混凝剂继续水解。（2）采用三价铁盐混凝

3+3+

剂时，由于Fe水解产物溶解度比Al水解产物溶解度小，且氢氧化铁并非典型的两性化合物，故适用的PH值范围较宽。用硫酸亚铁作混凝剂时，应首先将二价铁氧化成三价铁方可。（3）高分子混凝剂的混凝效果受水的PH值影响较小因此，要投加碱剂（如石灰）以中和混凝剂水解过程中产生的氢离子。

3、水中悬浮物浓度的影响

（1）水中悬浮物的浓度很低时，颗粒碰撞速率大大减小，混凝效果差。 （2）水中悬浮物的浓度很高时，为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，所

需铝盐或铁盐混凝剂量将相应大大增加 改善措施：（1）在投加混凝剂的同时投加高分子助凝剂。

（2）投加矿物颗粒（如粘土等）以增加混凝剂水解产物的凝结中

心，提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密度。

（3）采用直接过滤法。 4、共存杂质的种类和浓度

共存杂质包括有利于絮凝的物质和不利于混凝的物质。 5、混凝剂的影响

即混凝剂种类的选择和投药量值的确定。 二、为什么投药量最大时，混凝效果不一定好？ 答：投入的药量应根据胶体浓度及无机金属盐水解产物的分子形态、荷电性质和

荷电量等而确定。当高分子混凝剂投药量最大时，会产生“胶体保护”作用。胶体保护可理解为：当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集，这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。排斥力可能来源于“胶粒－胶粒”之间高分子受到压缩变形而具有排斥势能，也可能由于高分子之间的电斥力（对带电高分子而言）或水化膜。而且投药量大也容易出现产生大量含水率很高的污泥的问题。这种污泥难于脱水，会给污泥处置带来很大困难。所以投药量最大时，混凝效果不一定是好的，应该根据具体废水的性质以及共存杂质的种类和浓度，通过实验，选定出适当的混凝剂种类与投加的剂量。

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