水污染控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

實(shí)驗(yàn)一沉淀實(shí)驗(yàn)（顆粒的靜置自由沉降實(shí)驗(yàn)）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解污水的沉降特性，加深對污水中非絮凝性顆粒的沉降理論，特點(diǎn)及規(guī)律的認(rèn)識(shí)。2、 繪制沉降曲線，通過沉降實(shí)驗(yàn)，判定某種污水的沉降特性，求出沉降曲線，即E—t（沉降效率一沉降時(shí)間），E—u（沉降效率一沉降速度）關(guān)系曲線，以此提供沉淀池的設(shè)計(jì)參數(shù)。二、 實(shí)驗(yàn)原理沉降是指從液體中借助重力作用而除去固體顆粒的一種過程，根據(jù)液體中固體物質(zhì)的濃度和性質(zhì)，可將沉降過程分為自由沉淀，絮凝沉淀，成層沉淀和壓縮沉淀等四類。本實(shí)驗(yàn)的目的是研究探討污水中的非絮性顆粒自由沉降的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)在沉降柱中進(jìn)行，設(shè)水深為H,在t時(shí)間內(nèi)能沉到H處深處，則顆粒的沉速為u=Ht,根據(jù)給定的沉降時(shí)間t,可由u=H/t求得沉淀u0。凡是沉降速度大于u等于或大于U0（u三u0的顆粒在時(shí)間t內(nèi)可全部除去，在懸浮物的總量中，這部分顆粒可占的比率為（1—X。），X。代表沉速uVu°的顆粒物與懸浮物的總量之比，在沉速uVu°的顆粒中，具有某種粒徑的顆粒占懸浮物總量的百分?jǐn)?shù)為dx,而其中能被除去的比率為u/u0Xdxo考慮到各種不同的粒徑后，這類顆粒的去除率應(yīng)為E=（1一x）+ixoudx式（1）0uiX0udx上式右側(cè)第二項(xiàng)中的udx是一塊微小面積。由下圖（圖1）可見。而0為圖1中陰影部分，可用圖解積分法解出。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器N1I沉速1、 沉降柱：有機(jī)玻璃官。N1I沉速2、 配水系統(tǒng)；3、 標(biāo)尺；4、 計(jì)時(shí)器；5、 50m1的燒杯10個(gè)；6、 722分光光度計(jì)7、水樣：漿泥水（300?500m1/L）；圖1顆粒的沉降曲線四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將泥漿水倒入原水箱中，啟動(dòng)泵攪拌5分鐘，使水中的懸浮物分布均勻。2、關(guān)閉閥門6，開啟閥門四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將泥漿水倒入原水箱中，啟動(dòng)泵攪拌5分鐘，使水中的懸浮物分布均勻。2、關(guān)閉閥門6，開啟閥門3、4、5向沉降柱中注水，分別同時(shí)由各取樣口中取樣25m1,以混合樣測其吸光度，計(jì)算濃度為co。3、 當(dāng)污水升到溢流口并流出后，關(guān)閥門4、5，停泵并開始計(jì)時(shí)。4、 觀察污水靜沉淀現(xiàn)象。5、 取樣。高位牛i圖2實(shí)驗(yàn)裝置圖（1）當(dāng)時(shí)間為15、30、45、60、70、80、90分鐘各取樣25m1。取樣前，記錄管中水面至取樣口距離H(以厘米計(jì))。取樣前，先排出取樣管中的積水約為10ml，再取樣。6、測定各水樣吸光度，計(jì)算懸浮物濃度C。t7、 實(shí)驗(yàn)完畢，開閥門6,放掉污水，然后用清水沖洗沉降柱及原水箱。8、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄(1)吸光度記錄：編號(hào)12345678吸光度2) 沉降數(shù)據(jù)：時(shí)間t(min)015304560708090取樣濃度c(mg?L-1)殘余顆粒比例x(%)沉降速度u(mm?min-i)9、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理用坐標(biāo)紙畫出各種顆粒沉降速度u與殘余顆粒比例x的關(guān)系圖。畫出總?cè)コ蔈與沉降時(shí)間的關(guān)系曲線，即沉降效率曲線(E—t),同時(shí)畫出E—u的關(guān)系曲線。(3) 利用圖解積分法計(jì)算此混水在表面水力負(fù)荷為20m/d沉淀池中的去除率E。(選作)五、討論題試述繪制污水自由沉降曲線的方法及意義。光度法測定吸光度，測定波長680nm實(shí)驗(yàn)二吸附實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕钚蕴刻幚砉に囀沁\(yùn)用吸附的方法以去處異味，某些離子以及難生物降解的有機(jī)污染物。在吸附過程中，活性炭比表面積起著主要作用。除此外，pH的高低、溫度的變化和被吸附物質(zhì)的分散程度也對吸附速度有一定影響。本實(shí)驗(yàn)的目的是：（1） 、加深理解吸附的基本原理；（2） 、掌握活性炭吸附公式中常數(shù)的確定方法；二、實(shí)驗(yàn)原理活性炭對水中所含雜質(zhì)的吸附既有物理吸附現(xiàn)象，也有化學(xué)吸著作用，當(dāng)活性炭對水中所含雜質(zhì)吸附時(shí)，水中溶解性雜質(zhì)在活性炭表面積聚而被吸附。與此同時(shí)也有一些被吸附物質(zhì)由于分子運(yùn)動(dòng)而離開活性炭表面，重新進(jìn)入水中，即同時(shí)發(fā)生解吸現(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。這時(shí)活性炭和水相之間的溶質(zhì)濃度具有一定的分布比值。此時(shí)，單位重量的活性炭所吸附溶質(zhì)數(shù)量稱為吸附容量qe,可表示為：x (c-c)vq=—=o e——mg/g)emmmg/g)式中：m——吸附劑投加量（g）；x——吸附劑吸附的溶質(zhì)總量（mg）c——廢水中原始溶質(zhì)濃度（mg/L）0c――吸附達(dá)平衡時(shí)水中的溶質(zhì)濃度（mg/L）ev 廢水體積（mL）q值的大小除了決定于活性炭的品種之外，還與被吸附物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、水溫和pHe值有關(guān)。一般說來，當(dāng)被吸附的物質(zhì)能夠與活性炭發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，被吸附物質(zhì)又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭對被吸附物質(zhì)的親和作用力強(qiáng)，被吸附物質(zhì)的濃度又較大時(shí)，q值就比較大。在廢水處理中通常用Freundlich表達(dá)式來比較不同溫度和不同溶液e濃度時(shí)的吸附容量，即q=KC-een這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，通常用圖解方法求出K、n值。將上式變換成線性對數(shù)關(guān)系式為:lq=IK+_lcgegnge式中：K——與吸附比表面、溫度有關(guān)的常數(shù)；n 與溫度有關(guān)的常數(shù)；三、 實(shí)驗(yàn)水樣：0.15％亞甲藍(lán)溶液。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 取實(shí)驗(yàn)所用活性炭（放在蒸餾水中浸泡24h,然后放在103攝氏度烘箱內(nèi)烘干24h備用）。2、 在5個(gè)三角燒杯中分別放入不同重量的粉狀活性炭5份（350mg、375mg、400mg、425mg、450mg）。3、 在裝有不同重量粉狀活性炭的5個(gè)三角燒杯中分別加入50mL0.15%亞甲藍(lán)溶液，放入振蕩器中振蕩30分鐘。4、 將震蕩過的水樣用離心分離，測定上清液吸光度（波長650nm）,計(jì)算C值。e5、 測定原水樣的pH及溫度，記入表中。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1、實(shí)驗(yàn)操作基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)日期：年月日亞甲藍(lán)溶液C=mg/L0亞甲藍(lán)溶液的pH=亞甲藍(lán)溶液的溫度為攝氏度

水樣體積mL振蕩時(shí)間min,2、吸附實(shí)驗(yàn)的測定結(jié)果見下表\項(xiàng)目杯號(hào)^水樣體積mLComg/L吸光度mg/LlgCeqelgqe123453、 作圖：以lgq為縱坐標(biāo)，lgC為橫坐標(biāo)繪出吸附等溫線。e e .4、 從吸附等溫線上求出K、n值，代入Fruendlich表達(dá)式，寫出Fruendlich吸附等溫式。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論1、 對實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)中存在的問題，提出你的見解2、 分析實(shí)驗(yàn)中影響測定結(jié)果的因素。實(shí)驗(yàn)溫度：每組分別控制：25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80實(shí)驗(yàn)三曝氣設(shè)備充氧能力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握曝氣裝置的充氧機(jī)理，學(xué)會(huì)測定曝氣裝置的氧總轉(zhuǎn)移數(shù)KLa。二、實(shí)驗(yàn)原理曝氣的作用是向液相供給溶解氧。氧由氣相轉(zhuǎn)入液相的機(jī)理常用雙膜理論來解釋。雙膜理論是基于在氣液兩相界面存在著兩層膜（氣膜和液膜）的物理模型。氣膜和液膜對氣體分子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生阻力。氧在膜內(nèi)總是以分子擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)移的，其速度總是慢于在混合液內(nèi)發(fā)生的對流擴(kuò)散方式的轉(zhuǎn)移。所以只要液體內(nèi)氧未飽和，則氧分子總會(huì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的。單位體積內(nèi)氧轉(zhuǎn)速度率為：dedtdedt二Ka(C-C)(公式1)Ls 單位體積內(nèi)氧轉(zhuǎn)速率（公斤/米3?時(shí)）dtKLa——液相中以濃度差為動(dòng)力的總轉(zhuǎn)移系數(shù)（時(shí)-JC液相氧的飽和濃度（公斤/米3）SC——液相內(nèi)氧的實(shí)際濃度（公斤/米3）對公式1進(jìn)行積分得KaKa=2.311ogt-ts 1 1 2q、c2為在t「t2時(shí)所測得的溶解氧濃度（公斤/米3）本實(shí)驗(yàn)既是對清水進(jìn)行曝氣充氧，從而得到Ka和C。Ls清水（在現(xiàn)場用自來水或曝氣池出流的清液）一般含有溶解氧，通過加入無水亞硫酸鈉（或氮?dú)猓┰诼然挼拇呋饔孟?，能夠把水體中的溶解氧消耗掉，使水中溶解氧降到零，其反應(yīng)式為：NaSO+-Occl2>NaSO2 3 22 2 4通過使用空氣壓縮機(jī)或充氧泵把空氣中的氧氣打入水體，使水體系的溶解氧逐漸提高，直至溶解氧升高到接近飽和水平。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試劑1、 模型曝氣池；2、 空氣壓縮機(jī)或充氧泵；3、 秒表；4、 1升量筒、長玻棒、虹吸管；5、 無水亞硫酸鈉；6、 氯化鈷7、溶解氧測定裝置（DO測定儀或碘量法測定DO所需的儀器試劑）四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 給曝氣池注入自來水（自測水量），測定其溶解氧，計(jì)算出水中溶解氧的含量；按照原理反應(yīng)式可知，每除去1毫克的溶解氧需投加入8毫克的無水亞硫酸鈉，根據(jù)水中溶解氧的量便可計(jì)算出Na2SO3的需要量（實(shí)際投加時(shí)，應(yīng)使用10?20%的超量）；投入氯化鉆量應(yīng)在3.5?5mg/L之間：使用時(shí)先將化學(xué)藥劑進(jìn)行溶解，然后投入曝氣池，用長玻棒在不起泡的情況下攪拌使其擴(kuò)散反應(yīng)完全，（攪拌時(shí)間約為：5?10min）,使亞硫酸根離子和水中的溶解氧濃度同時(shí)接近于零，測定池內(nèi)水中溶解氧的濃度。2、 把充氧裝置的探頭放入曝氣池內(nèi)開始曝氣，計(jì)時(shí)，在穩(wěn)定曝氣的條件下，每隔一段時(shí)間（如5分鐘）測定一次水中的溶解氧，并作記錄，曝氣至溶解氧不再明顯增長為止（達(dá)到近似飽和）。五、 實(shí)驗(yàn)記錄（見附表）六、 數(shù)據(jù)處理1、以充氧時(shí)間t為橫坐標(biāo)，水中溶解氧濃度變化為縱坐標(biāo)作圖繪制充氧曲線，任取兩點(diǎn)；［點(diǎn)坐標(biāo)為（t「C1）,B點(diǎn)坐標(biāo)為（t2,C2）］,計(jì)算KLa。C-C1Ka=2.3xlogsix （分-i）L C—Ct—ts2 2 1式中C為水溫t攝氏度時(shí)飽和溶解氧的理論值，查表可得）。s附表鼓風(fēng).C—Clog―s r2、以充氧時(shí)間為橫坐標(biāo)，C-C2為縱坐標(biāo)作圖，從其支線的斜率上求出Ka。sL附表：曝氣氧實(shí)驗(yàn)記錄曝氣池運(yùn)行條件飽和溶解氧曝氣池中溶解氧變化mg/LKaL充氧量kg/h氧利用系數(shù)備注水深m容積m3風(fēng)量m3/h水溫。C曝氣強(qiáng)度m3/m2?時(shí)理論值mg/l實(shí)測值mg/l充氧過程（分）0510152025303540455055實(shí)驗(yàn)四污泥過濾脫水——污泥比阻的測定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握污泥比阻的測定方法。掌握用布氏漏斗實(shí)驗(yàn)選擇混凝劑。掌握確定污泥的最佳泥凝劑投加量。實(shí)驗(yàn)原理污泥比阻是表示污泥過濾特性的綜合性指標(biāo)，它的物理意義是：單位質(zhì)量的污泥在一定壓力下過濾時(shí)在單位過濾面積上的阻力。求此值的作用是比較不同的污泥(或同一污泥加入不同量的混合劑后)的過濾性能。污泥比阻愈大，過濾性能愈差。過濾時(shí)濾液體積V(mL)與推動(dòng)力p(過濾時(shí)的壓強(qiáng)降，g/cm2),過濾面積F(cm2),過濾時(shí)間t(s)成正比；而與過濾阻力R(cm*s2/mL),濾液黏度“[g/(cm*s)]成正比。(2-1)過濾阻力包括濾渣阻力R和過濾隔層阻力R構(gòu)成。而阻力只隨濾渣層的厚度增加而增V=豊(mL)(2-1)過濾阻力包括濾渣阻力R和過濾隔層阻力R構(gòu)成。而阻力只隨濾渣層的厚度增加而增zg大，過濾速度則減少。因此將式(3-1)改寫成微分形式dV_pF(2-2)(2-3)dt卩(R+R)(2-2)(2-3)zg由于只R比R相對說較小，為簡化計(jì)算，姑且忽略不計(jì)。gzdV_pF_pFdtua'8 C'Vua F單位體積污泥的比阻；濾渣厚度；C'C'獲得單位體積濾液所得的濾渣體積。如以濾渣干重代替濾渣體積，單位質(zhì)量污泥的比阻代替單位體積污泥的比阻，則(2-3)式可改寫為dV_pF2(2-4)dtuaCV(2-4)式中，a為污泥比阻，在CGS制中，其量綱為s2/g，在工程單位制中其旦綱為cm/go在定壓下，在積分界線由0到t及0到V內(nèi)對式(3-4)積分，可得tuaC_ ?V(2-5)V2pF2(2-5)式(3-5)說明在定壓下過濾，t/V與V成直線關(guān)系，其斜率為t/V uaCb_ _ V 2pF2

(2-6)需要在實(shí)驗(yàn)條件下求出b及C。b的求法?？稍诙▔合拢ㄕ婵斩缺３植蛔儯┩ㄟ^測定一系列的t?V需要在實(shí)驗(yàn)條件下求出b及C。b的求法。可在定壓下（真空度保持不變）通過測定C的求法。根據(jù)所設(shè)定義C=（Qo_Qy）Cd（g濾餅干重/mL濾液）（2-7）C 濾餅固體濃度，g/mL。d根據(jù)液體平衡Q=Q+Q0yd根據(jù)固體平衡QC=QC+QC00yydd式中CooCy式中CooCy污泥固體濃度，g／mL；Q——污泥固體濾餅量，mLdQ(C-C)0 0 d可得C-C可得yd代入式（3-7），化簡后得C=（Q0_Qy）Cd（g率餅干重/mL濾液）（2-8）上述求c值的方法，必須測量濾餅的厚度方可求得，但在實(shí)驗(yàn)過程中測量濾餅厚度是很困難的且不易量準(zhǔn)，故改用測濾餅含水比的方法。求c值。C=100-cUoo-C（g濾餅干重/mL濾液）匸一 f-Ci式中C——l00g污泥中的干污泥量；iC——100g濾餅中的干污泥量。例如污泥含水比97.7％，濾餅含水率為80％。C= - = - =0.0260（g/mL）100-2.3 100-20 38.482023一20一般認(rèn)為比阻在109?1Oi0S2/g的污泥算作難過濾的污泥，比阻在（0.5?0.9）*109S2/g的污泥算作中等，比阻小于0.4*109s2/g的污泥容易過濾。投加混凝劑可以改善污泥的脫水性能，使污泥的比阻減小。對于無機(jī)混凝劑如FeCl3，Al(SO)等投加量，一般為污泥干質(zhì)量的5%?10%高分子混凝劑如聚丙烯酰胺，堿式氯化243鋁等，投加量一般為干污泥質(zhì)量的1%。實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑實(shí)驗(yàn)裝置如圖3-2。5圖2比阻實(shí)驗(yàn)裝置圖1-真空泵；2-吸濾瓶；3-真空調(diào)節(jié)閥；4-真空表；5-布式漏斗；6-吸濾墊；7-計(jì)量管秒表；濾紙。烘箱。FeCl、A1(SO)。3 2 43布氏漏斗。實(shí)驗(yàn)方法與操作步驟測定污泥的含水率，求出其固定濃度C。。⑵配制FeCl(10g/L)和A1(SO)(10g/L)混凝劑。3 2 43用FeCl3混凝劑調(diào)節(jié)污泥(每組加一種混凝劑)，加量分別為干污泥質(zhì)量的0%(不加混凝劑)，2%，4%，6%，8%，10%。⑷在布氏漏斗上(直徑65?80mm)放置濾紙，用水潤濕，貼緊周底。開動(dòng)真空泵，調(diào)節(jié)真空壓力，大約比實(shí)驗(yàn)壓力小1/3［實(shí)驗(yàn)時(shí)真空壓力采用266mmHg(35.46kPa)或532mmHg(70.93kPa)］關(guān)掉真空泵。加入50mL需實(shí)驗(yàn)的污泥于布氏漏斗中，開動(dòng)真空泵，調(diào)節(jié)真空壓力至實(shí)驗(yàn)壓力；達(dá)到此壓力后，開始啟動(dòng)秒表，并記下開動(dòng)時(shí)計(jì)量管內(nèi)的濾液V。。每隔一定時(shí)間(開始過濾時(shí)可每隔10s或15s，濾速減慢后可隔30s或60s)記下計(jì)量管內(nèi)相應(yīng)的濾液量。一直過濾至真空破壞，如真空長時(shí)間不破壞，則過濾20min后即可停止。關(guān)閉閥門取下濾餅放人稱量瓶內(nèi)稱量。稱量后的濾餅于105r的烘箱內(nèi)烘干稱量。計(jì)算出濾餅的含水比，求出單位體積濾液的固體量cf。量取加A1(SO)混凝劑的污泥(每組的加量與Fecl量相同)及不加混凝劑的污泥，按2433實(shí)驗(yàn)步驟(2)?(11)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告記載及數(shù)據(jù)處理測定并記錄實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)日期原污泥的含水率及固體濃度C0實(shí)驗(yàn)真空度/mmHg不加混凝劑的濾餅的含水率加混凝劑濾餅的含水率將布氏漏斗實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)按下表1記錄并計(jì)算。表1布氏測斗實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)時(shí)間/s計(jì)量管濾液量V'/mL濾液量V=V'-V0/mLV/(s/mL)備注以t／V為縱坐標(biāo)，V為橫坐標(biāo)作圖，求b。根據(jù)原污泥的含水率及濾餅的含水率求出C。列表計(jì)算比阻值a(表2比阻值計(jì)算表)。以比阻為縱坐標(biāo)，混凝劑投加量為橫坐標(biāo)，作圖求出最佳投加量

表2比阻值計(jì)算表一污泥含水比/%/(g/cm3)混凝劑用量/%g2nm=b必}L二仏22-￡皿+濾紙量/g皿+濾紙濾餅濕重/g皿+濾紙濾餅干重/g濾餅含水比/%單位面積濾液的固體量C/(g/cm3)比阻值a/@/g)布氏漏斗d/cm過濾面積F伽2面積平方F2伽4濾液黏度M/[g/(cm.s)]真空壓力p/(g/cm檢查計(jì)量管與布氏漏斗之間是否漏氣。 濾紙稱量烘干，放到布氏漏斗內(nèi)，要先用蒸餾水濕潤，而后再用真空泵抽吸一下，濾紙要貼緊不能漏氣。 污泥倒入布氏漏斗內(nèi)時(shí)，有部分濾液流入計(jì)量筒，所以正常開始實(shí)驗(yàn)后記錄量筒內(nèi)濾液體積。 污泥中加混凝劑后應(yīng)充分混合。檢查計(jì)量管與布氏漏斗之間是否漏氣。 濾紙稱量烘干，放到布氏漏斗內(nèi)，要先用蒸餾水濕潤，而后再用真空泵抽吸一下，濾紙要貼緊不能漏氣。 污泥倒入布氏漏斗內(nèi)時(shí)，有部分濾液流入計(jì)量筒，所以正常開始實(shí)驗(yàn)后記錄量筒內(nèi)濾液體積。 污泥中加混凝劑后