水污染控制工程實驗指導(dǎo)課件

水處理實驗

水處理：城市給水處理工藝流程原水沉砂池混合絮凝沉淀池濾池清水池二級泵房消毒劑用戶城市生活污水處理工藝流程污水格柵沉砂池初沉池生物處理二沉池污泥消化、脫水肥料水體污水灌溉工業(yè)廢水處理：各類廢水依水質(zhì)特點而采用不同處理工藝啤酒廠廢水處理工藝：啤酒廢水可生化性好，常用好氧生物處理工藝調(diào)節(jié)池一沉池三段接觸氧化池氣浮池消毒無閥虹吸濾池清水池污泥池反應(yīng)池壓濾機原廢水空氣回用三氯化鐵干泥氯氣染料染色廢水：一般采用物化處理工藝調(diào)節(jié)池澄清池濾池活性炭吸附池清水池原廢水聚鋁污泥濃縮池目錄實驗一混凝實驗實驗二過濾實驗實驗三絮凝沉淀實驗實驗四曝氣設(shè)備清水充氧性能的測定實驗五活性炭吸附實驗實驗六氣浮實驗實驗七綜合水處理實驗實驗一混凝實驗一、實驗?zāi)康亩嶒炘砣?、實驗裝置、設(shè)備及材料四、實驗內(nèi)容及步驟1、通過實驗觀察混凝現(xiàn)象，加深對混凝理論的理解；2、學(xué)會選擇和確定最正確混凝工藝條件的根本方法；3、了解影響混凝過程的相關(guān)因素。一、實驗?zāi)康奶烊凰w中存在大量懸浮物，懸浮物的形態(tài)是不同的，大顆粒懸浮物可在自身重力作用下沉降；另一種是膠體顆粒，是使水產(chǎn)生渾濁的一個重要原因，膠體顆?？孔匀怀恋硎遣荒艹サ摹Ｒ驗樗心z體顆粒微小、主要是帶負電的粘土顆粒，膠粒間存在著靜電斥力、膠粒的布朗運動、膠粒外表的水化作用，使膠粒具有分散穩(wěn)定性。因此可在廢水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑來破壞膠體的穩(wěn)定性，并提供膠粒碰撞的動能，使廢水中的膠體和細小懸浮物聚集成具有可別離性的絮凝體，再加以別離除去。消除或降低膠體顆粒穩(wěn)定因素的過程叫脫穩(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。直徑較大且較密的礬花容易下沉，自投加混凝劑直至形成礬花的過程叫混凝。影響混凝效果的因素有：水體的PH值、混凝劑種類、水溫、混凝劑投加量、水力條件等。二、實驗原理三、實驗裝置、設(shè)備及材料

1、設(shè)備混凝試驗攪拌器、濁度計、酸度計、磁力攪拌器各1臺

2、器皿燒杯量筒注射針筒50ml錐形瓶溫度計移液管3、試劑鹽酸10%FeCl3溶液10g/LNaOH溶液10%聚合氯化鋁溶液10g/L硫酸鋁溶液10g/L四、實驗內(nèi)容及步驟

1、最正確投藥量實驗步驟2、最正確pH值實驗步驟1、最正確投藥量實驗步驟二、最正確pH值實驗步驟

實驗二過濾實驗一、實驗?zāi)康亩嶒炘砣嶒炑b置、設(shè)備四、實驗步驟1、了解濾料的級配方法；2、掌握清潔砂層過濾時水頭損失計算方法和水頭損失變化規(guī)律；3、掌握反沖洗濾層時水頭損失計算方法。一、實驗?zāi)康模?、為了取得良好的過濾效果，濾料應(yīng)具有一定級配。濾料級配是指將不同大小粒徑的濾料按一定比例加以組合，以取得良好的過濾效果。我們用一套孔徑為0.2-2mm的篩子篩分濾料試樣，選取適宜的粒徑級配。通過d10、d80、k80這些指標(biāo)來反映濾料的級配狀況。２、過濾是具有孔隙的物料層截留水中雜質(zhì)從而使水得到澄清的工藝過程。當(dāng)濾速不高，清潔濾層中水流屬層流時，水頭損失與濾速成正比，兩者成直線關(guān)系；當(dāng)濾速較高時,即水頭損失增長率超過濾速增長率。3、為了保證濾后水質(zhì)和過濾濾速，當(dāng)過濾一段時間后，需要對濾層進行反沖洗，使濾料層在短時間內(nèi)恢復(fù)工作能力。為了保證濾后水質(zhì)和過濾濾速，當(dāng)過濾一段時間后，需要對濾層進行反沖洗，使濾料層在短時間內(nèi)恢復(fù)工作能力。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)反沖洗進度增大后，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度〔率〕。二、實驗原理

三、實驗裝置、設(shè)備1、過濾裝置2、實驗設(shè)備及器皿：過濾柱：有機玻璃d=100mmL=2000mm一根測壓板、測壓管一套篩子孔徑0.2-2mm，中間不少于4檔1組托盤天平(500g/0.1g)、烘箱、量筒、容量瓶、比重瓶、枯燥器、鋼尺、溫度計等四、實驗步驟

1、濾料篩分2、清潔砂層過濾水頭損失實驗3、濾層反沖洗實驗1、濾料篩分①稱取洗凈并105℃烘干的濾料200g；②用孔徑0.1—2.0mm的一組篩子過篩，稱出留在各篩號上的砂重〔精確到0.1g〕；所有各篩余重量與底盤中剩余試樣重量之和與篩分前的試樣總重相比，其差值不應(yīng)超過1%；記入表2-1注意：用篩子篩分濾料時不要用力拍打篩子濾料篩分實驗結(jié)果表2-1濾料篩分記錄表實驗日期：篩孔（mm）留在篩上的砂量通過該篩號的砂量重量（g）%重量（g）%篩后總重量W誤差[（100-W）/100]×100%=2、清潔砂層過濾水頭損失實驗3、濾層反沖洗實驗實驗三絮凝沉淀實驗一、實驗?zāi)康亩?、實驗原理三、實驗裝置、設(shè)備四、實驗步驟沉淀:借重力作用從液體中除去固體顆粒的過程。根據(jù)水中懸浮物性質(zhì)和濃度，沉淀過程可分為四類自由沉淀絮凝沉淀壓縮沉淀成層沉淀自由沉淀:懸浮物濃度低，離散性顆粒、互不干擾，沉速不變。〔等速〕絮凝沉淀：懸浮顆粒濃度不高,具絮凝性,沉淀過程中顆粒凝聚變大,沉速變大.沉速是一變速.成層沉淀：懸浮物濃度較高，顆粒有凝集性，顆粒間互相干擾、牽扯形成層狀物整體下沉，清濁界面明顯，沉速即為界面下沉的速度。壓縮沉淀：懸浮物濃度很高，顆?；ハ嘟佑|支撐，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間的水被擠出，顆粒被壓縮。一、實驗?zāi)康?．了解絮凝沉淀的特點和規(guī)律；２．掌握絮凝沉淀實驗方法和實驗數(shù)據(jù)整理方法。二、實驗原理懸浮物濃度不太高，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?；ハ嗯鲎?，凝聚變大，沉速不斷加大，因此顆粒沉速實際上是一變速。絮凝沉淀過程現(xiàn)象復(fù)雜。顆粒碰撞時可能有互相阻礙作用，故在絮凝期間，顆粒向下運動的同時也可能向上運動。此外，顆粒到達池底以前還可能因液流的作用被破碎。目前尚無理論公式可用以描述沉淀池中的這一復(fù)雜現(xiàn)象，一般是通過沉淀柱中的靜態(tài)試驗來確定某一指定的懸浮物去除率。實驗采用的沉淀柱高應(yīng)盡量接近實際沉淀池的深度，可采用2~3m，直徑一般不小于100mm，沉淀柱的不同深度設(shè)有取樣口，試驗時，首先混勻水樣并測定原水的初始懸浮物濃度，然后在不同的沉淀時間從各取樣口取出水樣，測定懸浮物的濃度，并計算出懸浮物的去除百分率。然后將這些去除百分率點繪于相應(yīng)的深度與時間的坐標(biāo)上，將去除率相等的各點相連繪出等去除率曲線，最后借助于這些等效率曲線計算對應(yīng)于某一停留時間的懸浮物去除率。

等去除率曲線三、實驗裝置、設(shè)備四、實驗步驟1、將待測水樣注入原水箱，按最正確投藥量參加一定量的絮凝劑，迅速攪拌1—2分鐘，然后緩緩攪拌；2、礬花形成后取200ml測定SS。將水樣通過高位水箱注入沉淀柱；3、水樣注入到１.９米處，關(guān)閉閥門停止進水；4、10分鐘后在1#沉降柱選取的5個取樣口〔水深50、80、110、140、170cm處〕同時取100ml水樣并測定各樣品的SS；5、在第20、30、40、50分鐘分別在2#、3#、4#、1#沉降柱各取樣一次，每次都是5個取樣口同時取100ml水樣，并測定各樣品的SS。103—105℃烘干的總不可濾殘渣——懸浮物的測定

總不可濾殘渣〔懸浮物SS〕是指不能通過濾器的固體物。當(dāng)用濾紙法或石棉坩堝法測定時，由于濾孔大小對測定結(jié)果有很大影響，兩種方法所得結(jié)果與濾膜法有差異，報告結(jié)果時應(yīng)注明測定方法。石棉坩堝法通常用于測定含酸或堿濃度較高的水樣的懸浮物。濾膜(紙〕法——用濾膜〔或中速定量濾紙〕過濾水樣，經(jīng)103—105℃烘干后得到懸浮物含量。步驟：〔1〕將1張濾膜放在稱量瓶中，翻開瓶蓋，每次在103—105℃烘干2h，取出放入枯燥器內(nèi)，放冷后蓋好瓶蓋稱重，直至恒重為止〔兩次稱重相差不超過0.0005g〕。〔2〕分取除去漂浮物后，振蕩均勻的適量水樣〔使含總不可濾殘渣大于2.5mg〕，通過上面稱至恒重的濾膜過濾，用蒸餾水沖洗殘渣3-5次。如樣品中含油脂，用10ml石油醚分兩次淋洗殘渣?！?〕小心取下濾膜，放入原稱量瓶內(nèi)，在103—105℃烘箱中，翻開瓶蓋，每次烘2h取出，放入枯燥器內(nèi)，放冷后蓋好瓶蓋稱重，直至恒重為止。

計算

式中：A—總不可濾殘渣+濾膜及稱量瓶重〔g〕；B—濾膜及稱量瓶重〔g〕；V—水樣體積〔ml〕注意：樹枝、水草等漂浮雜質(zhì)應(yīng)從水樣中去除。廢水粘度高時，可加2-4倍蒸餾水稀釋，振蕩均勻，待沉淀物下降后再過濾。濾紙法——方法原理、步驟和計算與濾膜法相同。采用中速定量濾紙為濾料，用前應(yīng)先用蒸餾水洗濾紙，以除去可溶性物質(zhì)，再烘干至恒重。

本卷須知：1、由于絮凝沉淀的懸浮物去除率與池子深度有關(guān)，所以試驗用的沉淀柱的高度應(yīng)與擬采用的實際的沉淀池的高度相同；2、水樣注入沉淀柱速度不能太快，要防止礬花攪動影響測定結(jié)果的正確性。也不能太慢，以免實驗開始前發(fā)生沉淀。3、由于水樣中懸浮物濃度較低，測定時易產(chǎn)生誤差，最好每個水樣都能做兩個平行樣品，但取樣太多會影響水深，因此可2—3組同學(xué)做同樣濃度的實驗，然后取平均值以減少誤差。４、由于有較多的樣，注意記錄稱量瓶號、水樣號等的對應(yīng)五、結(jié)果討論1、指定深度與時間的沉淀柱水樣SS測定值2、指定深度與時間的沉淀柱水樣SS的去除率3、實驗數(shù)據(jù)整理1、指定深度與時間的沉淀柱水樣SS測定值2、指定深度與時間的沉淀柱水樣SS的去除率

3、實驗數(shù)據(jù)整理

如如圖方法計算總?cè)コ俜致蔈

由于u1/u0=h1/H，u2/u0=h2/H，所以在實際應(yīng)用中總?cè)コ俜致实挠嬎憧梢院喕癁椋?/p>

△P+△P+…+式中：P1、P2、…Pn為懸浮物去除百分?jǐn)?shù)：△P=P2-P1=P3-P2=…=Pn-Pn-1h1、h2、…h(huán)n分別表示在時間t0時，曲線P2與P3、P3與P4…Pn-1與Pn之間的中點高度

△P實驗四曝氣設(shè)備清水充氧性能的測定

一、實驗?zāi)康亩?、實驗原理三、實驗裝置、設(shè)備四、實驗步驟五、結(jié)果整理一、實驗?zāi)康?、加深理解曝氣充氧的機理及影響因素；2、掌握測定曝氣設(shè)備的氧總傳遞系數(shù)和充氧能力的方法；3、了解各種測試方法和數(shù)據(jù)整理方法的特點。二、實驗原理KLa(Cs－C)與t的關(guān)系曲線〔半對數(shù)坐標(biāo)〕三、實驗裝置與設(shè)備

四、實驗步驟1、用自來水進行葉輪外表曝氣充氧試驗2、用自來水進行鼓風(fēng)擴散曝氣充氧試驗1、用自來水進行葉輪外表曝氣充氧試驗1、確定曝氣池內(nèi)測定點〔或取樣點〕位置。在平面上測定點可以布置在三等分池子半徑的中點和終點，在立面上布置在離池面和池底0.3m處，以及池子一半深度處共取12個測定點〔或9個測定點〕。在實驗室用實驗?zāi)Ｐ驮囼灂r，只要一個測定點。2、測定曝氣池的容積。3、曝氣池內(nèi)注入自來水，并進行曝氣，數(shù)小時〔0.5-1h〕后，用溶解氧儀測定試驗條件下自來水的溶解氧飽和濃度CS和水溫，繼續(xù)曝氣。4、計算COCl2和Na2SO4的需要量。5、將COCl2和Na2SO4溶解后直接投加在曝氣葉輪處，或者用泵抽送曝氣池，使其迅速擴散。6、待溶解氧降到零后開始上升時，計時測定測定點的溶解氧濃度，并作記錄，直到溶解氧到達飽和值時結(jié)束試驗〔0.5-1min讀數(shù)一次〕。7、重復(fù)試驗一次。2、用自來水進行鼓風(fēng)擴散曝氣充氧試驗

1、向柱內(nèi)注入清水至1.0m處，測定水中溶解氧值，根據(jù)水的體積計算池內(nèi)溶解氧量。2、計算COCl2和Na2SO4的投藥量。3、將COCl2和Na2SO4溶解后由柱頂?shù)谷胫鶅?nèi)，稍加攪拌，幾分鐘后測定水中溶解氧，當(dāng)水中溶解氧為零后，翻開空壓機到一定壓力后，翻開供氣閥門開始曝氣，記錄時間，同時每隔一定時間〔0.5min〕讀數(shù)記錄一次溶解氧值，直到溶解氧到達飽和值時結(jié)束試驗。4、實驗中記錄風(fēng)量、風(fēng)壓、室溫，注意觀察曝氣時柱內(nèi)現(xiàn)象。5、更換不同的曝氣頭后，再進行1~4步驟實驗。本卷須知１．注意調(diào)試溶解氧測定儀，使用前標(biāo)定零點及滿度．２．溶解氧測定儀探頭的位置對實驗影響較大，要保持位置的固定不變，探頭應(yīng)保持與被測溶液有一定相對流速，一般在２０－３０cm/s，測試中應(yīng)防止氣泡和探頭直接接觸，引起數(shù)顯跳動影響讀數(shù)．五、實驗結(jié)果整理

實驗五活性炭吸附實驗

一、實驗?zāi)康亩?、實驗原理三、實驗裝置、設(shè)備四、實驗步驟一、實驗?zāi)康?、加深理解吸附的根本原理；2、通過實驗進一步了解活性炭的吸附工藝及性能，熟悉實驗過程的操作；3、掌握用“間歇〞法、“連續(xù)流〞法確定活性炭處理污水的設(shè)計參數(shù)的方法及活性炭吸附公式中常數(shù)確實定方法。二、實驗原理固體外表的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的外表能，當(dāng)某些物質(zhì)碰撞固體外表時，受到這些不平衡力的吸引而停留在固體外表，這就是吸劑。當(dāng)把活性炭作為吸附劑時,水中的溶解性雜質(zhì)在活性炭外表積聚而被吸附，同時也有一些被吸附物質(zhì)由于分子的運動而離開活性炭表面，重新進入水中即同時發(fā)生解吸現(xiàn)象。當(dāng)吸附和解吸處于動態(tài)平衡時，即單位時間內(nèi)活性炭吸附的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時，此時被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度和在活性炭外表的濃度均不再變化，到達了平衡，稱為吸附平衡。這時活性炭和水〔即固相和液相〕之間的溶質(zhì)濃度，具有一定的分布比值。在溫度一定的條件下，活性炭的吸附量隨被吸附物質(zhì)平衡濃度的提高而提高，兩者之間的變化曲線稱為吸附等溫線，即將平衡吸附量qe與相應(yīng)的平衡濃度Ce作圖得吸附等溫線，描述吸附等溫線的數(shù)學(xué)表達式稱為吸附等溫式。式中qe----吸附容量，mg/gK----Freundlich吸附系數(shù)，與吸附比外表積、溫度有關(guān)的系數(shù)；n----與溫度有關(guān)的常數(shù)，n＞1Ce----被吸附物質(zhì)平衡濃度〔mg/L〕

通常通過間歇式活性炭吸附實驗測得qe、Ce一一對應(yīng)值，再用圖解方法求出K、n的值。為了方便易解，將上式變換成線性對數(shù)關(guān)系式：將qe、Ce相應(yīng)值點繪在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，所得直線的斜率為1/n，截距為k。當(dāng)1/n值越小活性炭吸附性能越好，一般認為當(dāng)1/n=0.1~0.5時，水中欲去除雜質(zhì)易被吸附；1/n＞2時難于吸附。當(dāng)1/n較小時多采用間歇式活性炭吸附操作，當(dāng)1/n較大時，適宜采用連續(xù)式活性炭吸附操作。等溫吸附式三、實驗裝置與設(shè)備

1、實驗裝置2、間歇性吸附采用三角燒杯內(nèi)裝入活性炭和水樣進行振蕩的方法；3、連續(xù)流式采用有機玻璃柱內(nèi)裝活性炭；4、實驗設(shè)備及儀器儀表振蕩器THZ—82型1臺pH計pHS型1臺活性炭柱、活性炭、水樣調(diào)配箱、恒位箱、光度計、溫度計、水泵等四、實驗步驟

一、間歇式吸附實驗步驟1、取100ml水樣，測定原水的濃度，測出原水的pH及溫度。2、在６個三角燒杯中分別放入０、100、200、300、400、500mg粉狀活性炭，參加150ml水樣，放入振蕩器振蕩30分鐘。3、過濾各三角燒杯中水樣，并測定濃度，記入表5-1。注意：間歇吸附實驗所求得的qe如果出現(xiàn)負值，那么說明活性炭明顯地吸附了溶劑，此時應(yīng)調(diào)換活性炭或調(diào)換水樣二、連續(xù)流吸附實驗步驟1、配制水樣，使其含適量的被吸附物質(zhì)，并測出原水的溶質(zhì)濃度；2、在活性炭吸附柱中，各裝入炭層厚200g活性炭；3、啟動水泵，將配制好的水樣連續(xù)不斷地送入高位恒位水箱；4、翻開活性炭吸附柱進水閥門，使原水進入活性炭柱，并控制流量為80ml/min左右，按升流或降流的方式運行；5、運行穩(wěn)定后，每隔10~30min測定并記錄各活性炭柱出水的溶質(zhì)濃度，連續(xù)運行直至出水中溶質(zhì)濃度到達進水中溶質(zhì)濃度的0.9~0.95為止,將結(jié)果記錄在表5-2中；6、變化流速重復(fù)進行實驗。本卷須知：1、連續(xù)流吸附實驗時，如果第一個活性炭柱出水中溶質(zhì)濃度值很小，那么可增大進水流量或停止第二、三個活性炭柱進水，只用一個炭柱。反之，如果第一個炭柱進出水溶質(zhì)濃度相差無幾，那么可減少進水量。2、進入活性炭柱的水中渾濁度較高時，應(yīng)進行過濾去除雜質(zhì)。實驗六氣浮實驗

氣浮法是進行固液別離的一種方法。它常被用來別離密度小于或接近于“1〞、難以用重力自然沉降法去除的懸浮顆粒。是一種很重要的水質(zhì)凈化單元過程。按產(chǎn)生氣泡的方式分溶氣氣浮、充氣氣浮、電解氣浮等。在給水排水工程中氣浮法常在以下幾方面被運用：1、固-液別離：污水中固體顆粒粒度很細小，顆粒本身及其形成的絮體密度接近或低于水，很難利用沉淀法實現(xiàn)固液別離的各種污水可用氣浮法處理。2、在給水方面，氣浮法應(yīng)用于高含藻水源、低溫低濁水源、受污染水源和工業(yè)原料鹽水等的凈化。3、液-液別離：從污水中別離回收石油、有機溶劑的微