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1、水污染控制工程实 验 讲 义环境工程程教研研组 编编徐州师范大大学化学学化工学学院实验一 混凝实实验主题词：混混凝 混凝凝剂 投药药量主要操作：搅拌 测测定浊度度一、实验目目的分散在水中中的胶体体颗粒带带有电荷荷，同时时在布朗朗运动及及其表面面水化膜膜作用下下，长期期处于稳稳定分散散状态，不不能用自自然沉淀淀法去除除。向这这种水中中投加混混凝剂后后，可以以使分散散颗粒相相互结合合聚集增增大，从从水中分分离出来来。由于各种原原水有很很大差别别，混凝凝效果不不尽相同同。混凝凝剂的混混凝效果果不仅取取决于混混凝剂投投加量，同同时还取取决于水水的PHH、水流流速度梯梯度等因因素。通过本实验验希望达达到
2、下述述目的：（1）观察察混凝现现象及过过程，了了解混凝凝的净水水机理及及影响混混凝的重重要因素素；（2）掌握握求得某某水样最最佳混凝凝条件（投药量、pH）的基本方法。二、实验原原理水中粒径小小的悬浮浮物以及及胶体物物质，由由于微粒粒的布朗朗运动，胶胶体颗粒粒间的静静电斥力力和胶体体的表面面作用，致致使水中中这种浑浑浊状态态稳定。化学混凝的处理对象主要是废水中的微小悬浮物和胶体物质。根据胶体的特性，在废水处理过程中通常采用投加电解质、不同电荷的胶体或高分子等方法破坏胶体的稳定性，然后通过沉淀分离，达到废水净化效果的目的。关于化学混凝的机理主要有以下四种解释。1、压缩双双电层机机理当两个胶粒粒相互
3、接接近以至至双电层层发生重重叠时，就就产生静静电斥力力。加入入的反离离子与扩扩散层原原有反离离子之间间的静电电斥力将将部分反反离子挤挤压到吸吸附层中中，从而而使扩散散层厚度度减小。由由于扩散散层减薄薄，颗粒粒相撞时时的距离离减少，相相互间的的吸引力力变大。颗颗粒间排排斥力与与吸引力力的合力力由斥力力为主变变为以引引力为主主，颗粒粒就能相相互凝聚聚。2、吸附电电中和机机理异号胶粒间间相互吸吸引达到到电中和和而凝聚聚；大胶胶粒吸附附许多小小胶粒或或异号离离子，电位降降低，吸吸引力使使同号胶胶粒相互互靠近发发生凝聚聚。 3、吸附架架桥机理理吸附架桥作作用是指指链状高高分子聚聚合物在在静电引引力、范范
4、德华力力和氢键键力等作作用下，通通过活性性部位与与胶粒和和细微悬悬浮物等等发生吸吸附桥连连的现象象。4、沉淀物物网捕机机理当采用铝盐盐或铁盐盐等高价价金属盐盐类作凝凝聚剂时时，当投投加量很很大形成成大量的的金属氢氢氧化物物沉淀时时，可以以网捕、卷卷扫水中中的胶粒粒，水中中的胶粒粒以这些些沉淀为为核心产产生沉淀淀。这基基本上是是一种机机械作用用。向水中投加加混凝剂剂后，由由于：能降低低颗粒间间的排斥斥能峰，降降低胶粒粒的电位，实实现胶粒粒“脱稳”；同时也也能发生生高聚物物式高分分子混凝凝剂的吸吸附架桥桥作用；网捕作作用，而而达到颗颗粒的凝凝聚。消除或降低低胶体颗颗粒稳定定因素的的过程叫叫做脱稳稳
5、。脱稳稳后的胶胶粒，在在一定的的水力条条件下，才才能形成成较大的的絮凝体体，俗称称矾花。直直径较大大且较密密实的矾矾花容易易下沉。自自投加混混凝剂直直至形成成较大矾矾花的过过程叫混混凝。在在混凝过过程中，上上述现象象常不是是单独存存在的，往往往同时时存在，只只是在一一定情况况下以某某种现象象为主。三、实验设设备与试试剂1. 智能能型混凝凝试验搅搅拌仪11台。2. PHHS-22型酸度度计1台。3. HAACH 21100NN浊度仪仪1台。4. 烧杯杯（2000mLL，7个个）5. 移液液管（11mL ，2mLL ，55mL ，10mmL ，各各1支）6.洗耳球球1个，配配合移液液管移药药用。7
6、.量筒（10000mLL，1个，量量原水体体积）8. 混凝凝剂：聚聚合硫酸酸铁（PPFS）、聚聚合氯化化铝（PPAC）、聚聚合硫酸酸铁铝（PPAFSS）、聚聚丙烯酰酰胺（PPAM）等等；浓度度1%或10gg/L9. 盐酸酸、氢氧氧化钠（浓浓度100%）10. 注注射针筒筒11. 实实验用原原水（取取河水或或用黏土土和自来来水配成成水样220L，静静沉6hh，其上上清液为为实验用用原水）四、实验步步骤混凝实验分分为最佳佳投药量量、最佳佳pH、最最佳水流流速度梯梯度三部部分。在在进行最最佳投药药量实验验时，先先选定一一种搅拌拌速度变变化方式式和pHH，求出出最佳投投药量。然然后按照照最佳投投药量求
7、求出混凝凝最佳ppH。最最后根据据最佳投投药量、最最佳pHH，求出出最佳的的速度梯梯度。1. 最佳佳投药量量实验步步骤（1）确定定原水特特征，即即测定原原水水样样浑浊度度、pHH、温度度。（2）确定定形成矾矾花所用用的最小小混凝剂剂量。方方法是通通过慢速速搅拌（或或50rr/miin）烧烧杯中8800mmL原水水，并每每次增加加0.55mL混混凝剂投投加量，直直至出现现矾花为为止。这这时的混混凝剂量量作为形形成矾花花的最小小投加量量。（3）用66个10000mmL的烧烧杯，分分别放入入8000mL原原水，置置于混凝凝试验搅搅拌仪平平台上。（4）确定定实验时时的混凝凝剂投加加量。根根据步骤骤（2
8、）得得出的形形成矾花花最小混混凝剂投投加量，取取其1/4作为为1号烧烧杯的混混凝剂投投加量，取取其1/2，33/4，1，3/2，2倍作为26号烧杯的混凝剂投加量。加药时，把混凝剂分别加到仪器上16号加药管中，这样可以保证同时加药。（5）启动动搅拌机机，快速速搅拌330 ss，转速速约3000 rr/miin；中中速搅拌拌6miin，转转速约1100 r/mmin；慢速搅搅拌6mmin，转转速约550 rr/miin。如果用污水水进行混混凝实验验，污水水胶体颗颗粒比较较脆弱，搅搅拌速度度可适当当放慢。（6）关闭闭搅拌机机，抬起起搅拌桨桨，静置置沉淀55 miin，用用50 mL注注射针筒筒抽出烧
9、烧杯中的的上清液液（共抽抽三次约约1000mL）放放入2000 mmL烧杯杯内，立立即用浊浊度仪测测定浊度度（每杯杯水样测测定三次次），记记入表11中。2. 最佳佳pH实验验步骤（1）用66个10000mmL的烧烧杯，分分别放入入8000mL原原水，置置于混凝凝试验搅搅拌仪平平台上。（2）调整整原水ppH，用用移液管管依次向向1号，22号，33号装有有水样的的烧杯中中分别加加入1.5mLL，1.0mLL，0.5mLL 100%浓度度的盐酸酸。依次次向5号号，6号号装有水水样的烧烧杯中分分别加入入0.55mL ，11.0mmL 110%浓浓度的氢氢氧化钠钠。（3）启动动搅拌机机，快速速搅拌330
10、 ss，转速速约3000 rr/miin。用用酸度计计测定各各水样的的pH，记记入表22中。（4）利用用仪器的的加药管管，向各各烧杯中中加入相相同剂量量的混凝凝剂（最最佳剂量量采用实实验1中中得出的的最佳投投药量结结果）。（5）启动动搅拌机机，快速速搅拌330 ss，转速速约3000 rr/miin；中中速搅拌拌6miin，转转速约1100 r/mmin；慢速搅搅拌6mmin，转转速约550 rr/miin。如果用污水水进行混混凝实验验，污水水胶体颗颗粒比较较脆弱，搅搅拌速度度可适当当放慢。（6）关闭闭搅拌机机，抬起起搅拌桨桨，静置置沉淀55 miin，用用50 mL注注射针筒筒抽出烧烧杯中的
11、的上清液液（共抽抽三次约约1000mL）放放入2000 mmL烧杯杯内，立立即用浊浊度仪测测定浊度度（每杯杯水样测测定三次次），记记入表22中。注意事项：在最佳投投药量、最最佳pHH实验中中，向各各烧杯投投加药剂剂时要求求同时投投加，避避免因时时间间隔隔较长各各水样加加药后反反应时间间长短相相差太大大，混凝凝效果悬悬殊。在测定水水的浊度度、用注注射针筒筒抽吸上上清液时时，不要要扰动底底部沉淀淀物。同同时，各各烧杯抽抽吸的时时间间隔隔尽量减减小。五、实验结结果整理理1. 最佳佳投药量量实验结结果整理理（1）把原原水特征征、混凝凝剂投加加情况、沉沉淀后的的剩余浊浊度记入入表1中中。（2）以剩剩余浊
12、度度为纵坐坐标，投投药量为为横坐标标，绘制制剩余浊度度与投药药量关系系曲线，从从曲线上上可求得得不大于于某一剩剩余浊度度的最佳佳投药量量值。2. 最佳佳pH实验验结果整整理（1）把原原水特征征、混凝凝剂投加加情况、酸碱加注情况、沉淀后的剩余浊度记入表2中。（2）以剩剩余浊度度为纵坐坐标，水水样pHH为横坐坐标，绘绘制剩余余浊度与与pH关系系曲线，从从图上求求出所投投加混凝凝剂的混混凝最佳佳pH及其其适用范范围。实验结果记记录实验小组号号 姓姓名 实实验日期期混凝剂 混凝凝剂浓度度原水浊度 原水ppH 原原水温度度最小混凝剂剂量（mmL） 相相当于（mmg/LL）表1 最最佳混凝凝剂投加加量水样
13、编号123456投药量（mmg/LL）初矾花时间间（miin）矾花沉淀情情况剩余浊度（NNTV）表2 最最佳pHH水样编号123456HCl（mmL）NaOH（mmL）水样pH剩余浊度（NNTV）六、思考题题1. 根据据实验结结果以及及实验中中所观察察到的现现象，简简述影响响混凝的的几个主主要因素素。2. 为什什么最大大投药量量时，混混凝效果果不一定定好?3. 根据据最佳投投药量实实验曲线线，分析析沉淀水水浊度与与混凝剂剂投加量量的关系系。实验二 自由沉淀淀实验主题词：自自由沉淀淀 去去除率 沉淀淀柱 颗粒主要操作：取样 测定定悬浮物物含量一、实验目目的（1）加深深对自由由沉淀特特点、基基本概
14、念念及沉淀淀规律的的理解；（2）掌握握颗粒自自由沉淀淀的实验验方法；（3）对实实验数据据进行分分析、整整理、计计算和绘绘制颗粒粒自由沉沉淀曲线线。二、实验原原理浓度较稀的的、粒状状颗粒的的沉淀属属于自由由沉淀，其其特点是是静沉过过程中颗颗粒互不不干扰、等等速下沉沉，其沉沉速在层层流区符符合Sttokees(斯斯笃克斯斯)公式式。悬浮浮物浓度度不太高高，一般般在60007700mmg/LL以下的的絮状颗颗粒的沉沉淀属于于絮凝沉沉淀，沉沉淀过程程中由于于颗粒相相互碰撞撞，凝聚聚变大，沉沉速不断断加大，因因此颗粒粒沉速实实际上是是一变速速。浓度度大于某某值的高高浓度水水，颗粒粒的下沉沉均表现现为浑浊
15、浊液面的的整体下下沉。这这与自由由沉淀、絮絮凝沉淀淀完全不不同，后后两者研研究的都都是一个个颗粒沉沉淀时的的运动变变化特点点，（考考虑的是是悬浮物物个体），而而对成层层沉淀的的研究却却是针对对悬浮物物整体，即即整个浑浑液面的的沉淀变变化过程程。成层层沉淀时时颗粒间间相互位位置保持持不变，颗颗粒下沉沉速度即即为浑液液面等速速下沉速速度。该该速度与与原水浓浓度、悬悬浮物性性质等有有关而与与沉淀深深度无关关。但沉沉淀有效效水深影影响变浓浓区沉速速和压缩缩区压实实程度。为为了研究究浓缩，提提供从浓浓缩角度度设计澄澄清浓缩缩池所必必需的参参数，应应考虑沉沉降柱的的有效水水深。此此外，高高浓度水水沉淀过过
16、程中，器器壁效应应更为突突出，为为了能真真实地反反映客观观实际状状态，沉沉淀柱直直径一般般要2000mm，而而且柱内内还应装装有慢速速搅拌装装置，以以消除器器壁效应应和模拟拟沉淀池池内刮泥泥机的作作用。非絮凝性或或弱絮凝凝性固体体颗粒在在稀悬浮浮液中的的沉淀，属属于自由由沉淀。由由于悬浮浮固体浓浓度低，而而且颗粒粒之间不不发生聚聚集，因因此在沉沉降过程程中颗粒粒的形状状、粒径径和密度度都保持持不变，互互不干扰扰地各自自独立完完成匀速速沉降过过程。自由沉淀实实验一般般在沉淀淀柱里进进行，其其直径应应足够大大，一般般应使DD1000mm，以以免颗粒粒沉淀受受柱壁干干扰。在沉淀柱内内，颗粒粒物的总总
17、去除效效率为式中 EE-总沉沉淀效率率； P00-沉速速小于uui的颗粒粒在全部部悬浮颗颗粒中所所占的百百分数； 1-P0-沉速速大于或或等于uui的颗粒粒去除百百分数；ui-某一一指定颗颗粒的最最小沉降降速度； u-小于最最小沉降降速度uui的颗粒粒沉速。工程上常用用下式计计算三、实验设设备与试试剂1. 沉淀淀用有机机玻璃柱柱，内径径D=1500mm，高高H=1700mmm。工工作水深深即由柱柱内液面面至取样样口的距距离，取取样口共共有6个个，深度度分别为为0.335m，0.77m，1.005m，1.44m，一一般选择择1.000m和和1.335m进进行实验验。2. 配水水系统一一套。3.
18、计量量水深用用标尺、计计时用秒秒表；4. 悬浮浮物定量量分析用用电子天天平、定定量滤纸纸、称量量瓶、烘烘箱、抽抽滤装置置、干燥燥器等装装置；四、实验步步骤1. 检查查沉淀装装置连接接情况、保保证各个个阀门完完全闭合合；各种种用具是是否齐全全。2. 将定定量滤纸纸编号后后放入称称量瓶中中，编号号、烘干干（1000105,烘223hh）至恒恒重，置置于干燥燥器中待待用。3. 准备备实验用用原水。先先将一定定量的高高岭土和和自来水水投入到到配水箱箱中，然然后启动动搅拌装装置使分分散均匀匀。4. 配水水箱中水水质均匀匀后，启启动水泵泵，同时时打开进进水管及及沉淀柱柱底部的的放空阀阀门，适适当冲洗洗管路
19、中中的沉淀淀物。稍稍后，关关闭放空空阀门，进进水至11.455m刻度线线处。同同时启动动秒表记记录时间间，沉淀淀实验开开始。5. 当时时间为22 miin，55 miin，110 mmin，115 mmin，330 mmin，440 mmin，660 mmin时时，用量量筒在取取样口处处取水样样1000 mLL（注意意：取水水样时，需需先放掉掉一些水水，以便便冲洗取取样口处处的沉淀淀物），在在每次取取样前后后读出水水面高度度H。6. 用定定量滤纸纸分别过过滤9个个水样。待待定量滤滤纸内没没有明显显水滴后后将定量量滤纸折折叠并放放入称量量瓶。7. 将称称量瓶放放在恒温温烘箱中中，调节节温度至至1
20、000105,烘223hh。8. 取出出定量滤滤纸，放放在干燥燥器中冷冷却至室室温称重重。9.将实验验数据记记录表11中。注意事项（1）向沉沉淀柱内内进水时时，速度度要适中中。既要要较快完完成进水水，以防防进水中中一些较较重颗粒粒沉淀，又又要防止止速度过过快造成成柱内水水体紊动动，影响响静沉实实验效果果。（2）取样样前，一一定要记记录管中中水面至至取样口口距离HH0(cmm)。（3）取样样前，先先排除管管中积水水而后取取样，每每次约取取10001550 mmL。（4）测定定悬浮物物时，因因颗粒较较重，从从烧杯取取样要边边搅边吸吸，以保保证水样样均匀。贴贴于移液液管壁上上的细小小颗粒一一定要用用
21、蒸馏水水洗净。表1 颗粒粒自由沉沉淀实验验记录静沉时间tt (mmin)称量瓶号称量瓶+滤滤纸（gg）水样体积（mmL）瓶+滤纸+SS（gg）水样SS质质量（gg）悬浮物浓度度（mgg/L）沉淀高度（mm）01.0025101530405060静沉时间tt (mmin)称量瓶号称量瓶+滤滤纸（gg）水样体积（mmL）瓶+滤纸+SS（gg）水样SS质质量（gg）悬浮物浓度度（mgg/L）沉淀高度（mm）01.3525101530405060五、实验结结果整理理1.实验基基本参数数整理实验日期： 水样性性质及来来源：沉淀柱直径径：（mm） 沉淀柱柱高：（mm）水温：() 原水悬悬浮物浓浓度C00：
22、（mgg/L）2. 实验验数据整整理表2 实验验原始数数据整理理表沉淀高度（mm）1.00沉淀时间tti（miin）025101530405060水样SS（mmg/LL）SS去除率率（%）未被去除颗颗粒百分分比Pii颗粒沉速uui（mmm/s）沉淀高度（mm）1.35沉淀时间tti（miin）025101530405060水样SS（mmg/LL）SS去除率率（%）未被去除颗颗粒百分分比Pii颗粒沉速uui（mmm/s）表中不同沉沉淀时间间ti时，沉沉淀柱内内未被去去除的悬悬浮物的的百分比比及颗粒粒沉速分分别按下下面式子子计算：，式中C0-原水中中SS浓浓度值（mmg/LL）； Ci-某沉沉淀时
23、间间后，水水样中SSS浓度度值（mmg/LL）。3. 以颗颗粒沉速速u为横横坐标，PP为纵坐坐标，在在普通格格纸上绘绘制u-P关系系曲线。4. 利用用图解法法列表（表表3）计计算不同同沉速时时悬浮物物的去除除率。表3 悬浮浮物去除除率E的的计算序号uiP01-P0PuuPuPP(uP)/u05. 根据据上述计计算结果果，以EE为纵坐坐标，分分别以uu及t为为横坐标标，绘制制u-EE，t-E关系系曲线。六、思考题题1.绘制自自由沉淀淀静沉曲曲线的方方法和意意义。2. 比较较取样口口高分别别为1.00 m 和1.35 m，两两组实验验结果是是否一样样，为什什么？实验三 曝气设设备充氧氧能力的的测定
24、主题词：曝曝气 氧的总总传递系系数 充氧能能力主要操作：溶解氧氧测定 Klla值计算算一、实验目目的(1)掌握握测定曝曝气设备备的氧总总传递系系数和充充氧能力力的方法法；(2)了解解各种测测试方法法和数据据整理方方法的特特点。二、实验原原理活性污泥法法处理过过程中曝曝气设备备的作用用是使空空气，活活性污泥泥和污染染物三者者充分混混合，使使活性污污泥处于于悬浮状状态，促促使氧气气从气相相转移到到液相，从从液相转转移到活活性污泥泥上，保保证微生生物有足足够的氧氧进行物物质代谢谢。由于于氧的供供给是保保证生化化处理过过程正常常进行的的主要因因素之一一，因此此，工程程设计人人员和操操作管理理人员常常需
25、通过过实验测测定氧的的总传递递系数KKLa、评评价曝气气设备的的供氧能能力和动动力效率率。评价曝气设设备充氧氧能力的的试验方方法有两两种：(1)不不稳定状状态下进进行试验验，即试试验过程程水中溶溶解氧浓浓度是变变化的，由由零增到到饱和浓浓度；(2)稳稳定状态态下的试试验，即即试验过过程水中中溶解氧氧浓度保保持不变变。试验验可以用用清水或或在生产产运行条条件下进进行。下下面分别别介绍各各种方法法的基本本原理。1. 不稳稳定状态态下进行行试验在生产现场场用自来来水或曝曝气池出出流的上上清液进进行试验验时，先先用亚硫硫酸钠(或氮气气)进行脱脱氧，使水中中溶解氧氧降到零零，然后后再曝气气，直至至溶解氧
26、氧升高到到接近饱饱和水平平。假定定这个过过程中液体是完全全混和的的，符合合一级动动力学反反应，水水中溶解解氧的变变化可用用式(11)表示示(1)式中：dCC / dt 氧转转移速率率(mgg/Lh)；KLa氧的总总转递系系数(11h)；可可以认为为是一混混和系数数，其倒倒数表示示使水中中的溶解解氧由CC变到Cs所需要要的时间间，是气气液界面面阻力和和界面面面积的函函数；Cs试试验条件件下自来来水(或污水水)的溶解解氧饱和和浓度(mg/L)；C相应应于某一一时刻tt的溶解解氧浓度度(mgg/L)。将式(1)积分得得(2)式(2)表表明，通通过试验验测得CCs和相应应于每一一时刻tt的溶解解氧C值
27、后，绘绘制1nn(Css一C)与t的关系系曲线，其其斜率即即KLa。另另一种方方法是先先作C与t关系曲曲线，再再作对应应于不同同C值的切切线得到到相应的的dC/dt，最最后作ddC/dt与C关系曲曲线，也也可以求求得KLa。2. 稳定定状态下下进行试试验如果能较正正确地测测定活性性污泥的的呼吸速速率，也也可以在在现场生生产运行行条件下下，通过过稳定状态下的充充氧试验验测定曝曝气设备备的充氧氧能力。试试验时先先停止进进水和回回流污泥泥，使溶溶解氧浓浓度稳定不变，并并取出混混合液测测定活性性污泥的的呼吸速速率，由由于溶解解氧浓度度稳定不不变，ddC/ddt=00，即 (33)式(3)表表明，测测得
28、r、Csw和C 后，可可以计算算KLa。微微生物呼呼吸速率率r，可以以用瓦勃勃呼吸仪仪进行测定。由于溶解氧氧饱和浓浓度、温温度、污污水性质质和搅动动程度等等因素都都影响氧氧的传递递速率，在在实际应用中为了了便于比比较，须须进行压压力和温温度校正正，把非非标准条条件下的的KLa转换换成标准准条件(20，7600 毫米米汞柱)下的KLa，通通常采用用以下的的公式计计算: (4)式中：T试验验时的水水温()；Kla(TT)水温为为T 时测测得的总总传递系系数(hh1)：KLa（220）水温温20时的总总传递系系数(hh1)气压对溶解解氧饱和和浓度的的影响为为(5)当采用表面面曝气时时，可以以直接运运
29、用式(5)，不不须考虑虑水深的的影响。采采用鼓风风曝气时时，空气气扩散器器常放置置于近池池底处，由由于氧的的溶解度度受到进进入曝气气池的空空气中氧氧分压的的增大和和气泡上上升过程程氧被吸吸收分压压减少的的影响，计计算溶解解氧饱和和值时应应考虑水水深的影影响，一一般以扩扩散器至至水面二二分之一一距离处处的溶解解氧饱和和浓度作作为计算算依据。计计算方法法如下(1) 平平均静水水压力(6)式中：P上升升气泡受受到的平平均静水水压力(kPaa)；H扩散散器以上上的水深深(m)。(2) 气气泡内氧氧所占的的体积比比由于气泡上上升过程程中部分分氧溶解解于水，所所以当气气泡从池池底上升升到水面面时，气气泡中
30、氧氧的比例例减少，其其数值为为(7)式中：O气泡泡上升到到水面时时，气泡泡内氧的的比例；Oh在在池底时时，气泡泡中氧的的比例，21(体积比)；扩散散设备的的空气利利用系数数。池底到池面面气泡内内氧的比比例平均均值按式式（8）计计算。（3）氧的的平均饱饱和浓度度（8）式中：Css(标)标准准条件下下氧的饱饱和浓度度(mgg/L)；P标准准大气压压，等于于1011.3225kPPa。3. 充氧氧能力和和动力效效率充氧能力可可以用下下式表示示QsKLLa(220) Cs(20)VV (kkgO22h) (9)式中：Qss-标准准条件下下的充氧氧能力(kgOO2h)；V曝气气池体积积(m3)。动力效率
31、常常被用以以比较各各种曝气气设备的的经济效效率，计计算公式式如下E = QQs/N (110)式中： NN采用用叶轮曝曝气时，N 为轴功率(kW)。采用射流曝曝气时，计计算氧的的利用效效率为S 为200的供氧氧量：SS(200)= 21%1.333Q(20)式中：Q(20) 20时空气气量（mm3/h），Qt 转子流流量计上上读数（mm3/h）；P0标标准状态态时空气气压力（一一个大气气压）；T0标标准状态态时空气气绝对温温度；P 实实验条件件下空气气压力；T 实实验条件件下空气气的绝对对温度。上述方法适适用于完完全混和和型曝气气设备充充氧能力力的测定定。推流流式曝气气池中KKLa、Csw是沿
32、沿池长方向变变化的，不不能采用用上述方方法进行行测定。三、实验装装置、设设备与试试剂实验装置的的主要部部分为泵泵型叶轮轮、射流流曝气设设备和模模型曝气气池。为为保持曝曝气叶轮轮转速在在实验期期间恒定定不变，电电动机要要接在稳稳压电源源上。1模型曝曝气池（硬硬塑料制制，高度度H36ccm，直径D29ccm）2泵型叶叶轮（铜铜制，直直径D12ccm）3，电动机机单向串串激电机机（2220V，2.55A）4直流稳稳压电源源（YJ 44 型，030VV ，02A）5溶解氧氧测定仪仪1 台6电磁搅搅拌器11 台7卷尺11 个8秒表11 块9烧杯2200mmL 33 个10.电子子天平11. 无无水Naa
33、2SO3（分析析纯）12. CCoCll26H2O（分分析纯）图 曝气气设备充充氧能力力实验装装置1模型曝曝气池；2泵型叶叶轮；33电动机机； 44电动机机支架；5溶解氧氧仪；6溶解氧氧探头；7稳压电电源；88广口瓶瓶；9电磁搅搅拌器四、实验步步骤1确定曝曝气池内内测定点点(或取样样点)位置。通通常在平平面上测测定点可可以布置置在三等等分池子子半径的中点点和终点点，在立立面上布布置在离离池面和和池底00.3mm处，以以及池子子一半深深度处，共共取122个测定点(或9 个测测定点)。但本本实验模模型较小小，故可可以仅确确定一个个测定点点，无需需布置9912个测定点。2曝气池池内注入入自来水水，水
34、面面没过叶叶轮5ccm左右右，测定定曝气池池内水的的体积，并并测定水水温及水水中溶解解氧。3计算CCoCll2和Na2SO3的需要要量（1）脱氧氧剂Naa2SO3用量计计算。在自来水中中加入NNa2SO3还原剂剂来还原原水中的的溶解氧氧。相对分子质质量比为为故Na2SSO3理论用用量为水水中溶解解氧量的的8倍。而而水中有有部分杂杂质会消消耗Naa2SO3，故实实际用量量为理论论用量的的1.55倍。所以投加的的Na2SO3用量为为式中：WNaa2SO3的实际际投加量量(g)；Cs实实验时水水温对应应的水中中饱和溶溶解氧值值(mgg/L)；V水样样体积(m3 )。（2）根据据水样体体积V确确定催化
35、化剂（钴钴盐）的的投加量量催化剂氯化化钴的投投加量，按按维持池池子中的的钴离子子浓度为为0.0050.55mg/L 左左右计算算。本实实验取00.4 mg/L。因为所以单位水水样投加加钴盐（CCoCll26H2O）量为为：0.44.00=1.6（gg/m33）本实验所需需投加钴钴盐为：1.66V(gg)式中：V水样样体积(m3)（3）将NNa2SO3用热水水化开，均均匀倒入入曝气筒筒内，溶溶解的钴盐倒倒入水中中，缓慢慢搅拌112 分钟使使Na2SO3扩散至至完全混混合，进进行脱氧氧。（4）待溶溶解氧降降到零并并达到稳稳定时，开开始正常常曝气，计计时每隔隔0.55minn测定溶溶解氧浓浓度，并作
36、记录，直直到溶解解氧达饱饱和值时时结束试试验。注意事项：(1)溶解解氧测定定仪需在在指导下下正确操操作，用用完后用用蒸馏水水仔细冲冲洗探头头，并用用吸水纸纸小心吸吸干探头头膜表面面的水珠珠，盖上上探头套套待用。(2)注意意实验期期间要保保证供气气量恒定定。五实验结果果整理1.记录实实验设备备及操作作条件的的基本参参数实验日期：年月日模型曝气池池内径D= (m)高度H=(m) 体体积V (L)水温 () 室室温 () 气气压(kkPa)实验条件下下自来水水的Css (mg/L)CoCl22投加量量(g)Na2SOO3投加量量(g)2.记录不不稳定状状态下充充氧试验验测得的的溶解氧氧值，并并进行数
37、数据整理理。序号时间t(mmin)Ct(mgg/L)Cs-Cttlg(Css-Ct)Kla12345678910：3.根据测测定记录录，计算算Klaa值根据公式式计算用图解法法计算以充氧时间间t为横横坐标，1n(Cs一C)为纵坐标作图，其直线斜率即为KLa。思考题1 比较数数据处理理方法，哪哪一种误误差小？2 氧总转转移系数数KLa 的意义义是什么么？怎样样计算？实验四活性性炭吸附附实验主题词：活活性炭 亚甲甲基蓝 吸附附等温线线主要操作：测定标标准曲线线 间间歇吸附附 连连续吸附附一、实验目目的1、了解活活性炭的的吸附工工艺及性性能。2、掌握用用实验方方法（含含间歇法法、连续续法）确确定活性
38、性炭吸附附处理污污水的设设计参数数的方法法。二、实验原原理活性炭具有有良好的的吸附性性能和稳稳定的化化学性质质，是目目前国内内外应用用比较多多的一种种非极性性吸附剂剂。与其其他吸附附剂相比比，活性性炭具有有微孔发发达、比比表面积积大的特特点。通通常比表表面积可可以达到到500017000m22/g，这这是其吸吸附能力力强，吸吸附容量量大的主主要原因因。活性炭吸附附主要为为物理吸吸附。吸吸附机理理是活性性炭表面面的分子子受到不不平衡的的力，而而使其他他分子吸吸附于其其表面上上。当活活性炭溶溶液中的的吸附处处于动态态平衡状状态时称称为吸附附平衡，达达到平衡衡时，单单位活性性炭所吸吸附的物物质的量量
39、称为平平衡吸附附量。在在一定的的吸附体体系中，平平衡吸附附量是吸吸附质浓浓度和温温度的函函数。为为了确定定活性炭炭对某种种物质的的吸附能能力，需需进行吸吸附试验验。当被被吸附物物质在溶溶液中的的浓度和和在活性性炭表面面的浓度度均不再再发生变变化，此此时被吸吸附物质质在溶液液中的浓浓度称为为平衡浓浓度。活活性炭的的吸附能能力用吸吸附量qq表示，即即式中 q活性性炭吸附附量，即即单位质质量的吸吸附剂所所吸附的的物质量量，g/g；V污水水体积，L；c0,c分别别为吸附附前原水水及吸附附平衡时时污水中中的物质质的浓度度，g/L；m活性性炭投加加量，gg。在温度一定定的条件件下，活活性炭的的吸附量量q与
40、吸附附平衡时时的浓度度c之间关关系曲线线称为等等温线。在在水处理理工艺中中，通常常用的等等温线有有Lanngmuuir和和Freeunddlicch等。其其中Frreunndliich等等温线的的数学表表达式为为式中 K与吸吸附剂比比表面积积、温度度和吸附附质等有有关的系系数；n与温温度、ppH值、吸吸附剂及及被吸附附物质的的性质有有关的常常数；q同前前。K和n可以以通过间间歇式活活性炭吸吸附实验验测得。将将上式取取对数后后变换为为将q和c相相应值绘绘在双对对数坐标标上，所所得直线线斜率为为1/nn,截距距为K。由于间歇式式静态吸吸附法处处理能力力低，设设备多，故故在工程程中多采采用活性性炭进
41、行行连续吸吸附操作作。连续续流活性性吸附性性能可用用博哈特特（Booharrt）和和压当斯斯（Addamss）关系系式表达达，即因exp(KN00H/vv)1，所所以上式式等号右右边括号号的1可忽略略不计，则则工作时时间t由上式式可得在工作时间间为零的的时候，能能保持出出流溶质质浓度不不超过ccB的炭层层理论高高度称为为活性炭炭层的临临界高度度H0。其值值可根据据上述方方程当tt=0时时进行计计算，即即在实验时，如如果取工工作时间间为t,原水样样溶质浓浓度为cc01，用用三个活活性炭柱柱串联（见见上图），第第一个柱柱子出水水为cB1，即即为第二二个活性性炭柱的的进水cc02，第第二个活活性炭柱
42、柱的出水水为cB2,就是第第三个活活性炭柱柱的进水水c03,由各炭炭柱不同同的进、出出水浓度度C0，CB便可求出出流速常常数K值及吸吸附容量量N。三、实验设设备及试试剂1、间歇式式活性炭炭吸附装装置：间间歇式吸吸附用三三角烧杯杯，在烧烧杯内放放入活性性炭和水水样进行行振荡。2、连续流流式活性性炭吸附附装置：连续式式吸附采采用有机机玻璃柱柱D25mmm10000mmm,柱内50007500mm高高烘干的的活性炭炭，上、下下两端均均用单孔孔橡皮塞塞封牢，各各柱下端端设取样样口。装装置具体体结构如如图所示示。活性炭柱串串联工作作图3、间歇与与连续流流实验所所需的实实验器材材（1）振荡荡器（一一台）。（2）有机机玻璃柱柱（3根D25mmm10000mmm）。（3）活性性炭。（4）三角角烧瓶（111个，2250mmL）。（5）可见见光光度度计（6）漏斗斗（100个）及及滤纸（7）配水水及投配配系统。（8）酸度度计（11台）。（9）温度度计（11只）（10）亚亚甲基蓝蓝（分析析纯）。四、实验步步骤1