实验九混凝沉淀实验气浮实验.docx

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1、实验九 混凝沉淀实验混凝沉淀实验是给水处理的基础实验之一，被广泛地用于科研、教学和生产中。通过混凝沉淀实验，不仅可以选择投加药剂种类、数量，还可确定其它混凝最佳条件。一、目 的1、通过本实验，确定某水样的最佳投药量。2、观察矾花的形成过程及混凝沉淀效果。二、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，主要是带负电的黏土颗粒。胶粒间的静电斥力，胶粒的布朗运动及胶粒表面的水化作用，使得胶粒具有分散稳定性，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。因此，布朗运动由稳定因素

2、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的联系，具有弹性和较高的黏度，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胶粒，也能形成絮凝体。消除或减低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。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

3、凝。混凝离不开投混凝剂。混凝过程见下表阶 段凝聚絮凝过 程混 合脱稳异向絮凝为主同向絮凝为主表 21混凝过程脱稳胶体聚集微絮凝体的进一步药剂扩散混凝剂水解杂质胶体脱稳作用动力分子热运动（布 碰撞聚集液体流动质量迁移溶解平衡各种脱稳机理朗扩散）的能量消耗处理结构物混 合 设 备反应设备胶体状态原始胶体脱稳胶体微絮凝体矾花胶体粒态0.1-0.001m约 5-10m0.5-2mm由于布朗运动造成的颗粒碰撞絮凝，叫“异向絮凝”；由机械运动或液体流动造成的颗粒碰撞絮凝，叫“同向絮凝”。异向絮凝只对微小颗粒起作用，当粒径大于 15m 时，布朗运动基本消失。从胶体颗粒变成较大的矾花是一连续的过程，为了研究的

4、方便可划分为混合和反应两个阶段。混合阶段要求浑水和混凝剂快速均匀混合，一般说来，该阶段只能产生用眼睛难以看见的微絮凝体；反应阶段则要求将微絮凝体形成较密实的大粒径矾花。三、仪器设备及药品六联搅拌机（混凝装置）1、六联搅拌机 1 台， 见右图2、1000ml 烧杯 6 个3、200ml 烧杯 6 个4、100ml 注射器 2 个， 移取沉淀水上清夜5、1、5、10ml 移液管各 1 根6、温度计 1 个，测水温用10、1000ml 量筒 1 个量原水体积11、3%浓硫酸铝（或其它混凝剂）溶液12、酸度计13、浊度仪（1mg/=0.13NTU）四、实验步骤及数据记录1、测原水水温、浊度及 pH。2

5、、用 1000ml 量筒量取 6 个水样至 1000ml 烧杯中。3、设最小投药量和最大投药量，利用均分法（或其它方法）确定实验其它4个水样的混凝剂投加量，表 2-3 中设定的投药量可作参考。4、将水样置于搅拌仪中，开始机器，调整转速，中速运转数分钟，同时将计 算好的投药量，用移液管分别移取至加药试管中。加药试管中药液少时，可掺入蒸馏水，以减少药液留在试管上产生的误差。5、将搅拌机快速运转（例如300500 转/分，但不要超过搅拌机的最高允许转速），待转速稳定后，将药液加入水样烧杯中，同时开始记时，快速搅拌 30秒钟。6、30 秒钟后，迅速将转速调到中速运转（例如120 转/分）。然后用少量（

6、数毫升）蒸馏水洗加药试管，并将这些水加到水样杯中。搅拌5 分钟后，迅速将转速调至慢速（例如 80 转/分）搅拌 10 分钟。7、搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程、矾花外观、大小、密实程 度等，并记入表 2-2。观 察 记 录小 结水样编号矾花形成及沉淀过程的描述123456表 2-2观察记录表8、搅拌过程完成后，停机，将水样杯取出，置一旁静沉，并观察记录矾花沉 淀的过程。9、静沉 15 分钟后，用注射器每次吸取水样杯中上清夜约 130ml（够测浊度、pH 即可），置于 6 个洗净的 200ml 烧杯中，测浊度及 pH 并记入表 2-3 中。混凝剂名称原水浑浊度原水温度原水 pH水样编号

7、1523324150.560.1投药量mlmg/L剩余浊度沉淀后 pH 值表 2-3原始数据记录10、比较实验结果，根据 6 个水样所分别测得的剩余浊度，以及水样混凝沉淀时所观察到的现象，对最佳投药量的所在区间，做出判断。缩小实验范围（加药量范围），重新设定实验的最大和最小投药量值 a 和 b，重复上述实验，作好观察记录。五、注意事项1、取水样时，所取水样要搅拌均匀，要一次量取以尽量减少所取水样浓度上的差别。2、移取烧杯中沉淀水上清夜时，要在相同条件下取上清夜，不要把沉下去的矾花搅起来。六、成果整理以投药量为横坐标，以剩余浊度为纵坐标，绘制投药量剩余浊度曲线，从曲线上可求得不大于某一剩余浊度的

8、最佳投药量值。七、思考题1、根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝的几个主要因素。2、为什么最大投药量时，混凝效果不一定好？3、参考本实验步骤，编写出测定 pH 值实验过程。4、当无六联搅拌机时，试说明如何用 0.618 法安排实验求最佳投药量。一、实验目的：实验二 压力溶气气浮实验在水污染控制工程中，固液分离是一种很重要的水质净化单元过程。气浮法是进行固液分离的一种方法，它常被用来分离密度小于或接近于 “1”、难以用重力自然沉降法去除的悬浮颗粒。例如，从天然水中去除藻、细小的胶体杂质，从工业污水中分离短纤维、石油微滴等。有时还用以去除溶解性污染物，如表面活性物质、放射性物质等。由

9、于悬浮颗粒的性质和浓度、微气泡的数量和直径等多种因素都对气浮效率有影响， 因此，气浮处理系统的设计运行参数常要通过试验确定。通过实验希望达到下述目的：1、 掌握压力溶气气浮实验方法和释气量测定方法；2、 了解悬浮颗粒浓度、造作压力、气固比、澄清分离效率之间的关系，加深对基本概念的理解。二、实验原理：压力溶气气浮法的工艺流程如图 5-1 所示，目前以部分回流式应用最广（图5-1c）。 进行气浮时，用水泵将污水抽送到压力为24 个大气压的溶气罐中，同时注入加压空气。空气在罐内溶解于加压的污水中，然后使经过溶气的水通过减压阀进入气浮池，此时由于压力突然降低，溶解于污水中的空气便以微气泡形式从水中释放

10、出来。微细的气泡在上升的过程中附着于悬浮颗粒上，使颗粒密度减小，上浮到气浮表面与液体分离。124125（c）344（a）4152（b）3图 5-1压力溶气气浮的三种形式a：部废水加压溶气气浮b：部分废水加压溶气气浮c：部分处理过的废水回流加压溶气气浮1、进水泵2、溶气罐3、于是空气机4、气浮池5 溶气水加压泵由斯托克斯公式Vg 18u（水）d2可以知道，粘附于悬浮颗粒上气泡越多，颗粒颗与水的密度差（）就越大，悬浮颗粒的特征直径也越大，两者都使悬浮颗粒上浮速水颗度增快，提高固液分离的效果。水中悬浮颗粒浓度越高，气浮时需要的微细气泡数量越多，通常以气固比表示单位重量悬浮颗粒需要的空气量。气固比与操

11、作压力、悬浮固体的浓度、性质有关。对活性污泥进行气浮时，气固0.0050.06，变化范围较大。气固比可按下式计算： AS1.3Sa（fP-1）QrQSt（5-1）式中： AS气固比（g 释放的空气/g 悬浮颗粒）St 入流中的悬浮固体浓度（mg/l）Qr 加压水回流量（l/d）Q 污水流量（l/d）Sa 某一温度时的空气溶解度（可查下表得到）：P 绝对压力（Pa）：P P+101.32101.32p 表压kPaf 压力为P 时水中的空气溶解系数，通常采用0.51温度（）Sa（ml/l）029.21022.82018.73015.7出流水中的悬浮固体浓度和浮渣中的固体浓度与气固比的关系如图5-2

12、 所示。由图5-2 可以看到，在一定范围内，气浮效果是随着气固比的增大而增大的，即气固比越大，出水悬浮固体浓度越低，浮渣的固体浓度越高。图 5-2气固比对浮渣固体浓度和出水悬浮固体浓度的影响）（ 体固/气空）g（体固/气空a：浮渣固体b：出水悬浮固体浓度（mg/l）三、实验装置及设备：1、实验装置：测定气固比的实验装置由吸水池、水泵、空气压缩机、溶气罐、溶气释放器、气浮池等部分组成。如图 5-3 所示：71012823自来水111图 5-3压力溶气气浮实验装置54691、废水池2、水泵3、溶气罐4、空气压缩机5、气浮池6、溶气释放器7、进水阀8、调压阀9、进气阀10、压力表11、水位计12、玻

13、璃转子流量计溶气罐是个内径 300mm、高2.2m 装有水位计的钢制压力罐。罐顶有调压阀，实验时用调压阀排去未溶空气和控制罐内压力。进气阀用以调节来自空压机的压缩空气量。水位计用以观察压力罐内水位，以便调节调压阀，使溶气罐内液位在实验期间基本保持稳定。2、实验设备和仪表仪器：(由用户自行购买)：1、烘箱2、分析天平1 台1 台3、量筒 100ml10 个4、三角烧杯 200ml10 个5、称量瓶10 个6、温度计1 支7、秒表1 块8、水准瓶（可用大漏斗代替）1 个9、抽滤瓶（释放瓶） 2500ml21 个四、实验步骤：本实验是在压力溶气气浮装置中，用城市污水处理厂的活性污泥混合液测定气固比对

14、气浮效率的影响，用自来水测定气浮装置的释气量，分别叙述如下：（一）气固比的测定：1、 启动空气压缩机；2、 启动水泵将自来水打入溶气罐；3、 开启溶气罐进气阀门，并通过调节调压阀和进水阀门使溶气罐内的压力与液位基本稳定（建议溶气罐的操作压力为 0.29MPa，即 3kgf/cm2）；4、 按气浮池容积和回流比（0.4），计算应加入气浮池的活性污泥混合液的体积和溶气水的体积；5、 按实验步骤 4 的计算结果将活性污泥混合液加入气浮池，同时取 200ml 混合液测定MLSS（每个样品取 100ml，做 2 个平行样品）；6、 将释放器放入气浮池底部，按实验步骤4 的计算结果注入溶气水；7、 取出释

15、放器后静置 56 分钟，从气浮池的底部取澄清水 200ml，测定出流的悬浮固体浓度（每个样品取 100ml，做 2 个平行样品）；8、 在工作压力、活性污泥浓度不变的条件下，改变回流比，使其为 0.6、0.7、0.8、1.0， 按实验步骤 47 继续进行实验。（二）释气量的测定：1、 按图 5-4 组装实验装置；2、 将三通阀 3 置于连通管 4 和 5 相同的位置；3、 调节溢流管的管顶标高，使分流到管4 的流量为 0.751.01/min；4、 用自来水充满整个实验装置；5、 关闭旋塞 1，打开旋塞 2，降低水准瓶，以排除释放瓶中的空气泡，待空气泡排完后关闭旋塞 2，倒置量筒中的水；6、

16、将三通阀 3 切换到管 5 和管 6 相同的位置，此时，溶气水流入释气瓶，瓶中原有的水被挤出，流入空量筒内，当量筒中水到 11 刻度时，立即将三通阀 3 切换至测定前的位置（即连通管 4 与 5 相同的位置）；7、 打开旋塞 2，等释气瓶中没有气泡后，降低水准瓶，使释气瓶中水位上升，直到瓶中的气体全部被挤到量气管后关闭旋塞2；8、 使水准瓶和量气管的液位相同（用调节水准瓶高度的方法），从量气管刻度读取气体体积。此体积位每升溶气水减压至一大气压时所释出的气体体积（ml/l）。注意事项：1、 进行气固比测定时，回流比的取值与活性污泥混合液浓度有关，当活性污泥浓度为2g/l 左右时，按回流比 0.2

17、、0.4、0.6、0.8、1.0 进行试验；当活性污泥浓度为 4g/l左右时，回流比可按 0.4、0.6、0.7、0.8、1.0 进行试验。2、 实验选用的回流比数至少要 5 个，以保证能较正确的绘制出气固比与出水悬浮固体浓度关系曲线。3、 实验装置中所列的水泵、吸水池和空压机可供8 组学生同时进行实验。五、实验结果整理：1、记录实验条件：实验日期：年月日活性污泥采样地点：气温：空气的容重：mg/l水温：空气溶解度ml/l溶气罐的工作压力：Pa 2 测定气固比实验记录可参考表 5-1 进行：表 5-1气固比实验数据记录回流比R（ Qr）0.20.40.60.81.0MLSS（mg/100ml）

18、Q称量瓶序号后读数（g）前读数（g） 差值（g）33、5-1 实验数据整理列入表 5-2：表 5-2气固比实验数据整理回流比R出水悬浮固体浓度（mg/l） 气固比去除率（）4、 根据表 5-2 数据绘制气固比与出水悬浮固体浓度之间关系曲线（参考图5-2）。5、 若实验时测定了浮渣固体浓度，可根据实验结果再绘制出气固比与浮渣固体浓度之间的关系曲线。六、实验结果讨论：1、 应用已掌握的知识分析你取得的释气量测定结果的正确性。2、 试述工作压力对溶气效率的影响。3、 拟订一个测定气固比与工作压力之间关系的试验方案。4、以上有关数据是参考数据。七、实验装置与组成规格：本装置的主体用透明有机玻璃圆管制成

19、(气浮池直径 =600mm 气浮池高=750mm)并配有增压水泵 1 台（最大流量 3m/n 最高扬程 50m 功率 0.75KW 电压220V）、进水泵1 台（最大流量 16/19L/min 最高扬程 3.4m 电压 220V）空气压缩机电控制箱 1 只、电压表 1 只(0-250V)、漏电保护开关 1 套、按钮开关 2 只、低部防水板 1 张（厚度 25mm）电源线 1 套、连接管道、阀门及不锈钢支架等组成。1 台(型号 ZB-0.11 容量 24L 压力 0.7)、不锈钢压力溶气罐 1 套(100 1500mm)、水箱 1 个(500500700mm)、液体流量计 1 只(LZS-100

20、-1000L/H)、气体流量计 1 只(LZB-3WB)、铜材料溶气释放器 1 个、调速电动刮渣机 1 套(YN60-6220V) ，调速器 1 套，压力表 1 只(0-6)，水量移位器 1 套，金属实验二 气浮实验气浮实验是研究比重近于 1 或小于 1 的悬浮颗粒与气泡粘附上升,从而起到水质净化作用的规律,测定工程中所需要的某些有关设计参数,选择药剂种类、数量等，以便为设计运行提供一定的理论依据。一、目 的1、进一步了解和掌握气浮净水方法的原理及其工艺流程。2、掌握气浮法设计参数“气固比”及“释气量”的测定方法及整个实验的操作技术。二、原 理气浮净水方法是目前给排水工程中日益广泛应用的一种水

21、处理方法。该法主要用于处理水中比重小于或接近 1 的悬浮杂质，如乳化油、羊毛脂、纤维、以及其它各种有机或无机的悬浮絮体等。因此气浮法在自来水厂、城市污水处理厂以及炼油厂、食品加工厂、造纸厂、毛纺厂、印染厂、化工厂等水处理中都有所应用。气浮法具有处理效果好、周期短、占地面积小以及处理后的浮渣中固体物质含量较高等优点。但也存在设备多、操作复杂、动力消耗大的缺点。气浮法就是使空气以微小气泡的形式出现于水中并慢慢自下而上地上升，在上升过程中，气泡与水中污染物质接触，并把污染物质粘附于气泡上（或污染物上）从而形成比重小于水的气水结合物浮升到水面，使污染物质从水中分离出去。产生比重小于水的气、水结合物的主

22、要条件是：1、水中污染物质具有足够的增水性。2、加入水中的空气所形成气泡的平均直径不宜大于 70 微米。3、气泡与水中污染物质应有足够的接触空间。气浮法按水中气泡产生的方法可分为布气气浮、溶气气浮和电气浮几种。由于布气气浮一般气泡直径较大，气浮效果较差，而电气浮气泡直径虽不大但耗电较多，因此在目前应用气浮法的工程中，以加压溶气气浮法最多。加压溶气气浮法就是使空气在一定压力的作用下溶解于水，并达到饱和状态，然后使加压水表面压力突然减到常压，此时溶解于水中的空气便以微小气泡的形式从水中逸出来。这样就产生了供气浮用的合格的微小气泡。压缩空气回流水废水Q浮渣C1mg/L加压泵QQR减压阀气浮池溶气罐出

23、水Q回流量QR溶解空气浓度C2（mg/L）贮水池有回流系统加压溶气气浮法加压溶气气浮法根据进入溶气罐的水的来源，又可分为无回流系统与有回流系统加压溶气气浮法,目前生产中广泛采用后者。其流程如下图所示。影响加压溶气气浮的因素很多，如空气在水中溶解量，气泡直径的大小， 气浮时间、水质、药剂的种类与加药量，表面活性物质种类、数量等。因此。采用气浮法进行水质处理时，常需通过试验测定一些有关的设计运行参数。本实验主要介绍加压溶气气浮法求设计参数“气固比”实验方法。三、步骤及记录1、将某污水加药混凝沉淀，然后取压力溶气罐23 倍体积的上清液加入压力溶气罐。2、开进气阀门使压缩空气进入加压溶气罐。待罐内压力

24、达到预定压力时（一般为 0.3-0.4MPa）关进气阀门并静置 10 分钟，使罐内水中溶解空气达到饱和。3、测定加压溶气水的释气量以确定加压溶气水是否合格（一般释气量与理论饱和值之比为 0.9 以上即可）。4、将500mL 已加药并混合好某污水倒入反应量筒（加药量按混凝实验），并测定原污水中的悬浮物浓度。5、当反应量筒内已见微小絮体时，开减压阀按预定流量往反应量筒内加溶气水（其流量可按所需回流比而定），同时用搅拌棒搅拌半分钟，使气泡分布均匀。6、观察并记录反应筒中随时上升的浮渣界面高度并求其分离速度。7、静止分离约 10-30 分钟后分别记录清液和浮渣的体积。8、打开排放阀门分别排出清夜和浮渣

25、，并测定清夜和浮渣中悬浮物的浓度。9、按几个不同回流比重复上述实验即可得出不同的气固比与出水水质 SS 值。记录见下表：内原污水压 力 溶 气 水出水浮渣容水实温pH值验号气固比与出水水质记录表体加加悬释气回悬去体体悬体压积药药浮气固流浮除积积浮积力Ve名量物mLMPa量比比物率V1V2物(mL)称mg/LmLA/SRmg/LmLmLmg/Lt（min） h（cm） H h（cm） V2（L）V2/V1100浮渣高度与分离时间上表中气固比为g（气体）/g（固体）即每去除 1 克固体所需的气量。一般为了简化计算也可用 L（气体）/g（悬浮物），计算公式如下：W aA / S =SS Q式中：A总释气量，L； S总悬浮物量，g；a 单位溶气水释气量，mL/L 水； W溶气水的体积，L； SS原水中的悬浮物浓度，mg/L； Q原水体积，L。四、成果整理1、绘制气固比与出水水质关系曲线，并进行回归分析。2、绘制气固比与浮渣中固体浓度关系曲线。