水斛決工程實(shí)膾指導(dǎo)

目錄

實(shí)驗(yàn)一顆粒自由沉降實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二絮凝沉降實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三混凝劑的用量對(duì)色度去除的影響

實(shí)驗(yàn)四pH對(duì)硫酸鋁去除分散染料的影響

實(shí)驗(yàn)五活性炭吸附實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)六城市污水解決廠性質(zhì)的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)七氯化鐵的加藥量對(duì)污泥脫水實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)八調(diào)節(jié)時(shí)間對(duì)氯化鐵改善污泥脫水性能的影響

第一章序論

1對(duì)廢水解決實(shí)驗(yàn)的觀念

廢水解決自身就不是純理論學(xué)科，實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要。研究、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理都離不開實(shí)

驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)中得到規(guī)律性的結(jié)識(shí)、得到設(shè)計(jì)參數(shù)、得到運(yùn)營(yíng)管理的指導(dǎo)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)可分為幾類:

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和探求未知實(shí)驗(yàn)。從學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的作用來(lái)看可分為自我設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和

被動(dòng)完畢實(shí)驗(yàn)。本課程實(shí)驗(yàn)為了提高同學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ趯?shí)驗(yàn)安排上希望有所新意。不管什么

實(shí)驗(yàn)都有敢于探索的科學(xué)精神，嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度，仔細(xì)觀測(cè)，真實(shí)記錄，不馬虎，講衛(wèi)生整潔。

實(shí)驗(yàn)中少說(shuō)話，多思考多觀測(cè)。一個(gè)實(shí)驗(yàn)一般總是前后相關(guān)，假如前面沒有做好后面就無(wú)法做

好，因此需要大家每個(gè)實(shí)驗(yàn)之前有所準(zhǔn)備。

2廢水解決實(shí)驗(yàn)過程

(1)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前,要就實(shí)驗(yàn)所做的內(nèi)容查相關(guān)的資料,寫好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告，涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

的、實(shí)驗(yàn)原理.、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)。作為指導(dǎo)老師關(guān)誕是

看學(xué)生的操作是否規(guī)范,是否科學(xué),結(jié)果是否抱負(fù)等。學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前一個(gè)星期，必須提交他

的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告給指導(dǎo)老師或助教,指導(dǎo)老師就他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提出一些意見和建議，修改后，

須經(jīng)指導(dǎo)老師批準(zhǔn)才干進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)老師及助教在實(shí)驗(yàn)室里就學(xué)生實(shí)驗(yàn)中存在的操

作上的問題及時(shí)進(jìn)行糾正，1可答學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的問題。每個(gè)實(shí)驗(yàn)既要有物質(zhì)的準(zhǔn)備，也要有理論準(zhǔn)

備。對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的和原理，如驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，腦子里就要知道今天我是要驗(yàn)證什么規(guī)律或原理，

本規(guī)律或原理不是沒有局限的，合用的條件是什么。有何意義。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及：方法、

手段、環(huán)節(jié)、可行性。

(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、試劑、測(cè)試儀器的準(zhǔn)備

有些是老師準(zhǔn)備，有些是自己準(zhǔn)備。

(3)實(shí)驗(yàn)過程

清楚'實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，有實(shí)驗(yàn)記錄本，實(shí)驗(yàn)中少說(shuō)話，多思考多觀測(cè)，真實(shí)記錄。積極配合。每

次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師署名方可。每次取樣，經(jīng)測(cè)定后方可倒掉。實(shí)驗(yàn)結(jié)束、離開實(shí)驗(yàn)室

前必須清潔本組的實(shí)驗(yàn)臺(tái)面、洗滌干凈玻璃儀器、凡是本實(shí)驗(yàn)所用過的儀器必須復(fù)原并斷電，

共用儀器和場(chǎng)合由值日生完畢清潔工作。

(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析解決與實(shí)驗(yàn)報(bào)告

掌握每個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的解決方法，畫圖做表，討論，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式：

實(shí)驗(yàn)名稱

姓名班級(jí)學(xué)號(hào)

同組同學(xué)姓名成績(jī)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)裝置、儀表、試劑

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析整理

結(jié)果與討論

結(jié)論

自我評(píng)估

3實(shí)驗(yàn)課和理論課的關(guān)系

目的實(shí)現(xiàn)，加深理論知識(shí)的理解，或探索未知。

4實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考評(píng)

實(shí)驗(yàn)是否參與，除非不能參與，否則沒有參與本實(shí)驗(yàn)按零分計(jì)，每缺一次實(shí)驗(yàn)按每個(gè)實(shí)驗(yàn)

所占成績(jī)比例扣除。假如學(xué)生缺做2?3個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課重修。

實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、儀表、試劑、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的預(yù)習(xí)。

預(yù)習(xí)占本實(shí)驗(yàn)的10%。

實(shí)驗(yàn)過程，表現(xiàn)，如是否認(rèn)真、動(dòng)手、基本操作技能、觀測(cè)和記錄是否完整真實(shí)，40%,

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力10%，

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整、規(guī)范、分析討論、結(jié)果的優(yōu)劣，圖表，占40%。

以上成績(jī)占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的90%，期末考試占10%o期末考試主是考察學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、

創(chuàng)新能力是否達(dá)成規(guī)定。最后由指導(dǎo)老師給予綜合評(píng)估,計(jì)入總分。

第二章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解決和運(yùn)用

實(shí)驗(yàn)一顆粒自由沉降實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)4小時(shí)。

本次實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

顆粒自由沉降實(shí)驗(yàn)是研究溶液較稀時(shí)的單顆粒的沉降規(guī)律。?般是通過沉降柱靜沉實(shí)驗(yàn)，

獲取顆粒沉降曲線。它不僅具有理論指導(dǎo)意義。并且也是沉砂池設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

1目的

(1)加深對(duì)自由沉降特點(diǎn)、基本概念及規(guī)律的理解。

(2)掌握顆粒自由沉降實(shí)驗(yàn)的方法，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、計(jì)算和繪制顆粒自由

沉降曲線。

2原理

濃度較稀的、粒狀顆粒的沉降屬于自由沉降，其特點(diǎn)是靜沉過程中顆?；パa(bǔ)干擾、等速下

沉，其沉速在層流區(qū)符合Stokes公式。

但是由于水中顆粒的復(fù)雜性，顆粒粒徑、顆粒比重很難或無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)定，因而沉降效果、

特性無(wú)法通過公式求得而是通過靜沉實(shí)驗(yàn)擬定。

由于自由沉降時(shí)顆粒是等速卜,沉，下沉速度和沉降柱高度無(wú)關(guān)，因而可在一般沉降柱內(nèi)進(jìn)

行，但其直徑應(yīng)足夠大，一般應(yīng)使D2100mm以免顆粒沉降受柱壁的干擾。

水中懸浮物在抱負(fù)沉淀池中某?定期間下，能所有去除的顆粒物的最小沉降速度相應(yīng)是uo,

這時(shí)顆粒懸浮物總?cè)コ蕁與截留速度、顆粒重量比例的關(guān)系如下：〃滬

Po為速度小J'Uo的顆粒占總顆粒:的比例；（）<Us<Uo,dP為是Us的顆粒在總顆粒所占的比例，

是微分概念。

此種計(jì)算方法也稱懸浮物去除率的累積曲線計(jì)算法。

設(shè)在一水深為H的沉降柱內(nèi)進(jìn)行自由沉降實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始，沉降時(shí)間為0,此時(shí)沉降柱內(nèi)

懸浮物分布是均勻的，即每個(gè)斷面上顆粒的數(shù)量與粒徑的組成相同，懸浮物濃度為Co（mg/L）,此

時(shí)去除率n=0o

實(shí)驗(yàn)開始后，不同沉降時(shí)間S顆粒最小沉降速度U相應(yīng)為（這里的Ui相稱于上式n的計(jì)

算式中的uo）：

H

此即為心時(shí)間內(nèi)從水而、.沉到池底（此處為取樣點(diǎn)）的最小顆粒&所具有的沉速。此時(shí)取

樣點(diǎn)處水樣懸浮物為Ci,而

%

此時(shí)去除率。。，表達(dá)具芍沉速u2ui（粒徑d2di）的顆粒去除率，而：：

則反映了ti時(shí)，未被去除之顆粒即dWdi的顆粒所占的比例。事實(shí)上沉淀時(shí)間ti內(nèi)，由水

中沉至柱底的顆粒是由兩部分顆粒組成，即沉速的那部分顆粒能所有沉至柱底。除此之外,

顆粒沉速uWui的那部分顆粒，也有?部分沉至柱底。這是由于，這部分顆粒雖然粒徑很小，沉

速uWui，但是這部分顆粒并不都在水面，而是均勻地分布在整個(gè)柱內(nèi)，因此，只要在水面以下，

它們下沉至池底所用的時(shí)間少于或等于具有沉速出的顆粒由水面降至池底所用的時(shí)間ti，那么

這部分顆粒也能從水中被去除。

顆粒沉速uWui的那部分顆粒雖然有一部分能從水中去除，但是也是粒徑大的沉到柱底的

多，粒徑小的沉到柱底的少。因此若能分別求出各種粒徑的顆粒占所有顆粒的比例，并求出該

粒徑在時(shí)間沉至柱底的顆粒占本粒徑顆粒的比例，則兩者乘積即為此種粒徑顆粒在所有顆粒中

的去除率。如此分別求出每個(gè)顆粒沉速uWj的那部分顆粒的去除率，井相加后，即可得這部分

顆粒的去除率。

為了推出其計(jì)算式，我們一方面繪制P-U關(guān)系曲線，橫坐標(biāo)為顆粒沉速U,縱坐標(biāo)為未被

去除顆粒的比例P。時(shí)間從lj到lj+1,相應(yīng)的AP：

_CjC/+1_CjCjM

△P=PLPG

當(dāng)AP-0,dP代表了小于1的某一粒徑d占所有顆粒的比例。這些顆粒能沉到池底的條件

是:

x/uxWH/ui

由丁?顆粒均勻分布，又為等速沉淀，故沉速UWLM的每一顆粒只有分布在x以內(nèi)的這一顆粒

才干沉到池底，因此能沉到池底的這部分顆粒，占這一顆粒的比例為x/H,而：

匕

H-14。

由上述分析可見，dP是具有及顆粒占所有顆粒的比例，而Ujuo則是在設(shè)計(jì)沉速為UO的前

提下，具有沉速u$Wuo的顆粒去除量占本顆?？偭康谋壤?，故sdP的含義是沉速uWui的每一

顆粒對(duì)沉降效率的奉獻(xiàn)：

—dp=^dp

H%

將上式在0—U0無(wú)窮加和即得沉速u-i的那部分顆粒的去除率。又設(shè)Po是沉速uWui的那

部分顆粒在所有顆粒中所占的比例，故顆粒的去除率為：

"o

工程中常用條塊加和的方法計(jì)算：

AP

〃=(1一^))4-——[us=(Uj+uj+i)/2J

〃0

3設(shè)備及用品

沉降柱，標(biāo)尺，水箱，空氣壓縮機(jī)，萬(wàn)分之一的天平，帶蓋稱量盒，干燥器，烘箱，過濾裝置,

定量濾紙等。

水樣：自配水樣

4環(huán)節(jié)及記錄

（I）擬定有效水深，量出柱內(nèi)徑，水溫。

（2）通過自來(lái)水管將自來(lái)水送入沉降柱內(nèi)至溢流口，同時(shí)加入一定量的懸浮物，使最后的懸浮

物的濃度達(dá)指定值。

（3）向沉降柱通入壓縮空氣將水樣攪拌均勻，同時(shí)取樣測(cè)定懸浮物的濃度（假如有少量的顆

粒沉到池底，不影響結(jié)果）。假如從稱量計(jì)算配制懸浮物的濃度，懸浮物一定要干燥恒

重，并且一要定攪拌均勻。

（4）實(shí)驗(yàn)開始計(jì)時(shí)，每隔5、10、20、30、60、120分鐘由取樣口取50mL水樣，記錄取樣

前后沉降柱內(nèi)液面的高度。

（5）觀測(cè)懸浮物顆粒沉降的特點(diǎn)和現(xiàn)象。

（6）測(cè)定一定體積水樣的懸浮物含量。用下表，將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

表1-1實(shí)驗(yàn)登記表

靜沉?xí)r濾紙?zhí)柗Q量瓶稱量瓶取樣體總重水樣Co平均C液面的

間（min）號(hào)+濾紙積（g）SS重(mg/L)(mg/L)平均高

恒重（ml）（g）度（cm）

?g）

5

10

20

30

60

120

0

派注意事項(xiàng)

（1）進(jìn)水時(shí)進(jìn)水速度不要太快也不要太慢，防止計(jì)時(shí)前有顆粒沉降。

(2)取樣時(shí)要記錄取樣前后的液面高度。

(3)取樣時(shí)先排出取樣管內(nèi)的水再取樣。

(4)過濾時(shí)要把燒杯內(nèi)的顆粒用去離子水洗凈并過濾。

(5)濾紙要恒重。

(6)兩組在一條柱同時(shí)取樣，每次取樣不多于?200mL。

5數(shù)據(jù)解決

(1)將表1—1的數(shù)據(jù)按表112整理。

(2)沉降柱內(nèi)未被去除的懸浮物的比例Pi和5的計(jì)算式:

Pi=Ci/Co*lCO%

Ui=Hj/tj

(3)以顆粒沉速w和未被去除的懸浮物的比例R作圖。

(4)運(yùn)用圖解法列表1-3計(jì)算不同沉速時(shí)，懸浮物的去除率。

，7=(1-切+

(5)以去除率n為縱坐標(biāo)，分別以u(píng)和t為橫坐標(biāo)，繪制n—u和n—t關(guān)系曲線。

(6)

表1-2原始數(shù)據(jù)的整理

沉降高

度(cm)

沉降時(shí)

間(min)

實(shí)測(cè)水

樣

SS(mg/L)

計(jì)算用

SS(mg/L)

未被去

除的顆

粒比例

(%)

顆粒沉

速

(mm/L)

表1—3懸浮物去除率n的計(jì)算

序U()PoAPI-PoUsuA

sZuxAPZu、xAP〃=—片)+包竺

號(hào)Ps

uo%

6自我評(píng)價(jià)

從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)科學(xué)態(tài)度、數(shù)據(jù)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)本實(shí)驗(yàn)給出自我評(píng)價(jià)，以

后的實(shí)驗(yàn)中需要如何改善。

［思考題］

1沉降柱高度分別為H=1.2m,和H=0.9m,兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致，為什么？

2運(yùn)用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算去除率n：

n=Co-Ci/Co*100%

在什么條件下可以這樣計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)二絮凝沉降實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)4小時(shí)。

本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

絮凝沉降實(shí)驗(yàn)是研究濃度一般的絮凝顆粒的沉降規(guī)律。一般是通過幾根沉降柱的靜沉實(shí)驗(yàn)

獲取顆粒沉降曲線。為污水解決工程某些構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供重要依據(jù)。

1目的：

（1）加深對(duì)絮凝沉降的特點(diǎn)、基本概念及沉降規(guī)律。

（2）掌握絮凝實(shí)驗(yàn)方法，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制絮凝沉降曲線。

2原理

絮凝沉降與自由沉降不同，去除率不僅與顆粒的沉速有關(guān)，并且與沉淀有效水深有關(guān)。因

此取樣不僅要考慮時(shí)間，并且要考慮取樣的位置。去除率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，隨深度的加深

而減小。

絮凝沉淀采用的方法是縱深分析法。顆粒去除率按下式計(jì)算：

HHH”

〃=+77（%+「%）+七~。77+2-）+?.?+丁（〃7?+〃一%心）

“0“0"0

（1）所有被去除的顆粒

這部分顆粒是指在給定的停留時(shí)間to,與給定的沉淀有效水深時(shí)，兩直線相交的等去除率

線的7/值，具有沉速

兒

U>%）=--

的顆粒能所有取出，其去除率為什。

（3）部分被去除的顆粒

KH

取樣口在”="0,在的某一水深，在滿足條件即沉到池底所用時(shí)間—=」時(shí)，這

Ux〃0

部分顆粒也就被去除掉了。這部分顆粒是指沉速u<H"t.的那些顆粒，在不同水深的這些顆粒的

沉淀效率也不相同，也是大的沉淀快，小的沉淀慢。其計(jì)算方法、原理與分散顆粒同樣，這里

是用皆（%+「%）+<（%+2-%+1）+—+等（％,〃-%皿）代替了分散顆粒中的］殳如。

"o"o0"o

其中（為>〃一〃/+時(shí)|）二477所反映的就是顆粒沉速?gòu)目?。降?時(shí)，所可以去除的那些顆粒占所有顆

粒的比例。這部分顆粒只有符合tKt。的那部分顆粒可以沉到池底，即區(qū)"為，故有&>

%〃0〃0H。

工程上多采用等分①+1）間的中點(diǎn)水深H"代替鼠，H?HD近似地代表了這部分顆粒中的所

能沉到池底的顆粒所占的百分?jǐn)?shù)。

由此推論可知,中/氏①九〃-）就是沉速為u.Wu3的這些顆粒的去除量所占所有顆粒

i-n人

的比例，所有沉速小于u°的顆粒的去除率為。

/=1”0

將不同水深和不同時(shí)間下的去除率標(biāo)記于水深一時(shí)間坐標(biāo)中，然后按等分法將15%、W0%、

45%、60%、75%的點(diǎn)標(biāo)出,連接去除率相同的點(diǎn),即得所謂等效曲線。

3設(shè)備及用品

有機(jī)玻璃柱、天平、壓縮機(jī)、帶蓋稱量瓶、干燥皿、烘箱、濾紙。

4環(huán)節(jié)及記錄

（1）擬定有效水深，量出柱內(nèi)徑，水溫。

（2）通過自來(lái)水管將自來(lái)水送入沉降柱內(nèi)至溢流口，同時(shí)加入一定量的懸浮物，使最后的懸

浮物的濃度達(dá)指定值。

（3）沉降柱通入壓縮空氣將水樣攪拌均勻，同時(shí)取樣50血，測(cè)定懸浮物的濃度（假如有少量的

顆粒沉到池底，不影響結(jié)果）。假如從稱最計(jì)算配制懸浮物的濃度，懸浮物一定要干燥恒

重，并且一要定攪拌均勻。

（4）實(shí)驗(yàn)開始計(jì)時(shí)，每隔20、40、60、80、120分鐘，自上而下由每個(gè)取樣口取樣50mL,記

錄取樣前后沉降柱內(nèi)液面的高度。

（5）觀測(cè)懸浮物顆粒沉降的特點(diǎn)和現(xiàn)象。

（6）測(cè)定一定體積水樣的懸浮物含量。用下表，將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

表2-1絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)記錄

201

2

3

4

401

2

3

4

601

2

3

4

801

2

3

4

1201

2

3

4

01

2

3

5成果整理

(1)基本參數(shù)

日期水樣

沉降柱高度直徑

水溫SS濃度

(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整埋

將表2—1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并計(jì)算各取樣口的去除率〃，填入表2—2。

表2—2各取樣點(diǎn)懸浮物去除率77值計(jì)算表

乂樣口1231

時(shí)間

X

20

40

60

80

120

(3)以深度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，將各取樣口的去除率填入各取樣口的坐標(biāo)上，如

圖2-3.

(4)用內(nèi)插法，繪出等去除率曲線。77最佳是以5%或10%為一間距，如25%、35%、

45%或20%、25%、30%。

(5)選擇某一有效水深H,過H做水平軸的平行線，與各去除率相交，再根據(jù)公式計(jì)算不

同沉淀時(shí)間的總?cè)コ省?/p>

(6)以沉淀時(shí)間t為橫坐標(biāo)，〃為縱坐標(biāo)，繪出不同有效水深H的〃一t關(guān)系曲線，及77

-u曲線。

思考題：

1兩種不同性質(zhì)的污水經(jīng)絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)后，所得同一去除率的曲線的曲率不同，試分析其

因素，并加以討論。

實(shí)驗(yàn)三混凝劑的用量對(duì)色度去除的影響

本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)4小時(shí)。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

(1)通過文驗(yàn)觀測(cè)混凝劑的用曷與色度去除的關(guān)系:

（2）掌握混凝實(shí)驗(yàn)的操作

2實(shí)驗(yàn)原理：

（略）參考理論課教學(xué)參考書

3實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：搖床，分光光度計(jì)，pH計(jì)，電子天平，烘箱，比色管（50ml）每組10支,250ml的

三角瓶6只，移液管61ml,0.2ml,0.5ml,1.0ml,2.0ml,5.0ml,10ml各1支,滴管兩支，吸耳球一

只，250ml燒杯2只，100ml量筒兩支，玻璃棒3支。儀器要注明型號(hào)和廠家。

藥品：硫酸鋁（純度，廠家），染料，

4實(shí)驗(yàn)操作：

（I）稱取分散染料，配制成濃度為50mg/L的染料水溶液，用自來(lái)水配制；

（2）調(diào)整pH至6,用測(cè)定pH計(jì)測(cè)定pH,測(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線：

（3）配制5%硫酸鋁溶液；

（4）配制1：5和1：10的鹽酸溶液和1M氫氧化鈉溶液和0.5M氫氧化鈉溶液；

（5）在6個(gè)250ml的三角瓶，加入150ml的分散染料水溶液，

（6）加入不同體積的5%硫酸鋁水溶液使6個(gè)150ml的分散染料水溶液中的硫酸鋁的濃度分

另ij為20mg/L、40mg/Ls100mg/L、150mg/L、200mg，L、800ing/L,調(diào)節(jié)pH=6,置于搖

床快速搖動(dòng)（250轉(zhuǎn)/每分鐘）1分鐘，然后減速（60轉(zhuǎn)/每分鐘）搖動(dòng)5分鐘，靜置30分鐘,

取上清液測(cè)定pH和殘留的染料濃度。

5數(shù)據(jù)解決：

（1）染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

（2）殘留的染料的濃度（mg/L）與硫酸鋁的濃度（mg/L）之間的關(guān)系

iI

殘留的染料的濃度

（mg/L）

硫酸鋁的濃度（mg/L）

圖I殘留的染料的濃度（mg/L）與硫酸鋁的濃度（mg/L）之間的關(guān)系

注：

（3）染料的去除率（％）與硫酸鋁的濃度（mg/L）之間的關(guān)系

6結(jié)果與討論：對(duì)你的結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)四pH對(duì)硫酸鋁去除分散染料的影響

本實(shí)驗(yàn)是臉證性實(shí)驗(yàn)“

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)4小時(shí)。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

（I）通過實(shí)驗(yàn)觀測(cè)pH對(duì)硫酸鋁去除分散染料的影響

（2）掌握混凝實(shí)驗(yàn)的操作

2實(shí)驗(yàn)原理：

（略）參考理論課教學(xué)參考書

3實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：搖床，分光光度計(jì)，pH計(jì)，電子天平，烘箱，比色管（50ml）每組10支,250ml

的三角瓶8只,移液管0.1ml,0.2ml,0.5ml,1.0ml,2.0ml,5.0ml,10ml各1支,滴管兩支，吸耳球

一只，250ml燒杯2只，100ml量筒兩支，玻璃棒3支。儀器要注明型號(hào)和廠家。

藥品：硫酸鋁（純度，廠家），染料，

4實(shí)驗(yàn)操作：

（7）稱取分散染料，配制戌濃度為50mg/L的染料水溶液，用自來(lái)水配制；

（8）調(diào)整pH至6,用測(cè)定pH計(jì)測(cè)定pH,測(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線：

（9）配制5%硫酸鋁溶液;

（10）配制I：5和1：10的鹽酸溶液和1M氫氧化鈉溶液和0.5M氫氧化鈉溶液;

（11）在6個(gè)250ml的三角瓶,加入150ml的分散染料水溶液，

（12）加入相同體積的5%硫酸鋁水溶液使6個(gè)150ml的分散染料水溶液中的硫酸鋁的濃度相

同，濃度大小從你的實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果所得。調(diào)節(jié)pH分別為pH=l、2、4、5、6、7、8、

10,置于搖床快速搖動(dòng)（250轉(zhuǎn)/每分鐘）1分鐘，然后減速（60轉(zhuǎn)/每分鐘）搖動(dòng)5分鐘,

靜置30分鐘,取上清液測(cè)定pH和殘留的染料濃度。

5數(shù)據(jù)解決：

（1）染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

（2）殘留的染料的濃度（mg/L）與pH之間的關(guān)系

AI

殘留的染料的濃度

（mg/L）

圖1殘留的染料的濃度（mg/L）與pH之間的關(guān)系

（3）染料的去除率（％）與pH之間的關(guān)系

6結(jié)果與討論：對(duì)你的結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)

附加實(shí)驗(yàn)：改用活性染料做框同實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)混凝效果

實(shí)驗(yàn)五活性炭吸附苯酚實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)6小時(shí)。

活性炭是水解決中使用歷史最長(zhǎng)、最廣泛的一種吸附劑，現(xiàn)在對(duì)活性炭的研究仍然呈現(xiàn)

活躍，如活性炭的制造、碳纖維?；钚蕴渴且环N優(yōu)良的吸附劑，能吸附許多污染物，如重金屬、

有機(jī)物，吸附能力強(qiáng)等許多的優(yōu)點(diǎn)。

1目的

(I)掌握吸附實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)解決；

(2)對(duì)活性炭吸附苯酚的性能有所了解：

2原理

活性炭吸附是由于其表面的基團(tuán)受到不平衡的力。根據(jù)不同的吸附質(zhì)，也許有物理吸附或化學(xué)

吸附。當(dāng)水與吸附劑充足接觸后，?方面吸附質(zhì)被吸附劑吸附，另一方面，一部分被吸附的吸

附質(zhì)，由于熱運(yùn)動(dòng)結(jié)果，可以脫離吸附劑的表面，又回到水中，稱為解吸過程。當(dāng)吸附速度=解

吸過程時(shí)，達(dá)成平衡，此時(shí)吸附質(zhì)在水中的濃度稱為平衡濃度?；钚蕴课降奈劫|(zhì)的量卻為

平衡吸附量qe,指單位重量吸附劑對(duì).吸附質(zhì)的吸附最。qe大,吸附周期長(zhǎng)。吸附最應(yīng)由實(shí)驗(yàn)擬定。

用公式表達(dá)如下：

qt.=v(P-Pe)/M

Po(g/l)—吸附質(zhì)的初始濃度為；

W(g)一投加活性碳的重量：

.V_K?p

Cl——―--------e--

m1+(4

Pe(g/1)一當(dāng)達(dá)成吸附平衡時(shí)，廢水中剩余的吸附質(zhì)濃度。在溫度一定的條件卜.，把吸附量隨

平衡濃度的變化曲線稱為吸附等溫線。廢水解決中吸附劑的吸附量與污染物平衡濃度的兩種關(guān)

系：Langmuir附等溫式

對(duì)上式變形，得：

-2---_---1--+1---K---4--

上KK

m

從直線的相關(guān)系數(shù)可判斷吸附劑合用Langmuir吸附等溫式的優(yōu)劣。從直線的斜率和截距求出有

關(guān)常數(shù)。

(2)合用Freundlich吸附等溫式

對(duì)上式取對(duì)數(shù)：

從直線的相關(guān)系數(shù)可判斷吸附劑合用Freundlich吸附等溫式的優(yōu)劣。從直線的斜率和截距求出

log%=log化〕=logK+，logq

n

有關(guān)常數(shù)?；钚蕴康奈降葴鼐€也許用其中一種描述，也許可用兩種描述。

本實(shí)驗(yàn)就是要測(cè)定活性炭吸附苯酚的吸附等溫式。

苯酚的Ka=L0xl0T0(20C),從下式：

“^o-M。。-［打

可計(jì)算一定濃度的苯酚溶液的pH,由于苯酚是弱酸，在弱酸條件下苯酚重要以CHTOH形式存在,

活性炭對(duì)該形態(tài)的苯酚有很好的吸附能力。

3實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

分光光度計(jì)，pH計(jì)，搖床等。自配的含酚水。測(cè)定酚的濃度的有關(guān)試劑。

4實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

(1)平衡時(shí)間擬定，

本實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)間取1小時(shí)。

(2)溫度的選定。溫度選30C

（3）搖床的搖速擬定。搖速選120r/min.

（4）在六個(gè)500ml的三角瓶中分別投加干燥恒重的活性炭0、200、400、600、800>lOGOmg,

再分別加入含苯酚O.lg/L的水150mL（修改），測(cè)pH。瓶I」用硫酸紙包扎，搖床搖速I2（）r/min,l

小時(shí)后取出過濾，濾液留待分析苯酚的濃度。

（5）取一定體枳濾液稀釋到50mL,按苯酚的測(cè)定方法測(cè)定濾液中苯酚的平衡濃度。

參考稀釋倍數(shù)01002004006008001000

10050251051I

（6）計(jì)算活性炭吸附苯酚的平衡吸附量朱。

（7）按前面的數(shù)據(jù)解決方法，Pjq0對(duì)葭作圖，得相關(guān)系數(shù)片。10g%對(duì)10g.作圖得相

關(guān)系數(shù)比較得到的兩個(gè)框關(guān)系數(shù)，給予適當(dāng)?shù)恼f(shuō)明。

5自我評(píng)價(jià)

6思考題

（1）試討論吸附等溫線實(shí)驗(yàn)對(duì)搖速有何規(guī)定？

（2）活性炭吸附苯酚飽和后如何再生？

實(shí)驗(yàn)六活性污泥性質(zhì)的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)是探索性實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)4小時(shí)。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）進(jìn)一步對(duì)曝氣池中的活性污泥的性能有直接的了解；

（2）掌握活性污泥性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定方法。

良好的活性污泥應(yīng)具有顆粒松散、易于吸附、氧化有機(jī)物的性能。但經(jīng)曝氣后，在澄清時(shí),

希望活性污泥與水有效分離，污泥也具有良好的絮凝性能和壓縮性能。有些項(xiàng)目如污泥沉降比、

污泥濃度、污泥指數(shù)、污泥灰分、和揮發(fā)性的污泥濃度等是經(jīng)常測(cè)定的。

2實(shí)驗(yàn)器材

(1)1000或100ml

(2)定量濾紙

(3)烘箱或快速干燥器

(4)精確度O.lmg的天平

(5)普通漏斗

(6)甜鍋

(7)干燥器

(8)馬弗爐

3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

測(cè)定污泥沉降比(SV),污泥濃度、污泥指數(shù)、污泥灰分、和揮發(fā)性的污泥濃度

指曝氣池混合液在10(X)ml或100ml量筒中，經(jīng)靜置沉淀30分鐘后，沉淀污泥與混合液之

體積比(％)。由于正常的活性污泥在靜置30分鐘后，一般可得到它的最大密度，故污泥沉降

比可間接反映曝氣池正常運(yùn)營(yíng)M的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放。假如測(cè)定污泥沉降

比，這就表白了曝氣池運(yùn)營(yíng)不正常，也許會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。當(dāng)污泥沉降比小時(shí)，表達(dá)污

泥數(shù)量局限性。正常的SV在15%—30%。

污泥指數(shù)(SVI)

曝氣池出口混合液經(jīng)30n】in靜沉后，1g污泥所占容積，以亳升計(jì)，即

混合液30min靜沉后污泥容積(ig/L)

"污泥干重(g/L)

5V%xl()

一MLSS(g/L)

例如，活性污泥沉降比(SV)為65%,經(jīng)烘干后為3.253g/L,則

65%x1000

污泥指數(shù)==191

3.35

4實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

(I)測(cè)定污泥沉降比(SV)

取兩份100ml曝氣池混合液于兩只100ml量筒中，靜置沉淀30分鐘后，記下下層的污泥區(qū)的

容積,得污泥沉降比(SV)。用吸管取出上清液。并計(jì)算下層污泥區(qū)的污泥濃度。

(2)測(cè)MLSS

分別將以上兩份污泥過濾(濾紙已干燥恒重)，沖洗粘于量筒壁的污泥也一并小心倒入濾

紙內(nèi)，連同濾紙和污泥放入已分別稱重的鋁盒中，將鋁盒放入烘箱在105c至恒重。計(jì)算

MLSS(g/L):

MLSS(g/L)={[(鋁盒+濾紙+污泥)的恒重一(鋁盒+濾紙)的恒重L(g)+[(鋁盒+

濾紙+污泥)的恒重一(鋁盒+濾紙)的恒重]2(g)}/0.2(L)

⑶計(jì)算SVI

混合液3()min靜沉后污泥容積(〃火/￡)

3v7=----------------------------------------

污泥干重(g/L)

SV%xlO

一MLSS(g/L)

(3)測(cè)灰分(％)和揮發(fā)性污泥的濃度(g/L)

將己恒重稱重兩份(濾紙和污泥)，放入已恒重的坨鍋內(nèi)，先在普通電爐上加熱碳化，再放

入馬弗加內(nèi)，600匕下恒溫灼燒40min,從爐中取出放入干燥器內(nèi)冷卻，然后稱重。計(jì)算灰分(％)、

揮發(fā)性污泥的濃度MLVSS(g/L)和MLVSS/MLSS比值。

(4)假如把下層污泥區(qū)的污泥濃度近似為二沉池的濃縮污泥的濃度，請(qǐng)計(jì)算回流比。

思考題：請(qǐng)就測(cè)定有關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)獵德污水廠曝氣池的活性污泥談?wù)勀愕囊娊狻?/p>

實(shí)驗(yàn)七氯化鐵的加藥量對(duì)污泥脫水實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)是探索性實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)6小時(shí)。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解污泥脫水的意義;

（2）掌握污泥脫水的性能指標(biāo)之一一一比阻的測(cè)定方法；

（3）掌握實(shí)驗(yàn)中有關(guān)數(shù)據(jù)的解決方法；

（4）了解氯化鐵的加量對(duì)污泥脫水的影響。

在污水解決中產(chǎn)生的污泥經(jīng)穩(wěn)定解決后，經(jīng)濃縮解決含水量雖然下降，但是尚未能成塊，運(yùn)

送不便，后續(xù)處置也不便，需要繼續(xù)減小含水率使之含水率在70—80%左右，這進(jìn)一步減少含

水率的方法就是污泥脫水，污泥脫水性能是污泥脫水工藝流程和脫水機(jī)械型號(hào)的依據(jù)，也可作

為擬定藥劑種類、用量及運(yùn)營(yíng)條件的依據(jù)。

2原理

污泥脫水的方法是機(jī)械脫水。它是以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為動(dòng)力，達(dá)成泥水分離、污

泥濃縮的目的。

影響污泥脫水的因素有：

（1）污泥的濃度和性質(zhì)；

（2）污泥的預(yù)解決方法；

（3）壓力差大??；

（4）過濾介質(zhì)。

經(jīng)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)得出基本方程：

tprco

一=――+(7.1)

V2PA2~PA

式中：t一過濾時(shí)間，s；

V一過濾體積，nr\

P一過濾壓力，kg/m2；

A一過濾面積，nR

U一濾液的動(dòng)力粘度，kg.s/m2；

3—濾過單位體積的濾液在過濾介質(zhì)上截留的固體重量kg/n?：

r一比阻，s?/g或m/kg；

Rf一過濾介質(zhì)阻抗，1/m。

該公式給出了在一定的條件下過濾濾液的體積V與時(shí)間1的函數(shù)關(guān)系，指出了過濾面積A、壓力P、

污泥性能u、r值等對(duì)過濾的影響。

污泥比阻r是表達(dá)污泥過濾特性的綜合指標(biāo)。其物理意義是：?jiǎn)挝恢亓康奈勰嘣谝欢▔毫ο?/p>

過濾時(shí)，在單位過濾面積上的阻力。若從方程(7.1),用t/V對(duì)V作圖，得直線，其斜率為b。污

泥比阻r有：

2PA2b一，、,、

r=--------------(mtkg］(7.2)

/.lco

由上式可知比阻是反映污泥脫水性能的重要指標(biāo).但是參數(shù)b、3均要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。斜率b為:

通過實(shí)驗(yàn)得到不同時(shí)間下的濾液體積Vi和(UV)i：

llt213Ut5li

V|VVV\

23v4v5

(t/V)i(t/V)2(t/V)3(t/V)4(t/V)5(t/V)i

作圖可得直線斜率和截距。

根據(jù)定義，按下式可求3：

co-------------------=--［-濾--餅重］/Qy(7.4)

QyQy

式中：Qo一污泥量，mL；

Qy一濾液量，mL；

Cg一濾餅中的固體濃度，g/mLo

由式(7.2)式可求得I?值，一股認(rèn)為比阻為1()9—108s2值的污泥為傷心濾，在(oso.9)*1()9$2值的

污泥為中檔，比阻小于0.4*109s2/g的污泥則易于過濾.。

在污泥脫水中，為了改善污泥的脫水性能往往要加入污泥脫水的化學(xué)調(diào)理劑，影響化學(xué)

調(diào)節(jié)的因素有污泥的性質(zhì)、調(diào)節(jié)劑的種類、濃度、加量、調(diào)節(jié)時(shí)間。通過污泥脫水實(shí)驗(yàn)可篩選

調(diào)節(jié)劑的種類、加藥的工藝條件。

3設(shè)備和用品

（1）水分快速測(cè)定儀；

（2）污泥比阻測(cè)定裝置；

（3）烘箱；

（4）秒表、濾紙；

（5）電子天平；

（6）pH計(jì)。

4實(shí)驗(yàn)方法和環(huán)節(jié)

（1）準(zhǔn)備污泥（穩(wěn)定解決后的污泥）

（2）按表7—I所給出的因素表安排污泥比阻實(shí)驗(yàn)。

（3）污流比阻測(cè)審，環(huán)節(jié)如下：

1）測(cè)污泥的含水率，求污泥的濃度；

2）在布氏漏斗中放置干燥恒重并稱重的濾紙，用水潤(rùn)濕。稍開動(dòng)真空泵，使量筒中成

為負(fù)壓把紙貼緊；

3）把100mL未調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)好的污泥樣小心倒入漏斗中，再次啟動(dòng)真空泵，使污泥在80%

的真空度卜過濾脫水；

4）記錄不同過濾時(shí)間下（最少6個(gè)不同時(shí)間）的濾液體積V值；

5）記錄當(dāng)濾餅出現(xiàn)裂縫或真空度破壞或?yàn)V液達(dá)成85mL時(shí)，所需要的時(shí)間t。此值也可粗

略說(shuō)明污泥的脫水性能好壞。

表7-1測(cè)定氯化鐵的加藥量影響消化污泥比阻的因素表

混凝劑加藥比例％加藥體積（mL）調(diào)節(jié)時(shí)間（min）PH污泥比目（r）

氯化鐵05406

5

10

15

20

25

6）測(cè)定泥餅濃度;

7）記錄數(shù)據(jù)如卜表。

表7-2污泥比阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

時(shí)間⑴管內(nèi)濾液體積V(mL)濾液體積量(V二V^VM)t/V(s/mL)

5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理

(1)整理出不同時(shí)間下的t/V(s/mL)o

(2)以V(mL)為橫坐標(biāo)，以t/V(s/mL)為縱坐標(biāo)，用EXCELL或ORIGIN繪圖軟件繪圖，求出b。

(3)根據(jù)式(7—4)求出。°

(4)根據(jù)式(7-2)求出各種條件下的的污泥比阻。

(5)以污泥比阻為縱坐標(biāo)，以氯化鐵比例%為橫坐標(biāo)作圖，得出兩者的關(guān)系。

6討論

實(shí)驗(yàn)用污泥的脫水性能的難易，加入化學(xué)調(diào)節(jié)劑對(duì)消化后的污泥脫水性能是否有明顯的改善。

實(shí)驗(yàn)八調(diào)節(jié)時(shí)間對(duì)氯化鐵改善污泥脫水性能的影響

本實(shí)驗(yàn)是探索性實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)用時(shí)6小時(shí)。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解污泥脫水的意義；

(2)掌握污泥脫水的性能指標(biāo)之------比阻的測(cè)定方法；

(3)掌握實(shí)驗(yàn)中有關(guān)數(shù)據(jù)的解決方法；

(4)了解調(diào)節(jié)時(shí)間對(duì)氯化鐵改善污泥脫水性能的影響

在污水解決中產(chǎn)生的污泥經(jīng)穩(wěn)定解決后，經(jīng)濃縮解決含水量雖然下降，但是尚未能成塊，運(yùn)

送不便，后續(xù)處置也不便，需要繼續(xù)減小含水率使之含水率在70—80%左右，這進(jìn)一步減少含

水率的方法就是污泥脫水，污泥脫水性能是污泥脫水工藝流程和脫水機(jī)械型號(hào)的依據(jù)，也可作

為擬定藥劑種類、用量及運(yùn)營(yíng)條件的依據(jù)。

2原理

污泥脫水的方法是機(jī)械脫水。它是以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為動(dòng)力，達(dá)成泥水分離、污

泥濃縮的目的。

影響污泥脫水的因素有：

（5）污泥的濃度和性質(zhì)；

（6）污泥的預(yù)解決方法；

（7）壓力差大??；

（8）過濾介質(zhì)。

經(jīng)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)得出基本方程：

(8.1)

V2PA2PA

式中：I一過濾時(shí)間，s；

V—過濾體枳，nF

P一過濾壓力，kg/m2：

A一過濾面積，nf：

口一濾液的動(dòng)力粘度，kg.s/m2；

3一濾過單位體積的濾液在過濾介質(zhì)上截留的固體重量kg/