浙江水利水電高等?？茖W(xué)校目錄第一章總論……………1第二章水處理工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容………3實(shí)驗(yàn)一自由沉淀實(shí)驗(yàn)…………………3實(shí)驗(yàn)二絮凝沉降實(shí)驗(yàn)…………………6實(shí)驗(yàn)三曝氣充氧實(shí)驗(yàn)…………………11實(shí)驗(yàn)四加壓溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)……………15實(shí)驗(yàn)五活性炭吸附實(shí)驗(yàn)………………20PAGE4總論一、《水處理工程（污水）實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題能力的一個(gè)重要方面。本課程的教學(xué)目的如下：1．加深學(xué)生對基本概念的理解，鞏固新的知識。2．使學(xué)生了解如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，并初步掌握污水處理實(shí)驗(yàn)研究方法和基本測試技術(shù)。3．通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理使學(xué)生初步掌握數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，包括如何收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；如何正確地分析和歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；運(yùn)用實(shí)驗(yàn)成果驗(yàn)證已有的概念和理論等。為了更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，使學(xué)生學(xué)好本門課程，下面簡單介紹實(shí)驗(yàn)研究工作的一般程序；1．提出問題根據(jù)已經(jīng)掌握的知識，提出打算驗(yàn)證的基本概念和探索研究的問題。2．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)后要根據(jù)人力、設(shè)備、藥品和技術(shù)能力等方面的具體情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、裝置、步驟、計(jì)劃、測試項(xiàng)目和測試方法等內(nèi)容。3．實(shí)驗(yàn)研究(1)根據(jù)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按時(shí)進(jìn)行測試；(2)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(3)定期整理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和定期整理分析是實(shí)驗(yàn)工作的重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)者必須經(jīng)常用已掌握的基本概念分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析加深對基本概念的理解，并發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、操作運(yùn)行、測試方法和實(shí)驗(yàn)方向等方面的問題，以便及時(shí)解決，使實(shí)驗(yàn)工作能較順利地進(jìn)行。(4)實(shí)驗(yàn)小結(jié)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。小結(jié)的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1)通過實(shí)驗(yàn)掌握了那些新的知識；2)是否解決了提出研究的問題；3)是否證明了課程講授中的某些論點(diǎn)；4)當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不合理時(shí)，應(yīng)分析原因，提出新的實(shí)驗(yàn)方案。由于受課程學(xué)時(shí)等條件限制，學(xué)生只能在已有的實(shí)驗(yàn)裝置和規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過本課程的學(xué)習(xí)得到初步的培養(yǎng)和訓(xùn)練，為今后從事實(shí)驗(yàn)研究和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。二、《水處理工程（污水）實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)要求1．課前預(yù)習(xí)為完成好每個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在課前必須認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)教材，清楚地了解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的要求、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，寫出簡明的預(yù)習(xí)提綱。預(yù)習(xí)提綱包括：(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮椭饕獌?nèi)容；(2)需測試項(xiàng)目的測試方法；(3)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意事項(xiàng)；(4)準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)記錄表格。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)研究的重要環(huán)節(jié)，是獲得滿足要求的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基本保障。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，宜將此環(huán)節(jié)的訓(xùn)練放在部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后進(jìn)行，以達(dá)到使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的目的。3．實(shí)驗(yàn)操作學(xué)生實(shí)驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)檢查實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器儀表是否完整齊全。實(shí)驗(yàn)時(shí)要嚴(yán)格按照操作規(guī)程認(rèn)真操作，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，精心測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并詳細(xì)填寫實(shí)驗(yàn)記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要將實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器儀表恢復(fù)原狀，將周圍環(huán)境整理干凈。學(xué)生應(yīng)注意培養(yǎng)自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，養(yǎng)成良好的工作學(xué)習(xí)習(xí)慣。4．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理通過實(shí)驗(yàn)取得大量數(shù)據(jù)以后，必須對數(shù)據(jù)作科學(xué)的整理分析，去偽存真，去粗取精，以得到正確可靠的結(jié)論。5．編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告將實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理編寫成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少的組成部分。這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練可為今后寫好科學(xué)論文或科研報(bào)告打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括下述內(nèi)容：(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?2)實(shí)驗(yàn)原理；(3)實(shí)驗(yàn)裝置和方法；(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)整理結(jié)果；(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論。對于科研論文，最后還要列出參考文獻(xiàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，參考文獻(xiàn)一項(xiàng)可省略。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論。水處理工程（污水）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一自由沉淀實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃袘腋☆w粒依靠重力作用，從水中分離出來的過程稱為沉淀。沉淀是水污染控制中用以去除水中雜質(zhì)的常用方法，沉淀可分為四種基本類型：即自由沉淀、凝聚沉淀、成層沉淀、壓縮沉淀。自由沉淀用以去除低濃度的離散性顆粒如砂礫、鐵屑等。這些雜質(zhì)顆粒的沉淀性能一般都要通過實(shí)驗(yàn)測定。本實(shí)驗(yàn)采用測定沉淀柱底部不同歷時(shí)累計(jì)沉淀泥量方法，找出去除率與沉速的關(guān)系。通過本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到以下目的：加深對自由沉淀的特點(diǎn)及沉淀規(guī)律的認(rèn)識和了解。學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制沉淀曲線，計(jì)算某一指定沉淀下的總沉淀效率。加深理解沉淀的基本概念和雜質(zhì)的沉降規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容分散性固體顆粒的沉降稱為自由沉淀。在其沉淀過程中，顆粒間互不凝聚，各自等速下沉，下沉過程中顆粒的物理性質(zhì)(形狀、大小、比重)不發(fā)生變化。自由沉淀所反映的一般是砂礫、河泥等的沉淀特點(diǎn)。各種不同顆粒的自由沉淀的總效率公式為在一水深為H的沉淀柱內(nèi)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。通過不同的沉淀時(shí)間t可以求得不同的沉淀速度u，即。通過確定的沉淀時(shí)向t0可以求得沉淀速度u0，對于沉速≥u0的顆?？稍趖0時(shí)被全部去除。對于沉速<u0的顆粒只有一部分被去除，并以的比例去除。以P0代表沉速<u0的顆粒所占的百分?jǐn)?shù)，所以，在顆粒總數(shù)中，沉速≥u0的顆粒所去除的百分?jǐn)?shù)為1-P0。對于沉速<u0顆粒所去除的部分為，考慮到各種不同的粒徑，這類顆粒的去除百分?jǐn)?shù)為，所以，水中各種顆粒的自由沉淀總效率公式為三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、沉淀柱直徑100mm的有機(jī)玻璃管，工作水深為1.5m，見圖1-1。2、取樣用量筒，燒杯等。3、抽濾裝置。4、秒表或定時(shí)鐘。5、懸浮物定量分析所用設(shè)備(濾紙、天平、烘箱或水分快速測定儀等)，Ф15濾紙適量。四、實(shí)驗(yàn)步驟圖1-1沉淀實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1.溶液調(diào)配箱2.水泵3.水泵輸水管4.高位水箱5.沉淀柱進(jìn)水管6.沉淀柱7.取樣口8.溢流管9.沉淀柱進(jìn)水閥1、放人自來水至上部取樣口，接著倒入75g河泥，啟動(dòng)水泵，循環(huán)攪拌至均勻時(shí)，停泵，并自上而下同時(shí)各取水樣100mL。測定懸浮物濃度，取其平均值，即為C0圖1-1沉淀實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1.溶液調(diào)配箱2.水泵3.水泵輸水管4.高位水箱5.沉淀柱進(jìn)水管6.沉淀柱7.取樣口8.溢流管9.沉淀柱進(jìn)水閥2、在5min、10min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、100min、l2Omin時(shí)在下部取樣口，各取水樣100mL。，測定懸浮物濃度為Cl、C2、C3……Cn(mg/L)。3、在第15min時(shí)，在四個(gè)取樣口各取水樣100mL。測定懸浮物濃度，取其平均值為Ca。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及整理圖1-2u-P沉淀性能曲線1、上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表計(jì)算不同時(shí)間t時(shí)，沉淀柱內(nèi)未被沉掉的懸浮物的百分比，即圖1-2u-P沉淀性能曲線以及相應(yīng)的顆粒的沉速圖1-3去除率一沉淀時(shí)間曲線（mm/s）圖1-3去除率一沉淀時(shí)間曲線計(jì)算懸浮物去除率η剩余率P、及沉淀速度u，并將數(shù)據(jù)填入表1。表1剩余率及沉淀速度數(shù)據(jù)靜沉?xí)r間（min）懸浮物去除率η（％）懸浮物剩余率p（％）沉淀速度u(mm/s)5102025304050601001202、通過不同的時(shí)間得到了一系列的Pi和ui，以求得的ui為橫坐標(biāo)，以Pi為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上繪制u-P沉淀性能曲線，η-t(去除率—沉淀歷時(shí))曲線，η-u(去除率一沉淀速度)曲線。如圖1-2、圖1-3、1-4所示。3、求沉速u=0.15mm/s的沉淀總效率。4、按平均懸浮物濃度Ca，求沉淀15min時(shí)的沉淀總效率η′。并和上一結(jié)果η對比η≈η′。圖1-4去除率一沉淀速度曲線圖1-4去除率一沉淀速度曲線六、思考題1、自由沉淀中顆粒沉速與絮凝沉淀顆粒沉速有什么區(qū)別？圖1-4去除率一沉淀速度2、繪制自由沉淀曲線的方法及意義？圖1-4去除率一沉淀速度3、自由沉淀的測定是否還有其他方法？

實(shí)驗(yàn)二絮凝沉降實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃幚碇薪?jīng)常遇到的沉淀多屬于絮凝顆粒沉淀，即在沉淀過程中，顆粒的大小、形狀和密度都有所變化，隨著沉淀深度和時(shí)間的增長，沉速越來越快。絮凝顆粒的沉淀軌跡是一條曲線,難以用數(shù)學(xué)方式來表達(dá)，只能用實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來確定必要的設(shè)計(jì)參數(shù)。絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)一般是通過幾根沉淀柱的靜沉實(shí)驗(yàn)，獲取顆粒沉淀曲線。絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)不僅可以進(jìn)行沉淀性能對比、分析，也可以為污水處理工程中某些構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行的提供依據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到以下目的:1.了解絮凝沉淀特點(diǎn)和規(guī)律。2.掌握絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理方法。3.能夠利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制絮凝沉降曲線，并學(xué)會(huì)通過曲線求某一時(shí)刻某一深度的顆粒總?cè)コ?。二、?shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容懸浮物濃度不太高，一般在600～700mg/L以下的絮狀顆粒的沉淀屬于絮凝沉淀，如給水工程中混凝沉淀，污水處理中初沉池內(nèi)的懸浮物沉淀均屬此類。沉淀過程中由于顆粒相互碰撞，凝聚變大，沉速不斷加大，因此顆粒沉速實(shí)際上是變速的。我們所說的絮凝沉淀顆粒沉速，是指顆粒沉淀平均速度。在平流沉淀池中，顆粒沉淀軌跡是曲線，而不同于自由沉淀的直線運(yùn)動(dòng)。在沉淀池內(nèi)顆粒去除率不僅與顆粒沉速有關(guān)，而且與沉淀有效水深有關(guān)。因此沉淀柱不僅要考慮器壁對懸浮物沉淀的影響，還要考慮柱高對沉淀效率的影響。靜沉中絮凝沉淀顆粒去除率的計(jì)算基本思想與自由沉淀一致，但方法有所不同。自由沉淀采用累積曲線計(jì)算法，而絮凝沉淀采用的是縱深分析法。實(shí)驗(yàn)裝置由6個(gè)直徑100mm高為2.0m的沉淀柱組成，如圖2-1所示。每個(gè)沉淀柱在高度方向每隔500～600mm開設(shè)一個(gè)取樣口，沉淀柱上共設(shè)4個(gè)取樣口，沉淀柱上部設(shè)有溢流孔(沒有條件的地方也可在一個(gè)沉淀柱中進(jìn)行)。將已知懸浮物濃度c0及水溫的水樣注入沉淀柱，攪拌均勻后，開始計(jì)時(shí)，間隔一定時(shí)間，如20min，40min，60min…分別在一個(gè)沉淀柱的每個(gè)取樣口同時(shí)取樣(如果只有一個(gè)沉淀柱，就每隔一定時(shí)間間隔，同時(shí)在各取樣口取樣)50～100mL，測各水樣的懸浮物濃度，并利用下式計(jì)算各水樣的去除率，即并由計(jì)算出的數(shù)據(jù)繪制出絮凝沉淀等去除率曲線，即在以取樣口高度(m)為縱坐標(biāo)，以取樣的時(shí)間(min)為橫坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，將同一沉淀時(shí)間，不同深度的去除率標(biāo)于其上，然后把去除率相等的各點(diǎn)連成去除率曲線，如圖2-2所示。圖2-1絮凝沉降實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖2-1絮凝沉降實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1.溢流管2.取樣口3.閥門4.水泵5.攪拌器6.水箱7.電機(jī)8.沉淀柱圖2-2絮凝沉淀曲線示意圖在指定的停留時(shí)間T1，及給定的沉淀池有效水深H0的兩直線的交點(diǎn)所得到的絮凝沉淀曲線的E值，只表示的那些完全可以去除顆粒的去除率，而的顆粒也會(huì)有一部分去除，這些顆粒的去除率可進(jìn)行如下分析。圖2-2絮凝沉淀曲線示意圖圖2-2絮凝沉淀曲線示意圖設(shè)，其中，P為未被去除顆粒的百分率；而代表的就是沉速由u1減小到us或者顆粒徑由d1減小到ds時(shí)去除部分所占的百分率。當(dāng)間隔無限小時(shí)，即就代表具有特定粒徑的顆粒占總顆粒的百分率。而在這部分顆粒中有一部分能被去除，有一部分未必能被去除，能不能去除關(guān)鍵看其沉到特定高度以下所用的時(shí)間是否小于等于具有u沉速顆粒所用的時(shí)間，即，它表示只有在Hs水深內(nèi)具有ds或us的顆粒才會(huì)被去除。所以，代表了具有us或ds的顆粒可以被去除部分的百分率。因此，具有特定粒徑的顆?？梢匀コ糠秩コ士杀硎緸?，而積分表示那部分顆粒的去除率。圖2-2絮凝沉淀曲線示意圖可以利用絮凝沉淀等去除率曲線，應(yīng)用圖解法近似求出不同時(shí)間不同深度的顆?？偟娜コ省D解法就是在絮凝沉淀曲線上作中間曲線。比如，欲求T時(shí)間H0水深處的顆?？?cè)コ剩鐖D2-3所示。在η1之后的等去除率曲線間作中間曲線，并在絮凝沉淀曲線上讀出直線T與中間曲線各交點(diǎn)所對應(yīng)的深度值，應(yīng)用公式式中η1——T時(shí)刻那部分顆粒的去除率；Hn——T時(shí)刻各中間曲線所對應(yīng)的高度。其中，用代替了來表示那部分顆粒去除率。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器圖2-3圖解法求顆粒總?cè)コ适疽?、實(shí)驗(yàn)用裝置(6個(gè)直徑Ф=100mm，高H=2.0m沉淀柱)、污水箱、水泵。如圖2-1所示；圖2-3圖解法求顆?？?cè)コ适疽?、分析天平(1/1000)；3、具塞稱量瓶(40×7024個(gè))；4、定量濾紙(ф9)；5、恒溫烘箱(1臺(tái))；6、量筒(100ml24個(gè))；7、漏斗(24個(gè))；8、漏斗架(2個(gè))；9、干燥器(1個(gè))；10、污水水樣(可自行配制，也可直接應(yīng)用生活污水或工業(yè)廢水)。四、實(shí)驗(yàn)操作步驟1、在水箱中裝好水樣并將水樣攪拌均勻。測原水樣懸浮物濃度(SS值)并記為c0。2、開啟水泵及沉淀柱進(jìn)水閥門，依次向沉淀柱中注入水樣。注意，在注水時(shí)，進(jìn)水流速應(yīng)適中，以防止速度過慢造成懸浮物絮凝沉淀，或速度快造成紊流而影響實(shí)驗(yàn)效果，當(dāng)水位達(dá)到溢流孔時(shí)，停止進(jìn)水，并開始記時(shí)。3、6根沉淀柱沉淀時(shí)間分別為20min，40min，60min，80min，100min，120min，當(dāng)達(dá)到時(shí)間后，同時(shí)在這個(gè)沉淀柱的每個(gè)取樣口取樣100mL。4、測定水樣的懸浮物濃度SS值。5、將測得數(shù)據(jù)填入表2-1。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果整理1、計(jì)算各取樣點(diǎn)懸浮物去除率η，將計(jì)算結(jié)果填入表2-2。2、在坐標(biāo)軸上以沉淀時(shí)間t為橫坐標(biāo)，以深度為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，并將各取樣點(diǎn)的去除率填在坐標(biāo)上。3、繪制絮凝沉淀(等去除率)曲線，注意最好η以5％或10％為一間距，如20％，25％…或25％，35％…。4、根據(jù)圖解法(圖2-3)計(jì)算t=40minH=2.0m處顆粒的總?cè)コ?。六、思考題簡述絮凝沉淀的概念及特點(diǎn)。實(shí)際工程中顆粒在哪些構(gòu)筑物中屬于絮凝沉淀。(3)簡述絮凝沉淀曲線的含義及它有何應(yīng)用。表2-1懸浮物濃度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表2-2懸浮物去除率計(jì)算數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)三曝氣充氧實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕钚晕勰喾ㄌ幚磉^程中曝氣設(shè)備的作用是使空氣、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，促使氧氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相，從液相轉(zhuǎn)移到活性污泥上，保證微生物有足夠的氧對有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解。由于氧的供給是保證生化處理過程正常進(jìn)行的主要因素之一，因而需通過實(shí)驗(yàn)測定氧的總傳遞系數(shù)KLa,評價(jià)曝氣設(shè)備的供氧能力和動(dòng)力效率，為合理的選擇曝氣設(shè)備提供理論依據(jù)。通過本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到以下目的：1、掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能的測定方法；2、了解求曝氣設(shè)備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的實(shí)驗(yàn)方法；3、評價(jià)曝氣設(shè)備充氧能力的好壞。二、實(shí)驗(yàn)原理所謂曝氣就是人為的通過一些設(shè)備，加速向水中傳遞氧的過程。曝氣方式主要有三種，鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣和鼓風(fēng)機(jī)械曝氣。本實(shí)驗(yàn)裝置采用機(jī)械曝氣方式。實(shí)驗(yàn)裝置的主要部分為泵型葉輪和模型曝氣池，如圖4－1所示，為保持曝氣葉輪轉(zhuǎn)速在實(shí)驗(yàn)期間恒定不變，電動(dòng)機(jī)要接在穩(wěn)壓電源上。圖3-1曝氣充氧實(shí)驗(yàn)裝置簡圖1.模型曝氣池2.泵型葉片3.電動(dòng)機(jī)4.電動(dòng)機(jī)支架5.溶解氧儀6.溶解氧探頭7.穩(wěn)壓電源圖3-1曝氣充氧實(shí)驗(yàn)裝置簡圖1.模型曝氣池2.泵型葉片3.電動(dòng)機(jī)4.電動(dòng)機(jī)支架5.溶解氧儀6.溶解氧探頭7.穩(wěn)壓電源（1）式中——液相中氧轉(zhuǎn)移速度[mg/(L·h)];KLa——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；Cs——實(shí)驗(yàn)條件下曝氣池內(nèi)液體飽和溶解氧濃度（mg/L）；C——相應(yīng)某一時(shí)刻t的溶解氧濃度（mg/L）。將上式積分，得（2）式中KLa——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（1/min）；C0——曝氣初始時(shí)曝氣池內(nèi)溶解氧，一般取t=0時(shí)，C0=0（mg/L）；Ct——t時(shí)刻曝氣池內(nèi)液體溶解氧濃度（mg/L）；t——曝氣時(shí)間（min）。上式整理可得：，由此式可看出，以為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)，繪制直線，通過圖解法求得直線斜率可以確定KLa值。2、由于溶解氧飽和濃度、溫度、污水性質(zhì)、氧分壓、水的紊流程度等因素均影響氧的傳遞效率，在實(shí)際應(yīng)用中為了便于比較，須進(jìn)行壓力和溫度校正，把非標(biāo)準(zhǔn)條件下的KLa轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)條件（20℃、1.013×105Pa毫米汞柱)下的KLa，通常采用以下公式計(jì)算：（T為水的溫度℃）（3）式中：T——水的溫度℃；——水溫20℃時(shí)的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；——水溫T℃時(shí)的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)。氣壓對溶解氧飽和濃度的影響為：（4）3、充氧能力為：（mg/h）（5）4、標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧利用率計(jì)算EAE(6)式中R0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下轉(zhuǎn)移到溶液中氧總量(g/h)；S——標(biāo)準(zhǔn)狀況下(20℃)供氧量(g/h)；S=O.21x1.43GS（20）式中0.21——氧在空氣中所占比率；1.43——氧的密度(kg/m3)；Gs(20)——標(biāo)準(zhǔn)狀況下(20℃)供氣量(m3/h)。式中Gs(20)——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣量(m3/h)；Gs——?dú)怏w實(shí)際流量(m3/h)，Gs值參照轉(zhuǎn)子流量計(jì)說明書修正（由于實(shí)驗(yàn)條件與標(biāo)準(zhǔn)狀況相差不大，所以，為了簡化計(jì)算，通常取GS（20）≈Gs，即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的供氣量就取轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)的條件與標(biāo)準(zhǔn)狀況相差很大必須要修正）；P0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的絕對壓強(qiáng)(Pa)；T0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下絕對溫度(K)，273+20K；P——實(shí)際工作絕對壓強(qiáng)(Pa)；T——實(shí)際工作絕對溫度(K)，273+tK。5、動(dòng)力效率EP的確定所謂動(dòng)力效率EP,，指每消耗一度電能時(shí)轉(zhuǎn)移到溶液中的氧量。它是一個(gè)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的指標(biāo)，實(shí)際工程中動(dòng)力效率的高低將影響到污水處理廠的運(yùn)行費(fèi)用。(7)式中EP——?jiǎng)恿π蔥kg(O2)/（kW．h)]；R0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下溶解氧轉(zhuǎn)移量(kg/h)N——空壓機(jī)理論功率EP不計(jì)管路損失，不計(jì)空氣壓縮機(jī)效率，只計(jì)算曝氣充氧所耗有用功(kW)式中L——將1m3空氣由1.013×105Pa提升到工作壓強(qiáng)所消耗的功；P2——進(jìn)入曝氣池絕對大氣壓(工作壓強(qiáng)加上大氣壓)Pa；η——壓縮機(jī)效率，由于計(jì)算理論值η取1；Gs——轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。經(jīng)整理三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、實(shí)驗(yàn)用曝氣池；2、空氣壓縮機(jī)；3、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、秒表、溫度計(jì)；4、溶解氧瓶(250mL10個(gè))；5、滴定臺(tái)(1個(gè))；6、酸式滴定管(250mL1支)；7、移液管(100mL，lmL，2mL各1支)。四、實(shí)驗(yàn)用試劑1、脫氧劑：無水亞硫酸鈉。2、催化劑：氯化鈷(0.1mg/L)。3、溶解氧分析(碘量法)所需藥品。五、實(shí)驗(yàn)操作步驟1、向曝氣池中注入清水(自來水)，取水樣測定水中溶解氧值(碘量法或溶解氧測定儀)，并根據(jù)溶解氧濃度由公式(5)確定水中溶解氧量：G=C·V(8)式中：G——水中含氧量；V——曝氣水體積；C——水中溶解氧濃度。2、計(jì)算脫氧劑無水亞硫酸鈉用量，其反應(yīng)式為由方程式得每去除lmg溶解氧需要投加7.9mgNa2S03，根據(jù)池子的容積和自來水(或污水)的溶解氧濃度可以算出Na2S03的理論需要量，實(shí)際投加量應(yīng)為理論值的150-200%。計(jì)算方法如下：W1=V×Cs×7.9×（1.5～2.0）(9)式中W1——Na2S03的實(shí)際投加量（kg/g）1.1～1.5——安全系數(shù)，通常取1.5；V×Cs=G——水中含氧量。3、計(jì)算催化劑用量。所用催化劑濃度為0.1mg/L，即加入催化劑量為0.1×V。4、將所稱得的脫氧劑用溫水化開，加入到曝氣池中并加入催化劑，充分混合后，反應(yīng)10min左右取樣測溶解氧濃度。5、待溶解氧降為零以后，開始曝氣，當(dāng)溶解氧出現(xiàn)上升時(shí)開始計(jì)時(shí)每隔0.5～1min測定一次溶解氧值，直到溶解氧值不再增長。6、記錄空氣流量、氣溫、水溫。7、注意事項(xiàng)：（1）認(rèn)真調(diào)試儀器設(shè)備，特別是溶解氧測定儀。（2）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行充氧實(shí)驗(yàn)時(shí)，探頭與被測溶液保持一定相對流速，一般在20～30cm/s，測定時(shí)應(yīng)避免氣泡和探頭直接接觸，引起讀數(shù)誤差。（3）加工泵型葉輪有困難時(shí)，可以用壓縮空氣代替，但應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)期間要保證供氣量恒定。（4）應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)條件，如水溫、攪拌強(qiáng)度等，尤其是對比實(shí)驗(yàn)更應(yīng)嚴(yán)格控制。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1、記錄實(shí)驗(yàn)設(shè)備及操作條件的基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)日期：年月日模型曝氣池：體積V＝m3；水溫：℃室溫：℃實(shí)驗(yàn)條件下自來水CS＝mg∕L；實(shí)驗(yàn)條件下污水CSW＝mg∕LCoCl2的投加量kg或g；Na2SO3的投加量kg或g2、根據(jù)表4－1記錄不穩(wěn)定狀態(tài)下充氧實(shí)驗(yàn)測得的溶解氧值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。表3－1不穩(wěn)定狀態(tài)下充氧實(shí)驗(yàn)記錄t（min）C（mg∕L）（CS－C）（mg∕L）3、以溶解氧濃度C為縱坐標(biāo)，時(shí)間t為橫坐標(biāo)，用表4－1數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪制C與t關(guān)系曲線。4、根據(jù)C與t實(shí)驗(yàn)曲線計(jì)算相應(yīng)于不同C值的，將結(jié)果記錄于表4－2。表3－2不同C值的C（mg∕L）（mg∕L·min）5、以㏑（CS－C）和為縱坐標(biāo)，時(shí)間t為橫坐標(biāo)，繪制出兩條實(shí)驗(yàn)曲線。6、計(jì)算KLa、充氧能力和動(dòng)力效率。（注：計(jì)算KLa值時(shí)，也可采用下表計(jì)算）表3－3氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa計(jì)算表7、計(jì)算污水時(shí)同以上各表。七、思考題1、簡述曝氣在活性污泥生物處理法中的作用。2、簡述曝氣充氧原理及影響氧轉(zhuǎn)移因素。3、分析曝氣的種類及各自特點(diǎn)。4、氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa意義是什么?

實(shí)驗(yàn)四加壓溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)掌握氣浮的原理及影響因素。2、深化對加壓溶氣氣浮系統(tǒng)及其各部分的組成，運(yùn)行過程及其操作和控制要點(diǎn)，溶氣水釋放的表現(xiàn)特征及浮渣形成的理解。3、加深對懸浮顆粒濃度、操作壓力、氣固比與澄清效果間的關(guān)系的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理1、氣浮是固液分離或液液分離的一種技術(shù)。它是指人為采取某種方式產(chǎn)生大量的微小氣泡，使氣泡與水中一些雜質(zhì)物質(zhì)微粒相吸附形成相對密度比水輕的氣浮體，氣浮體在水浮力的作用下，上浮到水面而形成浮渣，進(jìn)而達(dá)到雜質(zhì)與水分離的目的。氣浮法常被用于分離密度小于或接近于水，難以用重力自然沉降法去除的懸浮顆粒。氣浮方法很多，本實(shí)驗(yàn)裝置采用加壓溶氣氣浮法。由于懸浮顆粒的性質(zhì)和濃度、微氣泡的數(shù)量和直徑等多種因素對氣浮效率有影響，因此，氣浮處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)常要通過試驗(yàn)確定。氣浮法處理工藝的建立主要根據(jù)水中雜質(zhì)顆粒的性質(zhì)，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，水中的雜質(zhì)有些是親水性的(極性的)，而有一些是疏水性的(非極性的)。親水性的雜質(zhì)不易被氣泡吸附，即使能夠吸附形成氣浮體也不牢固；而疏水性的雜質(zhì)易于被氣泡所吸附，形成牢固而穩(wěn)定的氣粒氣浮體。由物理化學(xué)知識我們知道，液、氣、粒構(gòu)成的三相混合液中，存在著體系自由能W，且體系界面自由能有著力圖減至最小的趨勢，在氣浮處理工藝中，微粒與氣泡粘附的推動(dòng)力就是界面自由能的降低值ΔW，ΔW越大，推動(dòng)力越大，越易氣浮處理，反之，則相反。氣浮法的處理對象主要是水中相對密度比1小或與1接近的污染物質(zhì)，通常用于凈化生活污水、煉油廢水、造紙廢水、印染廢水、化工廢水等，也可用于給水處理。影響氣浮處理效果的因素主要有以下幾點(diǎn)：①氣泡的尺寸及氣泡的均勻程度。②氣泡的穩(wěn)定性。③界面電現(xiàn)象影響。④影響氣浮處理的干擾物質(zhì)。2、氣浮處理工藝可分為電解氣浮法、散氣氣浮法和溶氣氣浮法。其中，溶氣氣浮法可分為真空溶氣氣浮法和加壓溶氣氣浮法。加壓溶氣氣浮法是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛氣浮工藝，有三種基本流程：全溶氣流程、部分溶氣流程和回流加壓溶氣流程。加壓溶氣氣浮指的是，使空氣在加壓的條件下溶解在水中，在常壓下，將水中過飽和的空氣以微小氣泡的形式釋放出來。加壓溶氣氣浮與其他氣浮方法相比具有如下特點(diǎn)：①水中空氣溶解度大，能提供足夠的微氣泡，可滿足不同要求的固液分離，確保去除效果。②減壓釋放后所產(chǎn)生的氣泡粒徑小且均勻，在氣浮池中上升速度較慢，對氣浮池?cái)_動(dòng)較小。③設(shè)備和流程比較簡單，維護(hù)管理方便。3、正因?yàn)榧訅喝軞鈿飧」に嚲哂腥缟咸攸c(diǎn)才能使它成為當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的一種氣浮方法。其中回流式加壓溶氣氣浮系統(tǒng)的流程如圖711所示，該系統(tǒng)通常由以下部分組成。(1)空氣供給及空氣飽和設(shè)備這部分的作用就是在一定的壓力下，將供給的空氣溶于水中，以提供廢水處理所要求的溶氣水。這一部分主要是由以下部分組成：①加壓水泵：作用是提供壓力水；②溶氣罐：作用是使水與空氣充分接觸，加速空氣溶解，并在其中形成溶氣水；③空氣供給設(shè)備：作用提供制造溶氣水所需要的空氣，該設(shè)備的形式主要取決于溶氣方式，通常采用空壓機(jī)為空氣供給設(shè)備。(2)溶氣水減壓釋放設(shè)備這一部分設(shè)備的作用是：將壓力溶氣水減壓后迅速將溶于水中的空氣以微小氣泡的形式釋放出來。在實(shí)際生產(chǎn)中常用的減壓釋放設(shè)備為減壓閥和專用釋放器等。(3)氣浮池這部分設(shè)備的作用是使釋放的微氣泡與廢水充分接觸，并形成氣浮體。完成水與雜質(zhì)的分離過程。(4)處理水回流裝置圖4-l回流式加壓離氣氣浮流程示意圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1、加壓溶氣氣浮裝置，2、空壓機(jī)，水泵；3、轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4、止回閥，減壓閥；5、廢水水箱及回流水箱；6、攪拌器；四、實(shí)驗(yàn)用試劑1、混凝劑(Al2（SO4）3)；2、測水中懸浮物用試劑；3、測COD用試劑；4、測含油量所需藥品及裝置；5、水樣(含乳化油及其他雜質(zhì)的廢水)。五、實(shí)驗(yàn)操作步驟1、向回流水箱及氣浮池中注入清水至有效水深90％左右。2、將待處理廢水樣加人到廢水水箱中，并測定原水中SS、COD，含油量濃度。根據(jù)水箱中的水量向廢水箱中加入混凝劑(Al2（SO4）3·18H2O)破乳，投量可按50～60mg/L來控制。3、打開空壓機(jī)向溶氣罐內(nèi)壓縮空氣至0.3MPa左右(或壓縮大約5％左右空氣量)。4、打開水泵，向溶氣罐內(nèi)送人壓力水，在0.3～O.4MPa壓力下，將氣體溶于水中形成溶氣水，此時(shí)，進(jìn)水流量可控制在2～4L/min左右，進(jìn)氣流量可以為0.1～0.2L/min。5、待溶氣罐中液位升至溶氣罐中上部時(shí)，緩慢打開溶氣罐底部出水閥，出水量與溶氣罐壓力水進(jìn)水量相對應(yīng)。6、經(jīng)加壓溶氣的水在氣浮池中釋放并形成大量微小氣泡時(shí)，再打開廢水進(jìn)水閥門，廢水進(jìn)水量可按4～6L/min控制。7、浮渣由排渣管排至下水道，處理水可排至下水道也可部分回流至回流水箱。8、測出水COD，SS值，及含油量，將數(shù)據(jù)記錄于表7-1。表4-l加壓溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)COD值(mg/L)懸浮物濃度SS(mg/L)含油量(mg/L)進(jìn)水出水六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果整理分別計(jì)算COD，SS值及含油量去除率E式中C0——廢水COD，SS值或含油量濃度值(mg/L)；C——處理出水COD，SS或含油量濃度值(mg/L)。七、思考題簡述氣浮法的含義及原理。何為起泡劑?它有什么作用?什么時(shí)候需要向水中投加起泡劑?加壓溶氣氣浮法有何特點(diǎn)?簡述加壓溶氣氣浮裝置的組成及各部分作用。

實(shí)驗(yàn)五活性炭吸附實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕钚蕴刻幚硭囀沁\(yùn)用吸附的方法來去除異味、某些離子以及難進(jìn)行生物降解的有機(jī)污染物。在吸附過程中，活性炭比表面積起著主要作用。同時(shí)，被吸附物質(zhì)在溶劑中的溶解度也直接影響吸附的速度。此外，pH值的高低、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)采用活性炭間歇和連續(xù)吸附的方法，通過本實(shí)驗(yàn)確定活性炭對水中所含某些雜質(zhì)的吸附能力。希望達(dá)到下述目的：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；3、掌握吸附等溫線的物理意義及其功能；4、掌握活性碳吸附實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法；5、了解不同活性碳的吸附性能及其選擇方法。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，有些被吸附物質(zhì)在活性炭表面上積聚濃縮，繼而進(jìn)入固體晶格原子或分子之間被吸附，還有一些特殊物質(zhì)則與活性炭分子結(jié)合而被吸著。當(dāng)活性炭對水中所含雜質(zhì)吸附時(shí)，水中的溶解性雜質(zhì)與活性炭分子結(jié)合而被吸附，被吸附物質(zhì)由于分子的運(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(即固相和液相)之間的溶質(zhì)濃度，具有一定的分布比值。如果在一定壓力和溫度條件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶質(zhì)，被吸附的溶質(zhì)為x毫克。則單位重量的活性炭吸附溶質(zhì)的qe，即吸容量可按下式計(jì)算：（mg/g）（5-1）qe的大小除了決定于活性炭的品種之外，還與被吸附物質(zhì)和性質(zhì)、濃度、水的溫度及pH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)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)，qe值就比較大。描述吸附容量qe與吸附平衡時(shí)溶液濃度C的關(guān)系有LangmuirBET和Fruendlieh吸附等溫式。水和污水處理中通常用Fruendlieh表達(dá)式來比較不同溫度和不同溶液濃度時(shí)的活性炭的吸附容量，即（5-2）式中qe——吸附容量(mg/g)；K——與吸附比表面積、溫度有關(guān)的系數(shù)n——與溫度有關(guān)的常數(shù)，n>l；C——吸附平衡時(shí)的溶液濃度(mg/L)。這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，通常用圖解方法求出K、n的值，為了方便易解，往往將式（8-2）變換成線性對數(shù)關(guān)系式（5-3）式中C0——水中被吸附物質(zhì)原始濃度(mg/L)；C——被吸附物質(zhì)的平衡濃度(mg/L)：M——活性炭投加量(g/L)。連續(xù)流活性炭的吸附過程同間歇性吸附有所不同，這主要是因?yàn)榍罢弑晃降碾s質(zhì)來不及達(dá)到平衡濃度c，因此不能直接應(yīng)用上述公式，這時(shí)應(yīng)對吸附柱進(jìn)行被吸附雜質(zhì)泄漏和活性炭耗竭過程實(shí)驗(yàn)，也可簡單地采用Bohart-Adams關(guān)系式（5-4）式中T——工作時(shí)間(h)；v——吸附柱中流速(m/h)；D——活性炭層厚度(m)；K——流速常數(shù)(m3/g·h)；N0——吸附容量(g/m3)；C0——入流溶質(zhì)濃度(mg/L)；CB——容許出流溶質(zhì)濃度(mg/L)。根據(jù)入流、出流溶質(zhì)濃度，可用式(5-5)估算活性炭柱吸附層的臨界厚度，即保持出流溶質(zhì)濃度不超過CB的炭層理論厚度。（5-5）式中D0為臨界厚度，其余符號同上面。在實(shí)驗(yàn)時(shí)如果原水樣溶質(zhì)濃度為C01，用三個(gè)活性炭柱串聯(lián)，則第一個(gè)活性炭柱的出流濃度CB1即為第二個(gè)活性炭柱的入流濃度C02，第二個(gè)活性炭柱的出流濃度CB2即為第三個(gè)活性炭柱的入流濃度C03。有各炭柱不同的入流、出流濃度C0、CB便可算出流速常數(shù)K值。三、實(shí)驗(yàn)裝置與儀器(一)實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)間歇性吸附采用三角燒杯內(nèi)裝入活性炭和水樣進(jìn)行振蕩方法，連續(xù)流式采用有機(jī)玻璃柱內(nèi)裝有活性炭，水流自上而下連續(xù)進(jìn)出方法，如圖5-1為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器儀表1、振蕩器1臺(tái)2、pH計(jì)1臺(tái)3、活性炭柱φ30mm×1000mm有機(jī)玻璃管3根4．水樣調(diào)配箱1個(gè)5、恒位箱