1、a,1,水 污 染 控 制 工 程 實 驗 講 義,南開大學環(huán)境科學與工程學院,a,2,實驗一 混凝實驗,一、目的 通過混凝實驗，觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果，不僅可以選擇投加藥劑種類，數(shù)量，還可確定其它混凝最佳條件。,a,3,二、原理 消除或降低膠體顆粒穩(wěn)定因素的過程叫做脫穩(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。直徑較大且較密實的礬花容易下沉。自投加混凝劑直至形成較大礬花的過程叫混凝。,a,4,三、設備及用具 1. TS6程控混凝試驗攪拌儀一臺。 2. 洗耳球1個，配合移液管移藥用。 3. 10mL 移液管1根。 4. 1000mL量筒1個，量原水體積。 5

2、. 2 mg/mL（Al2O3計）濃度硫酸鋁（或其它混凝劑）溶液1瓶。 6. PHS-2型酸度計1臺。 7. HACH 2100N濁度儀1臺。,a,5,四、內(nèi)容與步驟 1. 測原水濁度及Ph值。 2. 用1000mL量筒量取6個水樣置于攪拌燒杯中。 3. 將測溫探頭放入儀器旁邊盛水燒杯中。 4. 將第一組水樣置于攪拌機中，啟動儀器，編程序（快速攪拌800rpm、1min、加藥；中速攪拌150rpm、10min；慢速攪拌50rpm、10min；靜沉30min）。,a,6,5. 用移液管向1至6號加藥管中分別加入1、2、3、4、5、6mL混凝劑。 6. 運行程序，注意觀察并記錄礬花形成、沉淀的過程

3、，礬花外觀、大小、密實程度等，并記入表格中。 7. 程序運行結(jié)束后，由上部取樣口取杯中上清液約100mL（測濁度、pH即可），置于六個洗凈的100mL燒杯中，測濁度及pH并記入表中。,a,7,5. 用移液管向1至6號加藥管中分別加入1、2、3、4、5、6mL混凝劑。 6. 運行程序，注意觀察并記錄礬花形成、沉淀的過程，礬花外觀、大小、密實程度等，并記入表格中。 7. 程序運行結(jié)束后，由上部取樣口取杯中上清液約100mL（測濁度、pH即可），置于六個洗凈的100mL燒杯中，測濁度及pH并記入表中。,a,8,六、成果整理,a,9,以投藥量為橫坐標，以剩余濁度為縱坐標，繪制投藥量-剩余濁度曲線，從曲

4、線上可求得不大于某一剩余濁度的最佳投藥量值。,a,10,七、思考題 1. 根據(jù)實驗結(jié)果以及實驗中所觀察到的現(xiàn)象，簡述影響混凝的幾個主要因素。 2. 為什么最大投藥量時，混凝效果不一定好。 3. 參考本實驗步驟，編寫出測定最佳pH值實驗過程。,a,11,實驗二 沉淀實驗,一、目的 通過沉淀實驗，熟悉沉淀類型及各自特點，掌握沉淀曲線測試與繪制方法。,a,12,二、原理 濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀，其特點是靜沉過程中顆?；ゲ桓蓴_、等速下沉，其沉速在層流區(qū)符合Stokes(斯篤克斯)公式。懸浮物濃度不太高，一般在600700mg/L以下的絮狀顆粒的沉淀屬于絮凝沉淀，沉淀過程中由于顆粒相互碰

5、撞，凝聚變大，沉速不斷加大，因此顆粒沉速實際上是一變速。濃度大于某值的高濃度水，顆粒的下沉均表現(xiàn)為渾濁液面的整體下沉。這與自由沉淀、絮凝沉淀完全不同，后兩者研究的都是一個顆粒沉淀時的運動變化特點，（考慮的是懸浮物個體），而對成層沉淀的研究卻是針對懸浮物整體，即整個渾液面的沉淀變化過程。成層沉淀時顆粒間相互位置保持不變，顆粒下沉速度即為渾液面等速下沉速度。,a,13,該速度與原水濃度、懸浮物性質(zhì)等有關(guān)而與沉淀深度無關(guān)。但沉淀有效水深影響變濃區(qū)沉速和壓縮區(qū)壓實程度。為了研究濃縮，提供從濃縮角度設計澄清濃縮池所必需的參數(shù)，應考慮沉降柱的有效水深。此外，高濃度水沉淀過程中，器壁效應更為突出，為了能真實

6、地反映客觀實際狀態(tài)，沉淀柱直徑一般要200mm，而且柱內(nèi)還應裝有慢速攪拌裝置，以消除器壁效應和模擬沉淀池內(nèi)刮泥機的作用。,a,14,三. 試驗設備材料 1. 沉淀用有機玻璃柱，內(nèi)徑d=150mm，高H=1600mm，內(nèi)設攪拌裝置轉(zhuǎn)速1rpm，上設溢流管、取樣口、進水管及放空管； 2. 配水系統(tǒng)一套（每套系統(tǒng)為兩套沉淀裝置供水），包括小車、污泥泵、水箱等； 3. 計量水深用標尺、計時用秒表； 4. 懸浮物定量分析用電子天平、定量濾紙、稱量瓶、烘箱、抽濾裝置、干燥器等裝置； 5. 取樣用100ml比色管、100ml量筒、瓷盤等。,a,15,四 試驗方法和步驟 1. 檢查沉淀裝置連接情況、保證各個閥

7、門完全閉合；各種用具是否齊全。 2. 打開閥門1、3，水泵接電，使水箱中污水在自循環(huán)條件下混合均勻；取水箱水樣測懸浮物濃度C0。 3. 啟動攪拌器控制轉(zhuǎn)速為1rpm；打開閥門2、4，慢速關(guān)小閥門3，使沉淀柱進水速度均勻；待沉淀柱水位達到溢流管時依次關(guān)閉閥門2、4，并開始記錄時間。 4. 在開始后0、5、10、20、30、60min時分別在1號取樣口取樣100ml，測懸浮物濃度。同時觀察懸浮顆粒沉淀特點、現(xiàn)象。,a,16,5. 懸浮物測定方法： 1將定量濾紙置于稱量瓶內(nèi)烘至恒重W1；2將抽濾水樣后濾紙放入稱量瓶中，烘至恒重W2；3懸浮物濃度,a,17,a,18,五 注意事項 1向沉淀柱內(nèi)進水時，

8、速度要適中，既要較快完成進水，以防進水中一些較重顆粒沉淀，又要防止速度過快造成柱內(nèi)水體紊動，影響靜沉實驗效果。 2取樣時，先排除管中積水而后取樣（排出20ml左右），每次取樣100 mL。,a,19,六 實驗結(jié)果整理 1. 在格紙上繪制u-p關(guān)系曲線； 2. 利用圖解法列表，計算不同沉速時懸浮物去除率E（記入表3）。 試驗日期： 水樣性質(zhì)及來源： 沉淀柱內(nèi)經(jīng)： 150mm 柱高： H=1600mm 有效高度 h=1200mm 水溫： C 每次取樣體積V=100ml 原水懸浮物濃度: C0= mg/,a,20,a,21,a,22,a,23,七 思考題 1若按 計算不同沉淀時間t的沉淀效率E有何不

9、妥?此時試驗方法應如何改變。,a,24,實驗三 過濾實驗,一、目的 熟悉普通快濾池過濾、沖洗的工作過程；加深對濾速、沖洗強度、濾層膨脹率、初濾水濁度的變化、沖洗強度與濾層膨脹率關(guān)系以及濾速與清潔濾層水頭損失的關(guān)系的理解；掌握清潔濾料過濾時水頭損失計算方法和水頭損失變化規(guī)律；,a,25,二、原理 快濾池濾料層能截留粒徑遠比濾料孔隙小的水中雜質(zhì)，主要通過接觸絮凝作用，其次為篩濾作用和沉淀作用，當過濾水頭損失達到最大允許水頭損失時，濾池需進行沖洗。 為了保證濾后水質(zhì)和過濾流速，當過濾一段時間后需要進行反沖洗，使濾層在短時間內(nèi)恢復截污能力。反沖洗的方式多種多樣，但其原理是一樣的。反沖洗開始時承托層、濾

10、料層未完全膨脹，相當于濾池處于反向過濾狀態(tài)。當反沖洗速度增大后，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率：,式中：L沙層膨脹后厚度（cm）；L0沙層膨脹前厚度（cm）。,a,26,三、設備及用具 1過濾裝置1套。 2濁度儀1臺。 3100mL燒杯2個，100ml比色管6個，取水樣測濁度用。 4塑料尺一條。,a,27,四、內(nèi)容與步驟 1. 檢查閥門保證所有閥門為全閉。 2. 打開閥門1、2、3、4、5、8，水泵接電，調(diào)節(jié)進口流量6L/min確保溢流口出水。調(diào)整出水口流量計使其分別在0.8L/min、1.0 L/min、1.2L/min、1.4 L/min、1.6L/

11、min、1.8 L/min穩(wěn)定運行五分鐘左右，取樣、測量測壓管液位、出水濁度。 3. 停止過濾，換清水。檢查閥門，確保所有閘門為全閉。關(guān)閉測壓管管夾。,a,28,4. 量出濾層厚度L0。 5. 打開閥門1、3、4、6、7，水泵接電。慢慢打開閥門4，調(diào)節(jié)進水流量使濾料剛剛膨脹起來，待濾層表面穩(wěn)定后，記錄反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度L1,測反沖洗出水濁度。繼續(xù)調(diào)節(jié)閥門4，變化反沖洗流量，按以上步驟記錄反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度L2、L3（注意不能使濾料溢出濾池）。 6. 停止反沖洗，水泵斷電，關(guān)閉閥門，結(jié)束實驗。,a,29,五、注意事項 1. 反沖洗濾柱中的濾料時，不要使進水閥門開啟過大，應緩慢

12、打開以防濾料沖出柱外。 2. 反沖洗時，為了準確地量出沙層的厚度，一定要在沙面穩(wěn)定后再測量。,a,30,六、成果整理 1. 過濾過程 1）將過濾時所測流量、測壓管水頭損失填入下表； 2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出流速v與水頭損失h的關(guān)系曲線； 3）繪制流速與出水濁度關(guān)系圖。,a,31,七、思考題 1濾層內(nèi)有空氣泡時對過濾、沖洗有何影響？ 2沖洗強度為何不宜過大？,a,32,a,33,a,34,2. 反沖洗過程,將測量結(jié)果填入下表,a,35,實驗四 靜態(tài)活性炭吸附實驗,一、目的 通過實驗進一步了解活性炭的吸附工藝及性能，并熟悉整個實驗過程的操作。掌握用“間歇”法確定活性炭處理污水的設計參數(shù)的方法。,a,3

13、6,二、原理 活性炭吸附是去除溶解性有機物的主要手段，其吸附過程可用吸附等溫線表示，在連續(xù)流吸附過程中形成一向前遷移的吸附帶。,a,37,三、設備及用具 1500mL三角燒杯6個； 2搖床； 3烘箱； 4752分光光度計，玻璃器皿，濾紙等； 5活性炭。,a,38,四、內(nèi)容與步驟 1. 自配染料污水。 2. 將粉末活性炭放在蒸餾水中浸24小時，然后放在105烘箱內(nèi)烘至恒重。 （以上步驟由教師完成） 3. 在六個500mL的三角燒瓶中發(fā)別投加0、50、100、150、200、250mg粉末活性炭。 4. 在每個三角燒瓶中投加同體積（300mL）自配污水。 5. 測定水溫，將三角燒瓶放在搖床上振蕩4

14、0min。 6. 過濾各三角燒瓶中的污水，在波長460nm處測定其吸光度值，通過標準曲線查出C。,a,39,五、成果整理 1. 記錄實驗基本參數(shù) 實驗日期 年 月 日 溫度 震蕩時間 min 水樣體積 ml,a,40,2. 各三角燒杯中水樣過濾后ABSi測定結(jié)果,a,41,3. 以 為縱坐標，lgC為橫坐標繪出Fruendlich吸附等溫線。 六、思考題 1. 吸附等溫線有什么現(xiàn)實意義，作吸附等溫線時為什么要用粉狀炭？,a,42,a,43,a,44,實驗五 動態(tài)活性炭吸附實驗,一、目的 通過實驗進一步了解活性炭的吸附工藝及性能，并熟悉整個實驗過程的操作。掌握用連續(xù)流法確定活性炭處理污水的設計參

15、數(shù)的方法。,a,45,二、原理 活性炭吸附是去除溶解性有機物的主要手段，其吸附過程可用吸附等溫線表示，在連續(xù)流吸附過程中形成一向前遷移的吸附帶。,a,46,三、設備及用具 連續(xù)流活性炭吸附實驗裝置1套（單柱），內(nèi)徑25mm，高度1000mm，炭層高度700mm； 752分光光度計； 玻璃器皿等。,a,47,四、內(nèi)容與步驟 1. 熟悉動態(tài)活性炭吸附裝置。 2. 測自配污水吸光度。 3. 以2L/h（20rpm）的流量按降流方式進行單柱實驗（運行時炭層不應有空氣泡）。運行30min，每隔5min取樣測出水吸光度。 4. 改變流量分別以3.0L/h（30rpm）、4.0L/h（40rpm）、5.0L

16、/h（50rpm）、6.0L/h（60rpm）的流量運行10min，每隔5min取樣測出水吸光度值。,a,48,五、成果整理 1. 記錄實驗結(jié)果，計算吸光度去除率 六、思考題 1. 由實驗結(jié)果探討工作流速的對吸附帶長度、去除效果的影響？ 2. 連續(xù)流的升流式和降流式運動方式各有什么特點？,a,49,實驗六 離子交換除鹽實驗,一、目的 了解并掌握離子交換法除鹽實驗裝置的操作方法，加深對復床除鹽基本理論的理解。,a,50,二、原理 水中各種無機鹽類經(jīng)電離生成陽離子及陰離子，經(jīng)過氫型離子交換樹脂時，水中的陽離子被氫離子所取代，形成酸性水，酸性水經(jīng)過氫氧型離子交換樹脂時，水中的陰離子被氫氧根離子所取代

17、，進入水中的氫離子與氫氧根離子組成水分予(H2O)，從而達到去除水中無機鹽類的目的。水中所含陰、陽離子的多少，直接影響了溶液的導電性能，經(jīng)過離子交換樹脂處理的水中，因離子很少，導電率很小，電阻值很大。生產(chǎn)上常以水的電導率控制離子交換后的水質(zhì)。氫型樹脂失效后，用鹽酸(HCl)或硫酸(H2S04)再生，氫氧型樹脂失效后用燒堿(NaOH)液再生。,a,51,三、實驗設備和材料 1除鹽裝置1套； 2PHS-25型酸度計1臺； 3DDS307型電導率儀1臺； 4100mL燒杯2個； 5溫度計1個。 6. 3%HCl、5%NaOH溶液。,a,52,a,53,四、內(nèi)容與步驟 1. 熟悉實驗裝置，搞清楚每條管

18、路，每個閥門的作用，保證所有閥門為全閉。測原水溫度、電導率及pH值。 2. 打開1、3、5、7閥門，將蠕動泵進水口投入清水池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到20rpm，反洗陽床5分鐘（此步驟最好用陰床出水），停泵，關(guān)閉所有閥門。先打開5、7閥門，再慢慢打開6閥門使水流出，直到陽床中的液面高出樹脂層15cm為止，關(guān)閉所有閥門。 3. 打開1、2、5、6閥門，將蠕動泵進水口投入酸池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到20rpm，使3%的HCl溶液流過陽床，進行陽床再生。20分鐘后停止進水，保持閥門開閉不變。,a,54,4. 將蠕動泵進水口投入進水池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到50rpm，用清水淋洗陽床。測6閥門出水pH，直到pH為2.5-

19、4之間為止。停泵，關(guān)閉6閥門。 5. 打開11、12、15閥門，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到10rpm，反洗陰床5分鐘，停泵，關(guān)閉11閥門。慢慢打開13閥門使水流出，直到陰床中的液面高出樹脂層15cm為止，關(guān)閉所有閥門。 6. 打開1、3、10、8、12、13閥門，將蠕動泵進水口投入堿池，調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到20rpm，使5%的NaOH溶液流過陰床，進行陰床再生。20分鐘后停止進水，關(guān)閉所有閥門。 打開閥門1、3、6用原水清洗管路，然后再關(guān)閉所有閥門。,a,55,7. 打開1、2、5、10、8、12、14閥門，將蠕動泵進水口投入進水池，保持蠕動泵轉(zhuǎn)速20rpm不變淋洗陰床15min。調(diào)節(jié)蠕動泵轉(zhuǎn)速到120rp

20、m，測14閥門出水，直到出水電導率小于200S/cm。 8. 開始除鹽實驗。保持閥門開啟順序不變，調(diào)整蠕動泵轉(zhuǎn)速分別為70、 90rpm，每種轉(zhuǎn)速運行5分鐘，測14閥出水電導率及pH。 9. 結(jié)束實驗。 注意：步驟6、7之間由于管路內(nèi)有堿液，應打開閥門1、3、6用原水清洗管路。,a,56,五、成果整理 1、把實驗所測數(shù)據(jù)填入下表 查蠕動泵轉(zhuǎn)速流量圖求得蠕動泵轉(zhuǎn)速分別為20、40、50、70、90、120rpm時流量，并根據(jù)，s=.r2（r=0.0125m為交換柱內(nèi)徑）求得交換柱水流速度。,a,57,a,58,六、思考題 1水流流速對離子交換運行結(jié)果的影響。 2強堿陰離子交換床為何一般都設置在強

21、酸陽離子交換床的后面。 3. 試述離子交換柱再生效果的影響因素。,a,59,a,60,實驗七 氣浮試驗,實驗目的 了解和掌握氣浮凈水方法的原理及其工藝流程 了解氣浮法設計參數(shù)，掌握最佳反應條件,a,61,二、原理 氣浮法就是使空氣以微小氣泡的形式出現(xiàn)于水中并慢慢自下而上地上升，在上升過程中，氣泡與水中污染物質(zhì)接觸，并把污染物質(zhì)黏附于氣泡上（或氣泡附于污染物上），從而形成密度小于水的氣水結(jié)合物浮升到水面，使污染物質(zhì)從水中分離出去。,a,62,三、設備及用具 接觸氣浮反應器 TA2I程控混凝試驗攪拌儀一臺 攪拌槳一個 10ml移液管1根 1000ml量筒1個 10mg/ml聚合氯化鋁溶液1瓶 HA

22、CH 2100N濁度儀一臺,a,63,四、內(nèi)容與步驟 測量并記錄原水濁度。 用1000ml量筒量取2L原水置于反應器中，蓋好攪拌槳。 啟動程控攪拌儀，編程序（快速攪拌500rpm、0.5min；一級反應155rpm、3min；二級反應 47 rpm、3min；進溶氣水 20rpm、1min；靜置 0rpm、5min）并儲存。 用移液管向反應器中加入4ml聚合氯化鋁溶液。 運行程序，在進溶氣水階段擰開閥門，使溶氣水均勻地進入反應器（速度400ml/min），分別設計進水量為0、5%、10%、15%（即進水時間分別為0、15、30、45S）注意觀察絮體形成、并大、上升的過程。 6. 程序運行結(jié)束后，由取樣口取樣測量出水濁度，并記入表中。,a,64,五、注意事項 取原水及混凝劑時，在量取之前要先攪拌均勻 進溶氣水時要保證均勻進水，盡量不要在進水過程中改動進水流量。,a,65,六、數(shù)據(jù)整理,a,66,七、思考題 氣浮法與沉淀法有什