水污染控制工程實(shí)驗(yàn)講義徐師大

1、水污染控制工程講義徐州師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院實(shí)驗(yàn)一 混凝實(shí)驗(yàn)主題詞：混凝 主要操作：攪拌混凝劑 投藥量測(cè)定濁度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆稚⒃谒械哪z體顆粒帶有電荷， 同時(shí)在布朗運(yùn)動(dòng)及其表面水化膜作用下， 長(zhǎng)期處于穩(wěn) 定分散狀態(tài)， 不能用自然沉淀法去除。 向這種水中投加混凝劑后， 可以使分散顆粒相互結(jié)合 聚集增大，從水中分離出來(lái)。由于各種原水有很大差別， 混凝效果不盡相同。 混凝劑的混凝效果不僅取決于混凝劑投 加量，同時(shí)還取決于水的 PH、水流速度梯度等因素。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到下述目的：（1）觀察混凝現(xiàn)象及過(guò)程，了解混凝的凈水機(jī)理及影響混凝的重要因素；（2）掌握求得某水樣最佳混凝條件（投藥量、pH）的基本方法

2、。二、實(shí)驗(yàn)原理水中粒徑小的懸浮物以及膠體物質(zhì)， 由于微粒的布朗運(yùn)動(dòng)， 膠體顆粒間的靜電斥力和膠 體的表面作用， 致使水中這種渾濁狀態(tài)穩(wěn)定。 化學(xué)混凝的處理對(duì)象主要是廢水中的微小懸浮 物和膠體物質(zhì)。 根據(jù)膠體的特性， 在廢水處理過(guò)程中通常采用投加電解質(zhì)、 不同電荷的膠體 或高分子等方法破壞膠體的穩(wěn)定性， 然后通過(guò)沉淀分離， 達(dá)到廢水凈化效果的目的。 關(guān)于化 學(xué)混凝的機(jī)理主要有以下四種解釋。1、壓縮雙電層機(jī)理當(dāng)兩個(gè)膠粒相互接近以至雙電層發(fā)生重疊時(shí)， 就產(chǎn)生靜電斥力。 加入的反離子與擴(kuò)散層原有反離子之間的靜電斥力將部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴(kuò)散層厚度減小。 由于擴(kuò)散層減薄， 顆粒相撞時(shí)的距離減

3、少， 相互間的吸引力變大。 顆粒間排斥力與吸引力的合力由 斥力為主變?yōu)橐砸橹鳎w粒就能相互凝聚。2、吸附電中和機(jī)理異號(hào)膠粒間相互吸引達(dá)到電中和而凝聚；大膠粒吸附許多小膠?；虍愄?hào)離子，E電位降低，吸引力使同號(hào)膠粒相互靠近發(fā)生凝聚。3、吸附架橋機(jī)理吸附架橋作用是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、 范德華力和氫鍵力等作用下， 通過(guò)活 性部位與膠粒和細(xì)微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的現(xiàn)象。4、沉淀物網(wǎng)捕機(jī)理當(dāng)采用鋁鹽或鐵鹽等高價(jià)金屬鹽類作凝聚劑時(shí)， 當(dāng)投加量很大形成大量的金屬氫氧化物 沉淀時(shí)，可以網(wǎng)捕、 卷掃水中的膠粒，水中的膠粒以這些沉淀為核心產(chǎn)生沉淀。這基本上是 一種機(jī)械作用。向水中投加混凝劑后，由于：能

4、降低顆粒間的排斥能峰，降低膠粒的Z電位，實(shí)現(xiàn)膠粒“脫穩(wěn)”：同時(shí)也能發(fā)生高聚物式高分子混凝劑的吸附架橋作用；網(wǎng)捕作用，而達(dá)到 顆粒的凝聚。消除或降低膠體顆粒穩(wěn)定因素的過(guò)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(shí)的礬花容易下沉。 自投加混凝劑直至 形成較大礬花的過(guò)程叫混凝。在混凝過(guò)程中，上述現(xiàn)象常不是單獨(dú)存在的，往往同時(shí)存在， 只是在一定情況下以某種現(xiàn)象為主。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1. 智能型混凝試驗(yàn)攪拌儀 1 臺(tái)。2. PHS-2 型酸度計(jì) 1 臺(tái)。3. HACH 2100N 濁度儀 1 臺(tái)。4. 燒杯（ 200mL ， 7 個(gè)）5. 移液管

5、（ 1mL ， 2mL ， 5mL ， 10mL ，各 1 支）6. 洗耳球 1 個(gè)，配合移液管移藥用。7. 量筒（ 1000mL ，1 個(gè)，量原水體積）8. 混凝劑：聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵鋁（PAFS）、聚丙烯酰胺 （PAM ）等；濃度 1%或 10g/L9. 鹽酸、氫氧化鈉（濃度 10%）10. 注射針筒11. 實(shí)驗(yàn)用原水（取河水或用黏土和自來(lái)水配成水樣20L,靜沉6h,其上清液為實(shí)驗(yàn)用原水）四、實(shí)驗(yàn)步驟混凝實(shí)驗(yàn)分為最佳投藥量、最佳 pH、最佳水流速度梯度三部分。在進(jìn)行最佳投藥量實(shí) 驗(yàn)時(shí)，先選定一種攪拌速度變化方式和 pH，求出最佳投藥量。然后按照最佳投藥量

6、求出混 凝最佳pH。最后根據(jù)最佳投藥量、最佳 pH，求出最佳的速度梯度。1. 最佳投藥量實(shí)驗(yàn)步驟（1） 確定原水特征，即測(cè)定原水水樣渾濁度、pH、溫度。（2） 確定形成礬花所用的最小混凝劑量。方法是通過(guò)慢速攪拌（或50r/min ）燒杯中 800mL 原水，并每次增加 0.5mL 混凝劑投加量，直至出現(xiàn)礬花為止。這時(shí)的混凝劑量作為形成礬花的最小投加量。(3) 用6個(gè)1000mL的燒杯，分別放入 800mL原水，置于混凝試驗(yàn)攪拌儀平臺(tái)上。( 4)確定實(shí)驗(yàn)時(shí)的混凝劑投加量。根據(jù)步驟(2)得出的形成礬花最小混凝劑投加量，取其1/4作為1號(hào)燒杯的混凝劑投加量，取其1/2 , 3/4, 1 , 3/2

7、, 2倍作為26號(hào)燒杯的混凝劑投加量。加藥時(shí)，把混凝劑分別加到儀器上 16號(hào)加藥管中，這樣可以保證同時(shí)加藥。(5) 啟動(dòng)攪拌機(jī)，快速攪拌30 s,轉(zhuǎn)速約300 r/min ;中速攪拌6min,轉(zhuǎn)速約100 r/min ; 慢速攪拌 6min ，轉(zhuǎn)速約 50 r/min 。如果用污水進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn),污水膠體顆粒比較脆弱,攪拌速度可適當(dāng)放慢。(6) 關(guān)閉攪拌機(jī)，抬起攪拌槳，靜置沉淀5 min，用50 mL注射針筒抽出燒杯中的上 清液(共抽三次約100mL)放入200 mL燒杯內(nèi)，立即用濁度儀測(cè)定濁度(每杯水樣測(cè)定三 次),記入表 1 中。2. 最佳 pH 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 用6個(gè)1000mL的燒杯，分

8、別放入 800mL原水，置于混凝試驗(yàn)攪拌儀平臺(tái)上。(2) 調(diào)整原水pH,用移液管依次向1 號(hào), 2號(hào)，3號(hào)裝有水樣的燒杯中分別加入 1.5mL , 1.0mL，0.5mL 10%濃度的鹽酸。 依次向 5號(hào)，6號(hào)裝有水樣的燒杯中分別加入 0.5mL ，1.0mL 10%濃度的氫氧化鈉。(3) 啟動(dòng)攪拌機(jī)，快速攪拌30 s,轉(zhuǎn)速約300 r/min。用酸度計(jì)測(cè)定各水樣的pH，記入表 2 中。(4) 利用儀器的加藥管,向各燒杯中加入相同劑量的混凝劑(最佳劑量采用實(shí)驗(yàn)1 中 得出的最佳投藥量結(jié)果) 。(5) 啟動(dòng)攪拌機(jī)，快速攪拌30 s,轉(zhuǎn)速約300 r/min ;中速攪拌6min,轉(zhuǎn)速約100 r/

9、min ; 慢速攪拌 6min ，轉(zhuǎn)速約 50 r/min 。如果用污水進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn),污水膠體顆粒比較脆弱,攪拌速度可適當(dāng)放慢。(6) 關(guān)閉攪拌機(jī)，抬起攪拌槳，靜置沉淀5 min，用50 mL注射針筒抽出燒杯中的上 清液(共抽三次約100mL)放入200 mL燒杯內(nèi)，立即用濁度儀測(cè)定濁度(每杯水樣測(cè)定三 次),記入表 2 中。注意事項(xiàng)： 在最佳投藥量、最佳 pH實(shí)驗(yàn)中，向各燒杯投加藥劑時(shí)要求同時(shí)投加，避免因時(shí)間間 隔較長(zhǎng)各水樣加藥后反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短相差太大,混凝效果懸殊。 在測(cè)定水的濁度、用注射針筒抽吸上清液時(shí)，不要擾動(dòng)底部沉淀物。同時(shí)，各燒杯 抽吸的時(shí)間間隔盡量減小。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 最佳投

10、藥量實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理(1) 把原水特征、混凝劑投加情況、沉淀后的剩余濁度記入表1 中。( 2)以剩余濁度為縱坐標(biāo),投藥量為橫坐標(biāo),繪制剩余濁度與投藥量關(guān)系曲線,從曲線上 可求得不大于某一剩余濁度的最佳投藥量值。度 濁2中。2. 最佳pH實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理（1）把原水特征、混凝劑投加情況、酸堿加注情況、沉淀后的剩余濁度記入表（2）以剩余濁度為縱坐標(biāo)，水樣pH為橫坐標(biāo)，繪制剩余濁度與 pH關(guān)系曲線，從圖上求出所投加混凝劑的混凝最佳 pH及其適用范圍。度 濁最佳pH范圍pH實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄實(shí)驗(yàn)小組號(hào) 姓名 實(shí)驗(yàn)日期 混凝劑 混凝劑濃度原水濁度最小混凝劑量（mL）原水pH 原水溫度_相當(dāng)于（mg/L）表1最佳混凝劑

11、投加量水樣編號(hào)123456投藥量（mg/L）初磯花時(shí)間（min）磯花沉淀情況剩余濁度（NTV ）表2最佳pH水樣編號(hào)123456HCI (mL)NaOH (mL)水樣pH剩余濁度（NTV ）六、思考題1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)中所觀察到的現(xiàn)象，簡(jiǎn)述影響混凝的幾個(gè)主要因素。2. 為什么最大投藥量時(shí)，混凝效果不一定好 ?3. 根據(jù)最佳投藥量實(shí)驗(yàn)曲線，分析沉淀水濁度與混凝劑投加量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)二 自由沉淀實(shí)驗(yàn)主題詞：自由沉淀 去除率 沉淀柱 顆粒 主要操作：取樣 測(cè)定懸浮物含量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深對(duì)自由沉淀特點(diǎn)、基本概念及沉淀規(guī)律的理解； （2）掌握顆粒自由沉淀的實(shí)驗(yàn)方法；（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、

12、整理、計(jì)算和繪制顆粒自由沉淀曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀，其特點(diǎn)是靜沉過(guò)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(guò)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(gè) 顆粒沉淀時(shí)的運(yùn)動(dòng)變化特點(diǎn)， （考慮的是懸浮物個(gè)體） ，而對(duì)成層沉淀的研究卻是針對(duì)懸浮物 整體， 即整個(gè)渾液面的沉淀變化過(guò)程。 成層

13、沉淀時(shí)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。 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(wú)關(guān)。 但沉 淀有效水深影響變濃區(qū)沉速和壓縮區(qū)壓實(shí)程度。 為了研究濃縮， 提供從濃縮角度設(shè)計(jì)澄清濃 縮池所必需的參數(shù)， 應(yīng)考慮沉降柱的有效水深。此外，高濃度水沉淀過(guò)程中，器壁效應(yīng)更為 突出，為了能真實(shí)地反映客觀實(shí)際狀態(tài)，沉淀柱直徑一般要200mm，而且柱內(nèi)還應(yīng)裝有慢速攪拌裝置，以消除器壁效應(yīng)和模擬沉淀池內(nèi)刮泥機(jī)的作用。非絮凝性或弱絮凝性固體顆粒在稀懸浮液中的沉淀，屬于自由沉淀。由于懸浮固體濃 度低，而且顆粒之間不發(fā)生聚集，因此在沉降過(guò)程中顆粒的形狀、粒徑和密度都保持不變， 互

14、不干擾地各自獨(dú)立完成勻速沉降過(guò)程。自由沉淀實(shí)驗(yàn)一般在沉淀柱里進(jìn)行，其直徑應(yīng)足夠大，一般應(yīng)使D> 100mm，以免顆粒沉淀受柱壁干擾。在沉淀柱內(nèi)，顆粒物的總?cè)コ蕿镋 =(1 P。) + 丄 0%卩式中 E-總沉淀效率；Po-沉速小于ui的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的百分?jǐn)?shù);1-P0-沉速大于或等于Ui的顆粒去除百分?jǐn)?shù)；Ui-某一指定顆粒的最小沉降速度；U-小于最小沉降速度 Ui的顆粒沉速。工程上常用下式計(jì)算E =(1 _Po)：P uUi三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1. 沉淀用有機(jī)玻璃柱， 內(nèi)徑D=150mm,高H=1700mm。工作水深即由柱內(nèi)液面至取樣口的 距離，取樣口共有 6個(gè)，深度分別為0

15、.35m，0.7m，1.05m，1.4m，一般選擇1.00m和1.35m 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2. 配水系統(tǒng)一套。3計(jì)量水深用標(biāo)尺、計(jì)時(shí)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；四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 檢查沉淀裝置連接情況、保證各個(gè)閥門完全閉合；各種用具是否齊全。2. 將定量濾紙編號(hào)后放入稱量瓶中，編號(hào)、烘干（100105C ,烘23h）至恒重，置于干燥器中待用。3. 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用原水。先將一定量的高嶺土和自來(lái)水投入到配水箱中，然后啟動(dòng)攪拌裝置使 分散均勻。4. 配水箱中水質(zhì)均勻后，啟動(dòng)水泵，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)水管及沉淀柱底部的放空閥門，適當(dāng)沖洗管路中的沉淀物。稍后，關(guān)閉放

16、空閥門，進(jìn)水至1.45 m刻度線處。同時(shí)啟動(dòng)秒表記錄時(shí)間，沉淀實(shí)驗(yàn)開(kāi)始。5. 當(dāng)時(shí)間為 2 min , 5 min , 10 min , 15 min , 30 min , 40 min , 60 min 時(shí)，用量筒在取樣口處取水樣100 mL （注意：取水樣時(shí)，需先放掉一些水，以便沖洗取樣口處的沉淀物），在每次取樣前后讀出水面高度 H。6. 用定量濾紙分別過(guò)濾 9個(gè)水樣。待定量濾紙內(nèi)沒(méi)有明顯水滴后將定量濾紙折疊并放入稱 量瓶。7. 將稱量瓶放在恒溫烘箱中，調(diào)節(jié)溫度至100105C ,烘23h。8. 取出定量濾紙，放在干燥器中冷卻至室溫稱重。9. 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表1中。注意事項(xiàng)（1）向沉淀柱內(nèi)

17、進(jìn)水時(shí)， 速度要適中。既要較快完成進(jìn)水，以防進(jìn)水中一些較重顆粒沉淀, 又要防止速度過(guò)快造成柱內(nèi)水體紊動(dòng)，影響靜沉實(shí)驗(yàn)效果。(2) 取樣前，一定要記錄管中水面至取樣口距離Hb(cm)。(3) 取樣前，先排除管中積水而后取樣，每次約取100150 mL。(4) 測(cè)定懸浮物時(shí)，因顆粒較重，從燒杯取樣要邊攪邊吸，以保證水樣均勻。貼于移液管 壁上的細(xì)小顆粒一定要用蒸餾水洗凈。表1顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)記錄靜沉?xí)r間t (mi n)稱量瓶號(hào)稱量瓶+ 濾紙(g)水樣體積(mL)瓶+濾紙+SS(g)水樣SS質(zhì)量(g)懸浮物濃 度(mg/L)沉淀咼度(m)01.0025101530405060靜沉?xí)r間t (mi n)稱

18、量瓶號(hào)稱量瓶+ 濾紙(g)水樣體積(mL)瓶+濾紙+SS(g)水樣SS質(zhì)量(g)懸浮物濃 度(mg/L)沉淀咼度(m)01.3525101530405060五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)整理實(shí)驗(yàn)日期： 水樣性質(zhì)及來(lái)源： 沉淀柱直徑： (m)沉淀柱高： (m)水溫： (C )原水懸浮物濃度 Co： (mg/L )2. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理表2實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)整理表沉淀咼度(m)1.00沉淀時(shí)間ti (min)025101530405060水樣SS（mg/L）SS去除 率（%）未被去除顆粒百分比Pi顆粒沉速ui（ mm/s）沉淀咼度（m）1.35沉淀時(shí)間ti （min）025101530405060水樣S

19、S(mg/L)SS去除 率（%）未被去除顆粒百分比Pi顆粒沉速 ui （mm/s）表中不同沉淀時(shí)間ti時(shí)，沉淀柱內(nèi)未被去除的懸浮物的百分比及顆粒沉速分別按下面式子計(jì)算：P 二 E 100%，u =HCoti式中Co-原水中SS濃度值（mg/L）； Ci-某沉淀時(shí)間后，水樣中SS濃度值（mg/L ）。3以顆粒沉速u為橫坐標(biāo)，P為縱坐標(biāo)，在普通格紙上繪制u-P關(guān)系曲線。4.利用圖解法列表（表 3）計(jì)算不同沉速時(shí)懸浮物的去除率。表3懸浮物去除率 E的計(jì)算序號(hào)uiR）1-R0 Ruu R刀 u R(刀 u R)/u0E=1 P°)+即 uui5根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，以E為縱坐標(biāo)，分別以 u及t為

20、橫坐標(biāo)，繪制u-E, t-E關(guān)系曲線。六、思考題1繪制自由沉淀靜沉曲線的方法和意義。2比較取樣口高分別為1.00 m和1.35 m，兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一樣，為什么?實(shí)驗(yàn)三曝氣設(shè)備充氧能力的測(cè)定主題詞：曝氣氧的總傳遞系數(shù)充氧能力主要操作：溶解氧測(cè)定K la值計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握測(cè)定曝氣設(shè)備的氧總傳遞系數(shù)和充氧能力的方法；（2）了解各種測(cè)試方法和數(shù)據(jù)整理方法的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理活性污泥法處理過(guò)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進(jìn)行物質(zhì)代謝。由于氧的供給是保證生化處理過(guò)程正常進(jìn)行

21、的主要因素之一， 因此，工程設(shè)計(jì)人員和操作管理人員常需通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定氧的總傳遞系數(shù)K-a、評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備的供氧能力和動(dòng)力效率。評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備充氧能力的試驗(yàn)方法有兩種：（1）不穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)，即試驗(yàn)過(guò)程水中溶解氧濃度是變化的，由零增到飽和濃度；（2）穩(wěn)定狀態(tài)下的試驗(yàn)，即試驗(yàn)過(guò)程水中溶解氧濃度保持不變。試驗(yàn)可以用清水或在生產(chǎn)運(yùn)行條件下進(jìn)行。下面分別介紹各種方法的基本原理。1. 不穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用自來(lái)水或曝氣池出流的上清液進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，先用亞硫酸鈉（或氮?dú)猓┻M(jìn)行脫氧，使水中溶解氧降到零，然后再曝氣，直至溶解氧升高到接近飽和水平。假定這個(gè)過(guò)程中液體是完全混和的，符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，水中溶解氧

22、的變化可用式（1）表示dC 二 KLaG -C）（1）dt式中：dC / dt 氧轉(zhuǎn)移速率（mg/L . h）;K-a氧的總轉(zhuǎn)遞系數(shù)（1 /h）;可以認(rèn)為是一混和系數(shù)，其倒數(shù)表示使水中的溶解氧由C變到CS所需要的時(shí)間，是氣液界面阻力和界面面積的函數(shù)；Cs試驗(yàn)條件下自來(lái)水（或污水）的溶解氧飽和濃度（mg/L）;C相應(yīng)于某一時(shí)刻t的溶解氧濃度（mg/L）。將式(1)積分得InG _C)二 _KLa t 常數(shù)(2)式 表明，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得 G和相應(yīng)于每一時(shí)刻t的溶解氧C值后，繪制1n(Cs C)與t的關(guān)系 曲線，其斜率即KLao另一種方法是先作 C與 t關(guān)系曲線，再作對(duì)應(yīng)于不同C直的切線得到相應(yīng)的dC

23、/dt，最后作dC/dt與C關(guān)系曲線，也可以求得 KLao2. 穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)如果能較正確地測(cè)定活性污泥的呼吸速率，也可以在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行條件下，通過(guò)穩(wěn)定 狀態(tài)下的充氧試驗(yàn)測(cè)定曝氣設(shè)備的充氧能力。試驗(yàn)時(shí)先停止進(jìn)水和回流污泥，使溶解氧濃度穩(wěn)定不變，并取出混合液測(cè)定活性污泥的呼吸速率，由于溶解氧濃度穩(wěn)定不變，dC/dt=0 ,即空=KLa(Csw -C) -r =0dt式(3)表明，測(cè)得r、Gw和C后，可以計(jì)算K-a。微生物呼吸速率r,可以用瓦勃呼吸儀 進(jìn)行測(cè)定。由于溶解氧飽和濃度、溫度、污水性質(zhì)和攪動(dòng)程度等因素都影響氧的傳遞速率，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

24、K_a轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)條件(20C, 760毫米汞柱)下的KLa，通常采用以下的公式計(jì)算：KLa(20)二 KLa(T) 1.024(g(4)式中：T試驗(yàn)時(shí)的水溫(C);Ka(T)水溫為T時(shí)測(cè)得的總傳遞系數(shù)(h T):KLa (20)水溫20 C時(shí)的總傳遞系數(shù)(h T).氣壓對(duì)溶解氧飽和濃度的影響為Cs(校正)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(kPa)Cs(試驗(yàn))試驗(yàn)時(shí)的大氣壓(kPa)當(dāng)采用表面曝氣時(shí)，可以直接運(yùn)用式(5)，不須考慮水深的影響。采用鼓風(fēng)曝氣時(shí)，空氣擴(kuò)散器常放置于近池底處，由于氧的溶解度受到進(jìn)入曝氣池的空氣中氧分壓的增大和氣泡上升 過(guò)程氧被吸收分壓減少的影響，計(jì)算溶解氧飽和值時(shí)應(yīng)考慮水深的影響，一般以擴(kuò)散

25、器至水面二分之一距離處的溶解氧飽和濃度作為計(jì)算依據(jù)。計(jì)算方法如下(1) 平均靜水壓力式中：P=(110 H10上升氣泡受到的平均靜水壓力H擴(kuò)散器以上的水深(m)。(2)氣泡內(nèi)氧所占的體積比 由于氣泡上升過(guò)程中部分氧溶解于水,(6)(kPa);所以當(dāng)氣泡從池底上升到水面時(shí)，氣泡中氧的比例減少，其數(shù)值為O' =0h -(Oh) 100%式中：O 氣泡上升到水面時(shí)，氣泡內(nèi)氧的比例;Oh 在池底時(shí)，氣泡中氧的比例,S 擴(kuò)散設(shè)備的空氣利用系數(shù)。 池底到池面氣泡內(nèi)氧的比例平均值按式（21% （體積比）;8）計(jì)算。Cs（平均）-CS(標(biāo))P' OP Oh(8)（3）氧的平均飽和濃度式中：G（

26、標(biāo)）一一標(biāo)準(zhǔn)條件下氧的飽和濃度（mg/L）;P標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，等于 101.325kPa。3. 充氧能力和動(dòng)力效率充氧能力可以用下式表示QS= KLa（20） C s（20）V （kgO 2/ h）（9）式中：Qs -標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧能力（kgO 2/h）;V曝氣池體積（m3）。動(dòng)力效率常被用以比較各種曝氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效率，計(jì)算公式如下E = Qs/N（10）式中：N 采用葉輪曝氣時(shí)，N為軸功率（kW）。采用射流曝氣時(shí)，計(jì)算氧的利用效率為»牛100%S 為 20 C 的供氧量：S（20）= 21% X 1.33Q（20）式中：Q（20） 20C時(shí)空氣量（m/h ）,Q(20)QtP0TQt

27、P0T0Qt 轉(zhuǎn)子流量計(jì)上讀數(shù)（m/h）；Fb 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)空氣壓力（一個(gè)大氣壓）；To 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)空氣絕對(duì)溫度；F 實(shí)驗(yàn)條件下空氣壓力；T 實(shí)驗(yàn)條件下空氣的絕對(duì)溫度。KLa、CSw是沿上述方法適用于完全混和型曝氣設(shè)備充氧能力的測(cè)定。推流式曝氣池中 池長(zhǎng)方向變化的，不能采用上述方法進(jìn)行測(cè)定。三、實(shí)驗(yàn)裝置、設(shè)備與試劑實(shí)驗(yàn)裝置的主要部分為泵型葉輪、射流曝氣設(shè)備和模型曝氣池。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。1. 模型曝氣池（硬塑料制，高度H= 36cm ,直徑D = 29cm）2. 泵型葉輪（銅制，直徑 D= 12cm）3. 電動(dòng)機(jī)單向串激電機(jī)（220V, 2.5A ）4

28、. 直流穩(wěn)壓電源（YJ 44型，030V , 02A）5. 溶解氧測(cè)定儀1臺(tái)6電磁攪拌器1臺(tái)7.卷尺1個(gè)&秒表1塊9. 燒杯200mL 3個(gè)10. 電子天平11. 無(wú)水Na2SO （分析純）12. CoCi 2 . 6H2O （分析純）.CD lEl-（a）實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖（b）測(cè)呼吸速率實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖圖曝氣設(shè)備充氧能力實(shí)驗(yàn)裝置1 模型曝氣池；6溶解氧探頭；7 穩(wěn)壓電源；8 廣口瓶；9 電磁攪拌器2泵型葉輪；3電動(dòng)機(jī)； 4 電動(dòng)機(jī)支架；5溶解氧儀;四、實(shí)驗(yàn)步驟1確定曝氣池內(nèi)測(cè)定點(diǎn)（或取樣點(diǎn)）位置。通常在平面上測(cè)定點(diǎn)可以布置在三等分池子半徑的中點(diǎn)和終點(diǎn)，在立面上布置在離池面和池底0.3m處，

29、以及池子一半深度處，共取 12個(gè)測(cè)定點(diǎn)（或9個(gè)測(cè)定點(diǎn)）。但本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^小，故可以僅確定一個(gè)測(cè)定點(diǎn)，無(wú)需布置912個(gè)測(cè)定點(diǎn)。2曝氣池內(nèi)注入自來(lái)水，水面沒(méi)過(guò)葉輪5cm左右，測(cè)定曝氣池內(nèi)水的體積，并測(cè)定水溫及水中溶解氧。3. 計(jì)算CoCl2和NSO的需要量（1）脫氧劑NqSO用量計(jì)算。在自來(lái)水中加入Na2SO還原劑來(lái)還原水中的溶解氧。Na2SO3 -O2 COCl2 > Na2SO42相對(duì)分子質(zhì)量比為。22Na2SO332-2 126 8故Na2SO理論用量為水中溶解氧量的 8倍。而水中有部分雜質(zhì)會(huì)消耗 NqSO,故實(shí)際用量為理 論用量的1.5倍。所以投加的NaaSO用量為W =1.5 8Cs

30、 V =12Cs V式中：WNSO的實(shí)際投加量（g）；CS實(shí)驗(yàn)時(shí)水溫對(duì)應(yīng)的水中飽和溶解氧值（mg/L）；V水樣體積（m3 ）。(2) 根據(jù)水樣體積V確定催化劑(鈷鹽)的投加量催化劑氯化鈷的投加量，按維持池子中的鈷離子濃度為0.050.5mg/L左右計(jì)算。本實(shí)驗(yàn)取0.4 mg/L。因?yàn)?C°Cl2 嚴(yán)0 = 2384.0Co59所以單位水樣投加鈷鹽(C0CI2 . 6fO)量為：0.4 x 4.0=1.6 (g/m3)本實(shí)驗(yàn)所需投加鈷鹽為：1.6 x V(g)式中：V水樣體積(m3)(3) 將NstSO用熱水化開(kāi)，均勻倒入曝氣筒內(nèi)，溶解的鈷鹽倒入水中，緩慢攪拌12分 鐘使NaSO擴(kuò)散至

31、完全混合，進(jìn)行脫氧。(4) 待溶解氧降到零并達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，開(kāi)始正常曝氣，計(jì)時(shí)每隔0.5min測(cè)定溶解氧濃度， 并作記錄，直到溶解氧達(dá)飽和值時(shí)結(jié)束試驗(yàn)。注意事項(xiàng)：(1) 溶解氧測(cè)定儀需在指導(dǎo)下正確操作，用完后用蒸餾水仔細(xì)沖洗探頭，并用吸水紙小心吸 干探頭膜表面的水珠，蓋上探頭套待用。(2) 注意實(shí)驗(yàn)期間要保證供氣量恒定。五實(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 內(nèi)徑D= (m) 高度H= (m) 體積V = JL)水溫C) 室溫_L_ C ) 氣壓 (kPa)實(shí)驗(yàn)條件下自來(lái)水的 Cs (mg/L)C0CI2投加量_(g)Nc2SO投加量 _(g)2.記錄

32、不穩(wěn)定狀態(tài)下充氧試驗(yàn)測(cè)得的溶解氧值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。序號(hào)時(shí)間t(min)Ct (mg/L)CS-CtIg(C s-Ct)Ka12345678910:3.根據(jù)測(cè)定記錄，計(jì)算Kla值根據(jù)公式計(jì)算KLa=2.3 logCC1-（分J）Cs - C2 t? - ti用圖解法計(jì)算以充氧時(shí)間t為橫坐標(biāo)，1n（Cs C）為縱坐標(biāo)作圖，其直線斜率即為KLa。思考題1比較數(shù)據(jù)處理方法，哪一種誤差?。?氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的意義是什么？怎樣計(jì)算？實(shí)驗(yàn)四活性炭吸附實(shí)驗(yàn)主題詞：活性炭 亞甲基藍(lán) 吸附等溫線 主要操作：測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線間歇吸附連續(xù)吸附一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解活性炭的吸附工藝及性能。2、掌握用實(shí)驗(yàn)方法（含間歇法、連續(xù)

33、法）確定活性炭吸附處理污水的設(shè)計(jì)參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理活性炭具有良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較多的一種非極性吸附劑。與其他吸附劑相比， 活性炭具有微孔發(fā)達(dá)、比表面積大的特點(diǎn)。通常比表面積可2以達(dá)到5001700m/g，這是其吸附能力強(qiáng)，吸附容量大的主要原因?；钚蕴课街饕獮槲锢砦健Ｎ綑C(jī)理是活性炭表面的分子受到不平衡的力，而使其 他分子吸附于其表面上。當(dāng)活性炭溶液中的吸附處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)時(shí)稱為吸附平衡， 衡時(shí)，單位活性炭所吸附的物質(zhì)的量稱為平衡吸附量。在一定的吸附體系中，吸附質(zhì)濃度和溫度的函數(shù)。 為了確定活性炭對(duì)某種物質(zhì)的吸附能力， 吸附物質(zhì)在溶液中的濃度和在活性炭表

34、面的濃度均不再發(fā)生變化， 的濃度稱為平衡濃度?；钚蕴康奈侥芰τ梦搅縬表示，即達(dá)到平 平衡吸附量是 需進(jìn)行吸附試驗(yàn)。當(dāng)被 此時(shí)被吸附物質(zhì)在溶液中式中q活性炭吸附量，即單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的物質(zhì)量, V污水體積，L;g/g ；Co,C 分別為吸附前原水及吸附平衡時(shí)污水中的物質(zhì)的濃度,g/L ；m活性炭投加量，在溫度一定的條件下，活性炭的吸附量q與吸附平衡時(shí)的濃度c之間關(guān)系曲線稱為等溫線。在g。水處理工藝中，通常用的等溫線有Langmuir和Freundlich等。其中Freundlich等溫線的數(shù)學(xué) 表達(dá)式為q=Kc式中K與吸附劑比表面積、溫度和吸附質(zhì)等有關(guān)的系數(shù)；n 與溫度、pH直、吸附劑

35、及被吸附物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；q 同前。K和n可以通過(guò)間歇式活性炭吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)得。將上式取對(duì)數(shù)后變換為lg9=lgK+lgc將q和c相應(yīng)值繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，所得直線斜率為1/n,截距為K。由于間歇式靜態(tài)吸附法處理能力低，設(shè)備多，故在工程中多采用活性炭進(jìn)行連續(xù)吸附操作。 連續(xù)流活性吸附性能可用博哈特( Bohart )和壓當(dāng)斯(AdamS關(guān)系式表達(dá)，即吋匹一1=1網(wǎng)(竺迥)一訂SL m i v /因exp(KN°H/v)>>1 ,所以上式等號(hào)右邊括號(hào)的 1可忽略不計(jì)，則工作時(shí)間t由上式可得CovL KNoW丄丿式中I工作時(shí)間，h；p流速.即空塔速度，m/hiH活性炭層高度，K

36、 速度常數(shù)，m/(mg/h)或 L/(mg/h)；No吸附容量，即達(dá)到飽和時(shí)被吸附物質(zhì)的吸附童，mg/L； Co入流溶質(zhì)濃度* niol/m3或(mg/L) jCh允許流出溶質(zhì)濃度，mol/mJ或(mg/L)。在工作時(shí)間為零的時(shí)候， 能保持出流溶質(zhì)濃度不超過(guò) cB的炭層理論高度稱為活性炭層的臨界高度H。其值可根據(jù)上述方程當(dāng)t=0時(shí)進(jìn)行計(jì)算，即比=矗;吋詈1)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果取工作時(shí)間為t,原水樣溶質(zhì)濃度為c01,用三個(gè)活性炭柱串聯(lián)(見(jiàn)上圖)第一個(gè)柱子出水為cB1，即為第二個(gè)活性炭柱的進(jìn)水c02，第二個(gè)活性炭柱的出水為cB2,就是第三個(gè)活性炭柱的進(jìn)水c03,由各炭柱不同的進(jìn)、出水濃度Co, Cb便

37、可求出流速常數(shù)K值及吸附容量N。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試劑1間歇式活性炭吸附裝置：間歇式吸附用三角燒杯，在燒杯內(nèi)放入活性炭和水樣進(jìn)行振蕩。2、連續(xù)流式活性炭吸附裝置：連續(xù)式吸附采用有機(jī)玻璃柱D25mh< 1000mm柱內(nèi)500750mm高烘干的活性炭，上、下兩端均用單孔橡皮塞封牢，各柱下端設(shè)取樣口。裝置具體結(jié)構(gòu)如圖 所示?；钚蕴恐?lián)工作圖3、間歇與連續(xù)流實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)器材(1) 振蕩器(一臺(tái))。(2) 有機(jī)玻璃柱(3根D25miX 1000mm。(3 )活性炭。(4) 三角燒瓶(11個(gè)，250mL。(5) 可見(jiàn)光光度計(jì)(6) 漏斗(10個(gè))及濾紙(7) 配水及投配系統(tǒng)。(8) 酸度計(jì)(1臺(tái))。

38、(9) 溫度計(jì)(1只)(10 )亞甲基藍(lán)(分析純)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 畫(huà)出標(biāo)準(zhǔn)曲線(1) 配制100 mg/L亞甲基藍(lán)溶液。(2) 用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)樣品在250750nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行全程掃描，確定最大吸收波長(zhǎng)。一般最大吸收波長(zhǎng)為 662665nm。(3) 測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線(亞甲基藍(lán)濃度 04 mg/L時(shí)，濃度C與吸光度A成正比)。分別移取 0 mL, 0.5 mL , 1.0 mL , 2.0 mL , 2.5 mL , 3.0 mL , 4.0 mL 的 100 mg/L 亞甲 基藍(lán)溶液于100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，在上述最佳波長(zhǎng)下，以蒸餾水為參比，測(cè)定 吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)，吸

39、光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，擬合出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。2間歇式吸附實(shí)驗(yàn)步驟(1) 將活性炭放在蒸餾水中浸泡 24h，然后在105 C烘箱內(nèi)烘至恒重(烘 24h),再將烘干的 活性炭研碎成能通過(guò)200目的篩子的粉狀活性炭。因?yàn)榱罨钚蕴恳_(dá)到吸附平衡耗時(shí)太長(zhǎng)，往往需數(shù)日或數(shù)周，為了使實(shí)驗(yàn)?zāi)茉诙虝r(shí)間內(nèi)結(jié)束，所以多用粉狀炭。(2 )在三角燒瓶中分別加入 0mg 20mg 40mg 60mg 80mg 100mg 120mg 140mg 160mg 180mg和200mg粉狀活性炭。(3) 在三角燒瓶中各注入 100mL 10mg/L的亞甲基藍(lán)溶液。(4) 將上述三角燒瓶放在振蕩器上振蕩，當(dāng)達(dá)到吸附平衡時(shí)即

40、可停止振蕩(振蕩時(shí)間一般 為2h),然后用靜沉法或?yàn)V紙過(guò)濾法移除活性炭。(5 )測(cè)定各三角燒瓶中亞甲基藍(lán)的吸光度，計(jì)算亞甲基藍(lán)的去除率、吸附量。上述原始資料和測(cè)定結(jié)果計(jì)入表中。3. 連續(xù)流吸附實(shí)驗(yàn)步驟(1) 在吸附柱中加入經(jīng)水洗烘干后的活性炭。(2) 用自來(lái)水配制10mg/L的亞甲基藍(lán)溶液。(3) 以40200 mL/min的流量，按降流方式運(yùn)行(運(yùn)行時(shí)炭層中不應(yīng)有空氣氣泡)。實(shí)驗(yàn) 至少要用三種以上的不同流速進(jìn)行。(4) 在每一流速運(yùn)行穩(wěn)定后， 每隔1030min由各炭柱取樣，測(cè)定出水的亞甲基藍(lán)的吸光度。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果整理1間歇式吸附實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原始資料和測(cè)定結(jié)果記錄表編號(hào)原水性狀出水性狀活性

41、炭投加量(mg)吸附量q=V(C°- C)/m亞甲基藍(lán) 吸光度亞甲基藍(lán) 濃度(mg/L)亞甲基藍(lán) 吸光度亞甲基藍(lán) 濃度(mg/L)1234567891011根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，以lg q為縱坐標(biāo)，lg c為橫坐標(biāo)，得出Freundlich 吸附等溫線，該等溫Igg=lgK+lgc線截距為lgK，斜率為1/n,或利用q、c相應(yīng)數(shù)據(jù)和式打經(jīng)回歸分析，求出K、n值。2. 連續(xù)流吸附實(shí)驗(yàn)(1) 繪制穿透曲線，同時(shí)表示出亞甲基藍(lán)在進(jìn)水、出水中的濃度與時(shí)間的關(guān)系。(2) 計(jì)算亞甲基藍(lán)在不同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到活性炭表面的量。計(jì)算方法可以采用圖解積分法(矩形法或梯形法)，求得吸附柱進(jìn)水或出水曲線與時(shí)間之間的面

42、積。(3) 畫(huà)出去除量與時(shí)間的關(guān)系曲線。七、思考題1 吸附等溫線有什么實(shí)際意義？2作吸附等溫線時(shí)為什么要用粉狀活性炭？3間歇式吸附與連續(xù)式吸附相比，吸附容量q是否一樣？為什么？4. Freundlich吸附等溫線和 Bohart-Adams關(guān)系式各有什么實(shí)驗(yàn)意義？實(shí)驗(yàn)五過(guò)濾實(shí)驗(yàn)主題詞：濾料 空隙率 吸附等溫線 主要操作：過(guò)濾反沖洗 測(cè)量水頭一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪^(guò)濾是具有孔隙的物料層截留水中雜質(zhì)從而使水得到澄清的工藝過(guò)程。常用的過(guò)濾方法 有砂濾、硅藻土涂膜過(guò)濾，燒結(jié)管微孔過(guò)濾，金屬絲編織物過(guò)濾等。過(guò)濾不僅可以去除水中細(xì)小懸浮顆粒雜質(zhì)，而且細(xì)菌病毒及有機(jī)物也會(huì)隨濁度降低而被去除。本實(shí)驗(yàn)按照實(shí)際濾池的構(gòu)造情

43、況。內(nèi)裝石英砂濾料，利用自來(lái)水進(jìn)行清潔砂層過(guò)濾和反沖洗實(shí)驗(yàn)。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到下述目的：(1) 熟悉普通快濾池過(guò)濾、沖洗的工作過(guò)程；(2) 加深對(duì)濾速、沖洗強(qiáng)度、濾層膨脹率、初濾水濁度的變化、沖洗強(qiáng)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；(3) 掌握清潔砂層過(guò)濾時(shí)水頭損失計(jì)算方法和水頭損失變化規(guī)律；(4) 掌握反沖洗濾層時(shí)水頭損失計(jì)算方法。二、實(shí)驗(yàn)原理快濾池濾料層能截留粒徑遠(yuǎn)比濾料孔隙小的水中雜質(zhì)，主要通過(guò)接觸絮凝作用，其次為篩濾作用和沉淀作用，當(dāng)過(guò)濾水頭損失達(dá)到最大允許水頭損失時(shí)，濾池需進(jìn)行沖洗。為了取得良好的過(guò)濾效果，濾料應(yīng)具有一定級(jí)配。生產(chǎn)上有時(shí)為了方便起見(jiàn)，常采用0

44、.5mm和1.2mm孔徑的篩子進(jìn)行篩選。這樣就不可避免地出現(xiàn)細(xì)濾料（或粗濾料）有時(shí)過(guò)多或過(guò)少現(xiàn)象。為此應(yīng)采用一套不同篩孔的篩子進(jìn)行篩選，從而決定濾料級(jí)配。 在研究過(guò)濾過(guò)程的有關(guān)問(wèn)題時(shí)，常常涉及到孔隙度的概念，其計(jì)算方法為：V -VcV亠Vc式中m-濾料孔隙（率）度（%）；Vn-濾料層孔隙體積（cm3）；V-濾料層體積（cm3）；3Vc 濾料層中濾料所占體積（cm ）；G濾料重量（在105C下烘干）（g）;丫濾料重度（g/cm ）。在過(guò)濾過(guò)程中，隨著過(guò)濾時(shí)間的增加，濾層中懸浮顆粒的量會(huì)隨之不斷增加，這就必然會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾過(guò)程水力條件的改變。使濾層孔隙率m減小，水流穿過(guò)砂層縫隙流速減小，濾層兩側(cè)壓差增

45、大，于是水頭損失增大。為了保證濾后水質(zhì)和過(guò)濾濾速，當(dāng)過(guò)濾一段時(shí)間后，需要對(duì)濾層進(jìn)行反沖洗，使濾料層在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)工作能力。反沖洗的方式有多種多樣，其原理是一致的。反沖洗開(kāi)始時(shí)承托層、濾料層未完全膨脹，相當(dāng)于濾池處于反向過(guò)濾狀態(tài)。當(dāng)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 求出膨脹度（率）為L(zhǎng) -L。e- 100%L式中l(wèi)-砂層膨脹后厚度（cm）;Lo-砂層膨脹前厚度（cm）。膨脹度e值的大小直接影響了反沖洗效果，而反沖洗的強(qiáng)度大小決定濾料層的膨脹度。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1. 過(guò)濾裝置1套。（過(guò)濾柱 d=100mm, L=2000mm 的有機(jī)玻璃管；轉(zhuǎn)子流量計(jì)

46、； 測(cè)壓板 （需標(biāo)刻度）；測(cè)壓管）2. 秒表3. 溫度計(jì)4. 尺子四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 清潔砂層過(guò)濾水頭損失實(shí)驗(yàn)步驟（1）啟動(dòng)電源；（2）將過(guò)濾進(jìn)水閥打開(kāi)，而反沖洗進(jìn)水閥關(guān)閉；（3）啟動(dòng)水泵，電磁閥 1,快濾5min使砂面保持穩(wěn)定；（4 ）開(kāi)啟過(guò)濾出水閥，待測(cè)壓管中水位穩(wěn)定后，計(jì)下濾柱最高最低兩根測(cè)壓管中水位值。 測(cè)出水濁度。（5）增大過(guò)濾水量即開(kāi)啟電磁閥2,重復(fù)上面操作，分別測(cè)出最高最低兩根測(cè)壓管中水位 值。（6）同上操作，依次開(kāi)啟電磁閥3、4、5、6增大過(guò)濾水量，計(jì)下不同水量時(shí)濾柱最高最低兩根測(cè)壓管中水位值。2. 濾層反沖洗實(shí)驗(yàn)步驟（1） 量出濾層厚度 Lo，慢慢開(kāi)啟反沖洗進(jìn)水閥，開(kāi)啟電磁閥1

47、 （or調(diào)整流量為250L/h），使濾層剛剛膨脹起來(lái)，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(cè)反沖洗出水濁度。（2） 變化反沖洗流量，開(kāi)大反沖洗流量即依次開(kāi)啟電磁閥2、3、4、5、6（ or變化反沖洗 流量依次為500L/h、750L/h、1000L/h、1250L/h、1500L/h ）。按以上步驟記錄反沖洗流量和 濾層膨脹后的厚度 L2、L3、L4、L5、L6 （注意不能使濾料溢出濾池）。（3）停止反沖洗，水泵斷電，關(guān)閉閥門，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。注意事項(xiàng)：1. 在過(guò)濾實(shí)驗(yàn)前，濾層中應(yīng)保持一定水位，不要把水放空以免過(guò)濾實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)壓管中積存空 氣。2. 反沖洗濾柱中的濾料時(shí)，不要使進(jìn)水閥

48、門開(kāi)啟過(guò)大，應(yīng)緩慢打開(kāi)以防濾料沖出柱外。3. 反沖洗時(shí)，為了準(zhǔn)確地量出沙層的厚度，一定要在沙面穩(wěn)定后再測(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 過(guò)濾過(guò)程1） 將過(guò)濾時(shí)所測(cè)流量、測(cè)壓管水頭損失填入下表1 ；2） 以流量Q為橫坐標(biāo)，水頭損失 h為縱坐標(biāo)，繪制實(shí)驗(yàn)曲線。或繪出流速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。表1清潔砂層過(guò)濾水頭損失、出水濁度實(shí)驗(yàn)記錄表濾柱截面積S=cm2；原水濁度=流量Q(mL/s)濾速V實(shí)驗(yàn)水頭損失出水濁度Q/S(cm/s)36 Q/S(m/h)測(cè)壓管水頭（cm）h=hb-ha(cm)hbhaQ1 =Q2=Q3=Q4=Q5=Q6=注: A為濾柱斷面積；hb為最高測(cè)壓

49、管水位值；ha為最低測(cè)壓管水位值。2. 濾層反沖洗實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1） 將反沖洗流量變化情況，膨脹后砂層厚度填入下表2；2）以反沖洗強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，砂層膨脹度為縱坐標(biāo)，繪制實(shí)驗(yàn)曲線。表2濾層反沖洗強(qiáng)度與膨脹后厚度實(shí)驗(yàn)記錄表 反沖洗前濾層厚度 Lo=(cm )o反沖洗流量Q(mL/s)反沖洗強(qiáng)度Q/A(cm/s)膨脹后砂層厚度L(cm)砂層膨脹度e = L 一 L° %LQ仁Q2=Q3=Q4=Q5=Q6=六、思考題1濾層內(nèi)有空氣泡時(shí)對(duì)過(guò)濾、反沖洗有何影響?2.反沖洗強(qiáng)度為何不宜過(guò)大？實(shí)驗(yàn)六污泥比阻的測(cè)定實(shí)驗(yàn)主題詞：主要操作：1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 )通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握污泥比阻的測(cè)定方法。(2) 掌握用布

50、氏漏斗實(shí)驗(yàn)選擇混凝劑。(3 )掌握確定污泥的最佳混凝劑投加量。2 實(shí)驗(yàn)原理污泥比阻是表示污泥過(guò)濾特性的綜合性指標(biāo)，它的物理意義是：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的污泥在一定壓力下過(guò)濾時(shí)在單位過(guò)濾面積上的阻力。 求此值的作用是比較不同的污泥 (或同一污泥加入 不同量的混合劑后)的過(guò)濾性能。污泥比阻愈大，過(guò)濾性能愈差。過(guò)濾時(shí)濾液體積 V (mL )與推動(dòng)力p (過(guò)濾時(shí)的壓強(qiáng)降，g/cm2),過(guò)濾面積F (cm2), 過(guò)濾時(shí)間t ( s)成正比；而與過(guò)濾阻力 R (cm*s /mL),濾液黏度 讓g/(cm*s)成反比。V=(mL)(6-1)過(guò)濾阻力包括濾渣阻力 Rz和過(guò)濾隔層阻力 Rg構(gòu)成。而阻力只隨濾渣層的厚度增加而增 大，過(guò)濾速度則減少。因此將式(6-1)改寫(xiě)成微分形式。dV = pF(Rz