1、张志军、 李英柳常州大学 安全与环境工程学院14:32水处理实验技术水处理实验技术实验1.过滤与反冲洗实验q 一、实验目的q 二、实验原理q 三、实验装置、设备q 四、实验步骤过滤技术过滤技术过滤技术选择和利用多孔的过滤介质（滤料截面）使水中的杂 质得到分离的 固液分离过程。 常与混凝、沉淀结合 使用，不仅能有效地降低水的浊度，且能去除某些有机物和细菌、病毒。生活饮用水处理和作为工业水处理的预处理过程。 膜分离技术膜滤料分 离微孔塑料陶瓷无烟煤砂过滤技术过滤技术 (一) 实验内容 1、清洁砂层 过滤水头损失实验 2、滤层反冲洗实验（二）实验目的 1、掌握清洁砂层过滤时水头损失计算方法和 水头损
2、失变化规律； 2、掌握反冲洗滤层时水头损失计算 方法。一、实验内容与目的一、实验内容与目的1、过滤是具有孔隙的物料层截留水中杂质从而使水得到澄清的工艺过程。当滤速不高，清洁滤层中水流属层流时，水头损失与滤速成正比，两者成直线关系；当滤速较高时,即水头损失增长率超过滤速增长率。2、为了保证滤后水质和过滤滤速，当过滤一段时间后，需要对滤层进行反冲洗，使滤料层在短时间内恢复工作能力。为了保证滤后水质和过滤滤速，当过滤一段时间后，需要对滤层进行反冲洗，使滤料层在短时间内恢复工作能力。反冲洗开始时承托层、滤料层未完全膨胀，相当于滤池处于反向过滤状态，当反冲洗进度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。根
3、据滤料层膨胀前后的厚度便可求出膨胀度（率）。 二、实验原理 三、实验装置、设备1、过滤装置 2、实验设备及器皿：过滤柱：有机玻璃d=100mm L=2000mm 一根测压板、测压管 一套筛子 孔径0.2-2mm，中间不少于4档 1组托盘天平(500g/0.1g)、烘箱、量筒、容量瓶、比重瓶、干燥器、钢尺、温度计等四、实验步骤 q1、清洁砂层过滤水头损失实验q2、滤层反冲洗实验1、清洁砂层过滤水头损失实验、清洁砂层过滤水头损失实验2、滤层反冲洗实验、滤层反冲洗实验实验2.混凝实验q一、实验目的q二、实验原理q三、实验装置、设备及材料q四、实验内容及步骤1、通过实验了解电气浮工艺原理，加深对混凝电
4、气浮工艺处理废水的理解；2、学会选择和确定最佳混凝电气浮工艺条件的基本方法；3、了解影响混凝过程的相关因素：电流和混凝剂投加量。实验目的实验目的q 电气浮是通过电解产生微气泡从而达到固液分离的目的，由于电极产生的微气泡的直径仅2050um(加入表面活性剂时可以小于20um)远远小于常规压力溶气气浮的微气泡的粒径(约80100um)，因此在工业应用中有一定的前景。电气浮根据电极的情况，可以分为可溶性电极和不溶性电极两种，可溶性电极常用铁电极或铝电极作阳极，电解时产生铁离子或铝离子起混凝剂的作用，阴极产生的氢气微气泡起气浮分离作用，常称为电絮凝；不溶性电极常使用铂、钛、石墨等惰性电极，电解时阳极产
5、生氧化性很强的O或Cl及氧气微气泡，阴极产生氢气微气泡，具有氧化还原及气浮分离作用，并在前道工艺单元中进行混凝或直接在电气浮中加入混凝剂从而产生絮体并在气浮池中进行分离。 实验原理实验装置、设备及材料 1、设备 混凝电气浮试验装置、721分光光度计、直流稳压电源、秒表 2、器皿 烧杯 量筒 注射针筒 50 ml 锥形瓶 温度计 移液管3、试剂 PAC 5g/L 分散红染料 5g/L 实验内容及步骤 q 1.配制40 mg/L染料废水，用分光光度计测定最大吸收波长；q 2. 取1L水样四杯，用NaCl调节电导率，加入5 g/L PAC 8ml，分别按电流强度lA、2A、3A、4A进行电解5分钟，
6、每1分钟取样一次；q 3.取1L水样四杯，用NaCl调节电导率，分别加入5g/L PAC：0ml、 8ml、16ml、24ml，按电流强度2A进行电解5分钟，每1分钟取样一次；q 4.所有取样静置后，用分光光度计在最大吸收波长下测定吸光率，与原水吸光率比值即为脱色率。实验结果处理实验结果处理实验结果处理实验结果处理实验实验3.混凝实验混凝实验q 一、实验目的q 二、实验原理q 三、实验装置、设备及材料q 四、实验内容及步骤1、通过实验观察混凝现象，加深对混凝理论的理解；2、学会选择和确定最佳混凝工艺条件的基本方法；3、了解影响混凝过程的相关因素。实验目的实验目的 天然水体中存在大量悬浮物，悬浮
7、物的形态是不同的，大颗粒悬浮物可在自身重力作用下沉降；另一种是胶体颗粒，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。因为水中胶体颗粒微小、主要是带负电的粘土颗粒，胶粒间存在着静电斥力、胶粒的布朗运动、胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性。因此可在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，并提供胶粒碰撞的动能，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去。 消除或降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 。直径较大且较密的矾花容易下沉，自投加混凝剂直至形成矾花的过程叫混凝。 实验原理实验装置、
8、设备及材料 1、设备 混凝试验搅拌器、浊度计、酸度计、磁力搅拌器 2、器皿 烧杯 量筒 注射针筒 50 ml 锥形瓶 温度计 移液管3、试剂 盐酸 10% FeCl3溶液 10g/L NaOH溶液 10% 聚合氯化铝溶液 10g/L 硫酸铝溶液 10g/L 实验内容及步骤 1、最佳投药量实验步骤 2、最佳pH值实验步骤 1、最佳投药量实验步骤 水样中加入水样中加入FeCl3后形成的矾花后形成的矾花 未加混凝剂的原水未加混凝剂的原水 1、最佳投药量实验步骤、最佳投药量实验步骤加入聚铝前后沉淀加入聚铝前后沉淀10分钟的对比分钟的对比2、最佳、最佳pH值实验步骤值实验步骤实验结果处理实验结果处理实验
9、结果处理实验结果处理实验实验4.活性炭吸附实验活性炭吸附实验u 2. 2. 试验装置与设备试验装置与设备u 1. 1. 试验目的与原理试验目的与原理u 4. 4. 试验结果与分析试验结果与分析u 3. 3. 试验步骤试验步骤实验验目的实验验目的加深理解吸加深理解吸附的基本原附的基本原理理 试验目的试验目的掌握活性炭掌握活性炭吸附公式中吸附公式中常数的确定常数的确定方法方法 实验原理 化学吸附化学吸附综合吸附综合吸附物理吸附物理吸附靠分子间力产生靠分子间力产生的吸附，可吸附的吸附，可吸附多种吸附质，形多种吸附质，形成多分子吸附层。成多分子吸附层。吸附吸附解吸是可解吸是可逆过程，在低温逆过程，在低
10、温下就能吸附下就能吸附由化学键力引起由化学键力引起的吸附，吸能形的吸附，吸能形成单分子吸附层成单分子吸附层，并具有选择性，并具有选择性，同时是不可逆，同时是不可逆性性二种吸附往往是二种吸附往往是相伴发生，不能相伴发生，不能严格分开，是几严格分开，是几种吸附综合作用种吸附综合作用的结果，可存在的结果，可存在以某种吸附为主以某种吸附为主重要定义1.吸附平衡：当吸附质的吸附速率当吸附质的吸附速率=解吸速率（即解吸速率（即V吸附吸附=V解吸解吸），即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质在，即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的浓度溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变时
11、，即达与在吸附剂表面上的浓度都不再变时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度C叫平衡浓度。叫平衡浓度。2.2.吸附量吸附量如果在一定压力和温度条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为x毫克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量，即吸附容量可按下式计算: q=x / m3.吸附等温线 在一定T下，q随平衡浓度C变化的曲线（q=f(C)）叫吸附等温线。用数学公式描述则叫吸附等温式。4.吸附等温式（三种） 朗谬尔公式 表示I型吸附等温线的有费兰德利希公式 表示II型吸附等温线的有BET公式重要定义Fruendlich表达式 ：式中：吸附容量(mg/g)；K
12、与吸附比表面积、温度有关的系数；n与温度有关的常数，n1；C吸附平衡时的溶液浓度(mg/L)。neKCq1重要定义重要定义为图解求常数K，n，上式转化为：式中：C0水中被吸附物质原始浓度(mg/L)； C被吸附物质的平衡浓度(mg/L)； m活性炭投加量(g/L)。CnKmCCqelg1lg)(lglg0Company Logo试验装置试验装置Company Logo实验步骤实验步骤画出标准曲线 1 配置配置10mg/L的亚甲兰溶液。的亚甲兰溶液。 2 用分光光度计得出吸收与波长的关系。用分光光度计得出吸收与波长的关系。 3 确定产生最大吸收时的波长确定产生最大吸收时的波长(给出最大吸收波长给
13、出最大吸收波长660nm) 4 将将1准备的亚甲兰稀释，取准备的亚甲兰稀释，取0ml、2ml、6ml、10ml、14ml、18ml、22ml的的10mg/L亚甲兰，用比色管定容到亚甲兰，用比色管定容到25ml，用分光光度计从，用分光光度计从3所得波长测得吸光度。所得波长测得吸光度。 5 画出吸收量与亚甲兰浓度（克分子画出吸收量与亚甲兰浓度（克分子/升）的关系曲线，即标准曲线。升）的关系曲线，即标准曲线。Company Logo吸附等温线间歇式吸附实验步骤1 将活性炭粉末，用蒸馏水洗去细粉，并在将活性炭粉末，用蒸馏水洗去细粉，并在105温度下烘至恒重。温度下烘至恒重。2 在三角玻璃瓶中，装入以下
14、重量的已准备好的活性炭粉末：在三角玻璃瓶中，装入以下重量的已准备好的活性炭粉末：0、10、20、40、60、80、100、120毫克。毫克。3 准备浓度为准备浓度为100mg/L的亚甲兰溶液一升。的亚甲兰溶液一升。4 在三角烧瓶各注入在三角烧瓶各注入100毫升毫升100mg/L的亚甲兰溶液。的亚甲兰溶液。5 将锥性瓶置于恒温振荡器上震动将锥性瓶置于恒温振荡器上震动1小时，然后用静沉法或滤纸过滤法移小时，然后用静沉法或滤纸过滤法移除活性炭。除活性炭。6 测定每个瓶中溶液的吸收量，并用标准图交换为浓度单位。测定每个瓶中溶液的吸收量，并用标准图交换为浓度单位。7 计算每个瓶中转移到活性炭表面上的亚甲
15、兰的量，以克分子（活性炭）计算每个瓶中转移到活性炭表面上的亚甲兰的量，以克分子（活性炭）表示。表示。实验步骤实验步骤Company Logo实验结果与分析实验结果与分析吸附等温线1）根据测定数据绘制吸附等温线）根据测定数据绘制吸附等温线2）确定常数）确定常数K、n3)讨论实验数据与吸附等温线的关系讨论实验数据与吸附等温线的关系Company Logo试验结果讨论试验结果讨论1 活性碳投加量对于吸附平衡浓度的测定有什活性碳投加量对于吸附平衡浓度的测定有什么影响，该如何控制？么影响，该如何控制？2 实验结果受哪些因素影响较大，如何控制？实验结果受哪些因素影响较大，如何控制？1 1、通过沉淀实验，熟
16、悉沉淀类型及各自特点；、通过沉淀实验，熟悉沉淀类型及各自特点；2 2、掌握沉淀曲线测试与绘制方法。、掌握沉淀曲线测试与绘制方法。 浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合StokesStokes公式。公式。 悬浮物浓度不太高，一般在悬浮物浓度不太高，一般在600700mg/L600700mg/L以下的絮状颗粒的沉淀属以下的絮状颗粒的沉淀属于絮凝沉淀，沉淀过程中由于颗粒相互碰撞，凝聚变大，沉速不断加大。于絮凝沉淀，沉淀过程中由于颗粒相互碰
17、撞，凝聚变大，沉速不断加大。 浓度较大的高浓度水，颗粒的下沉均表现为浑浊液面的整体下沉。浓度较大的高浓度水，颗粒的下沉均表现为浑浊液面的整体下沉。此时颗粒间的相对位置不变，颗粒下沉速度即为浑液面等速下沉速度。此时颗粒间的相对位置不变，颗粒下沉速度即为浑液面等速下沉速度。 为了能真实地反映客观实际状态，沉淀柱直径一般要为了能真实地反映客观实际状态，沉淀柱直径一般要200mm200mm，而且柱内还，而且柱内还应装有慢速搅拌装置，以消除器壁效应和模拟沉淀池内刮泥机的作用。应装有慢速搅拌装置，以消除器壁效应和模拟沉淀池内刮泥机的作用。实验目的实验目的实验原理实验原理实验实验5.自由沉淀实验自由沉淀实验
18、 沉 降 塔至沉降塔至地沟溢流DN40水 泵至地D N 1 5沉 降 塔D N 1 5DN20低 位 水 箱DN20搅流回拌沟实验设备及材料自由沉淀实验流程图自由沉淀实验流程图有机玻璃沉淀柱有机玻璃沉淀柱内径内径D D200mm200mm高高H=2000mmH=2000mm自由沉淀实验装置自由沉淀实验装置有机玻璃沉淀柱有机玻璃沉淀柱内径内径D200mm高高H=2000mm悬浮物测定方法：悬浮物测定方法：（1）定量滤纸恒重）定量滤纸恒重W1；（2）抽滤水样后的滤纸）抽滤水样后的滤纸恒重恒重W2；（3）采样体积）采样体积V；（4）悬浮物浓度）悬浮物浓度C。 VWWVWC12悬浮物定量分析装置：悬浮
19、物定量分析装置：电子天平、定量滤纸、电子天平、定量滤纸、称量瓶、烘箱、抽滤装称量瓶、烘箱、抽滤装置、干燥器等；置、干燥器等；抽滤装置图 抽气泵干燥塔布氏漏斗抽滤瓶悬浮物定量分析悬浮物定量分析1、检查实验流程；、检查实验流程；2、准备预测水样；、准备预测水样；3、关闭沉淀柱进水阀、关闭沉淀柱进水阀、排空阀；排空阀；4、开启水泵出水阀、回、开启水泵出水阀、回流阀和柱溢流阀；流阀和柱溢流阀；实验方法与操作5、开启水泵，通过、开启水泵，通过回流搅拌水样；回流搅拌水样；6、待水样搅匀后取、待水样搅匀后取样测定原水悬浮物浓样测定原水悬浮物浓度度SS0值；值；SS0实验方法与操作7、关闭回流阀，同时、关闭回
20、流阀，同时打开沉淀柱进水阀，打开沉淀柱进水阀，调节开度，保证匀速调节开度，保证匀速进水；进水；实验方法与操作8、当水位达到溢流孔时，关闭进、当水位达到溢流孔时，关闭进水阀，同时记录沉淀开始时间；水阀，同时记录沉淀开始时间；实验方法与操作9、当达到相应的沉淀时间、当达到相应的沉淀时间时，在采样口取样，并测定时，在采样口取样，并测定水样悬浮物浓度；水样悬浮物浓度；0，5，10，20，30，60 min实验方法与操作实验数据记录与处理实验数据记录与处理实验数据记录与处理1、以沉淀时间、以沉淀时间t为横坐标，以去除率为横坐标，以去除率E为纵坐标，绘制不同有为纵坐标，绘制不同有效水深的效水深的Et关系曲
21、线关系曲线2、以沉淀速度、以沉淀速度u为横坐标，以去除率为横坐标，以去除率E为纵坐标，绘制不同沉为纵坐标，绘制不同沉淀时间的淀时间的Eu曲线。曲线。实验实验6.染料废水处理染料废水处理 综合实验综合实验 通过对给水、排水基本实验的操作，对常用水处理工艺已有一定了解与掌握。给定教师配制的染料废水，通过对水质相关指标的测定，根据出水要求，自行设计实验方案，要求处理工艺中至少含两个水处理单元。并根据实验结果分析，评价处理方案的合理性。综合水处理实验任务书综合水处理实验任务书实验目的实验目的1掌握选择水处理工艺的基本原则。掌握选择水处理工艺的基本原则。2通过实验，学会合理设计实验方案、实施方案，学会实
22、验数据的综合处理并验证评价处理方案的合理性。通过实验，学会合理设计实验方案、实施方案，学会实验数据的综合处理并验证评价处理方案的合理性。3熟悉水质检测分析方法和了解相关水质指标。熟悉水质检测分析方法和了解相关水质指标。二、实验内容和要求二、实验内容和要求1根据所提供的原水水质特点和出水要求，确定水质检测指标。根据所提供的原水水质特点和出水要求，确定水质检测指标。2选择合理的水处理工艺流程，设计实验方案。要求工艺中含两个以上处理方法单元。选择合理的水处理工艺流程，设计实验方案。要求工艺中含两个以上处理方法单元。3根据实验方案，进行实验，分析各处理单元处理效果，对实验结果进行分析。根据实验方案，进
23、行实验，分析各处理单元处理效果，对实验结果进行分析。三、实验实施方法步骤三、实验实施方法步骤1. 了解原水水质，实验装置条件和实验要求；了解原水水质，实验装置条件和实验要求；2. 查阅有关资料，了解相关理论知识，以实验组为单位初步选择工艺流程，设计实验方案；查阅有关资料，了解相关理论知识，以实验组为单位初步选择工艺流程，设计实验方案；3. 将本组选择的实验方案经与指导老师讨论修订后，确定各实验参数，并预约实验时间。将本组选择的实验方案经与指导老师讨论修订后，确定各实验参数，并预约实验时间。4. 实施实验方案，按要求测定各类实验参数（包括流程中各单元的运行参数、进出水水质指标等）；实施实验方案，
24、按要求测定各类实验参数（包括流程中各单元的运行参数、进出水水质指标等）；5. 根据实验结果，撰写实验总结。根据实验结果，撰写实验总结。四、综合实验总结报告内容要求四、综合实验总结报告内容要求1. 实验目的、要求实验目的、要求2. 实验装置和条件实验装置和条件3. 实验方案及相关理论原理。实验方案及相关理论原理。4. 实验步骤、工艺流程、水质指标检测方法等实验步骤、工艺流程、水质指标检测方法等5. 实验原始数据及结果分析实验原始数据及结果分析6. 实验小结实验小结7. 参考资料参考资料各组实验任务安排表各组实验任务安排表 染料废水由教师配制待用：亚甲基蓝染料废水（浓度2mol/L） 处理工艺流程一处理工艺流程一处理工艺流程二处理工艺流程二处理工艺流程三处理工艺流程三实验装置实物图实验装置实物图1实验装置实物图实验装置实物图2实验装置实物图实验装置实物图3谢谢 谢！谢！
