实验四 动态混凝实验
一、实验目的
(1)通过模型的模拟试验，进一步了解动态混凝装置的构造及工作原理。
(2)掌握动态混凝装置的运行操作方法。
(3)了解动态混凝装置运行的影响因素。
二、实验原理
实验流程图：
pH调解液箱 混凝液箱
↓ ↓
计量泵 计量泵
↓ ↓
原水 → 中和池 → 絮凝反应池 → 斜板沉淀池 → 后水箱 → 出水
中和池的作用主要是调节水中的pH值，使之在絮凝时达到最佳混凝状态。絮凝反应池的作用是通过添加混凝剂及助凝剂是水中难以沉淀的胶体颗粒相互接触，长大至能自然沉淀的程度。斜板沉淀池是由与水平面成一定角度(一般60’左右)的众多斜板放置于沉淀池中构成的，其中的水流方向从下向上流动或从上向下或水平方向流动，颗粒则沉淀于斜板底部，当颗粒累积到一定程度时，便自动滑下。
斜板沉淀池在不改变有效容积的情况下，可以增加沉淀面积，提高颗粒的去除效率，将板与水平面搁置到一定角度放置有利于排泥，因而斜板沉淀池在生产实践中有较高的应用价值。
按照斜板沉淀池中的水流方向，斜板沉淀池可分为以下四种类型。
1．异向流斜板沉淀池
水流方向与污泥沉降方向不同，水流向上流动，污泥向下滑，异向流斜板沉淀池是最为常用的方法之一。
2．同向流斜板沉淀池
水流方向与污泥沉降方向相同，与异向流相比，同向流斜板沉淀池由于水流方向与沉降方向相同，因而有利于污泥的下滑，但其结构较复杂，应用不多。
3．横向流斜板沉淀池
斜板沉淀池在长度方向布置其斜板，水流沿池长方向横向流过，沉淀物沿斜板滑落，其沉淀过程与平流式沉淀池类似。
4．双向流斜板沉淀池
在沉淀池中，既有同向流斜板又有异向流斜板组合而成的斜板沉淀池。
斜板沉淀池的构造及工作原理见图1。
斜板沉淀池一般由清水区(集水分流)、斜板区、配水区、积沉区几个部分组成，在工艺方面有以下特征：①沉淀效率离；②停留时间短；③占地面积省；④建设费用较高。
本实验采用了异向流斜板沉淀模型装置。
实验在进行时，首先开启水泵，原水先流入中和池，在搅拌的同时用计量泵向里面加入相应的酸或碱进行中和；之后进入絮凝池，在搅拌的同时用计量泵向里面加入相应的混凝剂进行絮凝反应；最后进入斜板沉淀池底部中间的穿孔配水管，然后上向流穿过一组斜板到达沉淀池上部的清水区，污泥在斜板上沉积，最后滑下池底，由穿孔排泥管定期排放，而清水则在沉淀池顶部的穿孔集水槽汇集，然后由出水管输出。
三、实验设备及仪器
(1)动态混凝装置模型；
(2)水泵(3台)；
(3)浊度计(1台)；
(4)酸度计(1台)；
(5)计量泵(2台)；
(6)温度计(1支)；
(7)烧杯(200m1 3—5支)。
四、实验用试剂
混凝剂：聚合氯化铝
五、实验操作步骤：
1、用清水注满沉淀池，检查是否漏水，水泵与阀门等是否正常完好。
2、配制水样（浊度：60F.T.U），开V1，按进水电磁阀、打开水箱搅拌机。
3、按顺序配制水样浊度，选定最佳混凝剂及其最佳加药量和最佳PH值。计算出用最佳投药量及最佳pH值混凝所需的加药量，调节好计量泵。
4、一切正常后，测量原水的PH、温度、浊度，并记录表1中。
5、水样的中和及絮凝
开V6、V7,启动泵1、中和搅拌机、PH调节箱的计量泵，调节水样PH。待中和池中的水充至3/4时，开V8、V9,启动泵2、絮凝池搅拌机、混凝液箱的计量泵。
6、斜板过滤
待混凝搅拌池水充至3/4时，开V15。水经处理后流入后水箱，后水箱满后打开V5,使水自然排出。
7、清浊排污
开V1、V6、V7、V8、V9、V14、V11、V15,按顺序启动泵1、泵2、泵3，使所有水箱和池底都充满水。之后关闭V1、V6、V7、V8、V9、V14、V11、V15及泵。开V12、V13、V14、V10、V4、V5
注意事项：
1、泵1、泵2、泵3的流量要一致！（80L/h）
2、泵流量：最大（70ml/min)
六、实验数据及结果整理
1、根据测得的进出水浊度计算去除率。
2、将实验中测得的各个技术指标填人表1中。
七、思考题：
1. 斜板沉淀池与其他沉淀池相比较有什么样的优点?
2.该实验模型只起到模拟的作用，如果改进此模型使之有很好的实验效果，你认为该采取哪些措施？
． 实验十三 加压溶气气浮实验
一、实验目的
(1)通过实验掌握气浮的原理及影响因素。
(2)通过实验模型的运行，掌握回流式加压溶气气浮装置的工艺流程。
二、实验原理
气浮是固液分离或液液分离的一种技术。它是指人为采取某种方式产生大量的微小气泡，使气泡与水中一些杂质物质微粒相吸附形成相对密度比水轻的气浮体，气浮体在水浮力的作用下，上浮到水面而形成浮渣，进而达到杂质与水分离的目的。
气浮法处理工艺的建立主要根据水中杂质颗拉的性质，经过研究发现，水中的杂质有些是亲水性的(极性的)，而有一些是疏水性的(非极性的)。亲水性的杂质不易被气泡吸附，即使能够吸附形成气浮体也不牢固；而疏水性的杂质易于被气泡所吸附，形成牢固而稳定的气粒气浮体。由物理化学知识我们知道，液、气、粒构成的三相混合液中·，存在着体系自由能W，且体系界面自由能有着力图减至最小的趋势，在气浮处理工艺中，微粒与气泡粘附的推动力就是界面自由能的降低值ΔW，ΔW越大，推动力越大，越易气浮处理，反之，则相反。体系界面自由能降低值可由下式来表示，即
其中，σl,2，σ2，3，，σ1,3同前；?为润湿接触角，即通过三相界面交线作水、粒界面张力 (σ1,3)作用线和水、气界面张力(σl，2)作用线，两个作用线的交角。通常亲水性杂质(?<90°)疏水性杂质?>90°。
由式(3)很容易得知，若当润湿接触角?→0°时，则(1→cos?)→0，ΔW就小，这种物质不能用气浮法去除；若当物质润湿接触角?→180°时，则(1→cos?)→2，ΔW就大，这种物质就属与气泡粘附，宜于用气浮去除。
气浮法的处理对象主要是水中相对密度比1小或与1接近的污染物质，它通常用于净化生活污水、炼油废水、造纸废水、印染废水、化工废水等，也可用于给水处理。影响气浮处理效果的因素主要有以下几点：
①气泡的尺寸及气泡的均匀程度。
②气泡的稳定性。
③界面电现象影响。
④影响气浮处理的干扰物质。
气浮处理工艺可分为电解气浮法、散气气浮法和溶气气浮法。其中，溶气气浮法可分为溶气真空气浮法和加压溶气气浮法。加压溶气气浮法是当今应用最广泛气浮工艺，有三种基本流程：全溶气流程、部分溶气流程和回流加压溶气流程。加压溶气气浮指的是，使空气在加压的条件下溶解在水中，在常压下，将水中过饱和的空气以微小气泡的形式释放出来。加压溶气气浮与其他气浮方法相比具有如下特点：
①水中空气溶解度大，能提供足够的微气泡，可满足不同要求的固液分离，确保去除效果。
②减压释放后所产生的气泡粒径小且均匀，在气浮池中上升速度较慢，对气浮池扰动较小。
③设备和流程比较简单，维护管理方便。
正因为加压溶气气浮工艺具有如上特点才能使它成为当今应用最广泛的一种气浮方法。其中回流加压溶气气浮装置通常由以下部分组成。
(1)空气供给及空气饱和设备
这部分的作用就是在一定的压力下，将供给的空气溶于水中，以提供废水处理所要求的溶气水。这一部分主要是由以下部分俎戍：①加压水泵：作用是提供压力水；②溶气罐：作用是使水与空气充分接触，加速空气溶解，并在其中形成溶气水；③空气供给设备：作用提供制造溶气水所需要的空气，该设备的形式主要取决于溶气方式，通常采用空压机为空气供给设备。
(2)溶气水减压释放设备
这一部分设备的作用是：将压力溶气水减压后迅速将溶于水中的空气以微小气泡的形式释放出来。在实际生产中常用的减压释放设备为减压阀和专用释放器等。
(3)气浮池
这部分设备的作用是使释放的微气泡与废水充分接触，并形成气浮体，完成水与杂质的分离过程。
(4)处理水回流装置
固流式加压溶气气浮系统的流程如图1所示
三、实验设备与仪器
(1)加压溶气气浮装置，如图2所示；
(2)空压机，水泵；
(3)转子流量计；
(4)止回阀，减压阀；
(5)废水水箱及回流水箱；
(6)搅拌器；
四、实验用废水
水样(自配造纸废水)
五、实验操作步骤
(1)向回流水箱及气浮池中注入清水至有效水深90％左右。
(2)将待处理废水样加入到废水水箱中，并测定原水中SS。
(3)打开空压机向溶气罐内压缩空气至0.3MPa左右(或压缩大约5％左右空气量)。
(4)打开水泵，向溶气罐内送入压力水，在0.3-0.4MPa压力下，将气体溶于水中，形成溶气水，此时，进水流量可控制在2—4L/min左右，进气流量可以为0.1—0.2L/min。
(5)待溶气罐中液位升至溶气罐中上部时，缓慢打开溶气罐底部出水阀，出水量与溶气罐压力水进水量相对应。
(6)经加压溶气的水在气浮池中释放并形成大量微小气时，再打开废水进水阀门，废水进水量可按4—6L/min控制。
(7)浮渣由排渣管排至下水道，处理水可排至下水道也可部分回流至回流水箱。
(8)测出水SS值。
六、实验敷据及结果整理
计算SS去除率E
E=（C0—C）/C0 X100％
式中· Co——废水SS值 (mg/L)；
C——处理水SS（ mg/L)。
七，思考题
(1) 简述气浮法的含义及原理。
(2)筒述加压溶气气浮装置的组成及各部分作用?
附：操作步骤：
一、启动空压机
二、充水：开V1、V2、V05，并V02、V3、V7、V5、V6，按电磁阀1。 当复 合水箱高水位时，关V05，按泵1，向气浮池充水，当水位达一半高度时，按急停按钮关泵，再次按电磁阀1，向复合水箱充水。
三、调节废水：污水箱中先后加入污水（混匀）及混凝剂。
四、关V9,开V4、V10、V03、V04,V3开一半，按泵1启动水泵.调V2及液体减压阀，使溶气罐进水，流量为180～250L/h，压力为0.3～0.4MPa，当液体充至溶气罐高度的一半时，开电磁阀2，调节气体稳压阀（0.25MPa）；通过V3、V2调节溶气罐水位稳定在1m。（停10分钟）按泵2调节V04,控制流量240～360L/h
五、启动气浮刮泥机，取水样
六、结束本实验，清污水箱，关水、电总阀。
注意：排水时，先开V5(溶气排气阀)，排掉罐内气体后才能打开V7(溶气排气阀)！！！之后再打开V6、V8、V02、V9。
第二篇：混凝实验指导书
《水污染控制工程实验指导书》
《混凝沉淀实验》
一、实验目的
(1)熟悉混凝操作，观察混凝现象，深入理解混凝机理。
(2)确定混凝剂的最佳投药量。
(3)计算反应过程的G值和GT值。
二、实验原理
水中的胶体颗粒，主要是带负电的黏土颗粒。胶体间的静电斥力，胶粒的布朗运动及胶 粒表面的水化作用，使得胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大。因此，胶体颗粒靠自然沉淀是不能除去的。向水中投加的混凝剂能提供大量的正离子，压缩胶团的扩散层使ζ电位降低，静电斥力减少。此时，布朗运动由稳定因素转变为不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚。水化胶中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性和较高的黏度，把这些分子排挤出去需要克服特殊的阻力，阻碍胶粒直接接触。有些水化膜的存在决定于双电层状态，投加混凝剂降低电动电位，有可能使水化作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒间起吸附架桥作用。
混凝是凝聚和絮凝的总称。向水中投加混凝剂，可以使胶体颗粒脱稳，脱稳后的胶粒后相互聚结形成微絮粒的过程，称为凝聚；微絮粒相互粘附聚集或通过高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结，而形成絮凝体的过程，称为絮凝。根据混凝过程的特点，混凝操作分为两个阶段，即混合阶段和絮凝阶段，两个阶段的操作要求明显不同。混合阶段的操作要求是快速（1min之内）和剧烈搅拌（速度梯度G在500~1000s-1），而絮凝反应阶段的操作要求是反应时间较长（15~30min），搅拌强度较小（速度梯度G为10～70s-1）， 一般Gt值应控制在104～105之间。
三、实验设备与试剂
(1) 无级调速六联混凝搅拌机。
(2) pH酸度计。
(3 )浊度计。
(4) 1ml，2ml，5ml，10ml, 移液管各1支。
(5) 200mL、500ml烧杯，1000ml量筒，吸耳球等。
(6)混凝剂为硫酸铝（AS）和聚合氯化铝（PAC），使用时分别配置成10g/L的溶液。
(7) 10％的NaOH溶液和l0％HCI溶液500mL各l瓶。
(8) 实验原水为高岭土悬浊液，进行混凝操作前将原水pH值调节至6-8之间。
四、实验步骤
(1)测定原水的浊度，将原水pH值调节至6-8之间。
（2）用1000mL量简量取6份水样至6个1000mL烧杯中， 将装有水样的烧杯放在搅拌器下，保持各烧杯中的搅拌器位置相同
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《水污染控制工程实验指导书》
(3)设定搅拌程序：首先是快速搅拌，时间为0.5min，搅拌器转速为200~300r/min；然后是缓慢搅拌，时间为15~30min，搅拌器转速为40~60r/min。
（4）用移液管依次量取六份不同剂量的混凝剂溶液，并添加到投药器中。
（5）启动搅拌程序，同时投加混凝剂，混凝操作开始。
（6）搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程、矾花大小、密实程度。
（7）混凝操作完成后，轻轻提升搅拌器，静置沉淀15min，并观察矾花沉淀情况。
(9)沉降完成后，从取样口分别取出各烧杯中的上清液，并测其浊度及相应的pH值。
(10)计算絮凝反应过程中的速度梯度G及GT值。
五、实验结果整理
(1)把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的水样蚀度及pH值记入表格。
(2)以沉淀后水样浊度为纵坐标，混凝剂加注最为横坐标，绘出浊度与投药量关系曲 线，并在图上求出最佳馄凝剂投加量。
(3)计算水样慢速搅拌过程的速度梯度G及GT值。分析其是否在合适范围。
(4)实验记录参考格式。
实验小组名单： 实验日期：
快速搅拌时间及转速：
慢速搅拌时间及转速：
混凝剂名称：
原水浊度：
原水pH值：
实验结果记录及整理表：
六、注意事项
(1)取水样时，所取水样要搅拌均匀，要一次量取以尽量减少所取水样浓度上的差别。
(3)沉淀完成后，移取烧杯中的上清液时，要在相同条件下移取，不要把沉下去的矾花搅起来。
七、思考题
（1）为什么最大投药量时，混凝效果不一定好?
（2）根据实验结果，分别采用AS和PAC作为混凝剂时，在相同投药量下，那种混凝剂的混凝效果更好？为什么？
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《水污染控制工程实验指导书》
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