混凝实验

《水污染控制工程》（污水处理篇）实验实验二化学混凝一、实验目的影响混凝效果的因素有水温，pH值，混凝剂种类、加量以用搅拌速度和时间等。由于上述诸因素的影响的错综复杂，且非拘一格，所以混凝过程的优化工艺条件通常要用混凝试验来确定。衡量混凝主要指标是出水浊度和主要污染因子浓度。实验方案技术及数据处理常用优选法和正交设计等数理统计法。本实验的目的，在于使学生掌握进行混凝实验的基本技能（包括混凝剂品种的筛选，以及与待处理废水相适应的pH值和混凝剂加量的确定等），并对实验数据作正确的处理和分析。二、实验原理化学混凝法通常用来除去废水中的胶体污染物和细微悬浮物。所谓化学混凝，是指在废水中投加化学剂来破坏胶体及细微悬浮物颗粒在水中形成的稳定分散体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后再用重力沉降，过滤，气浮等方法予以分度的单元过程。这一过程包括凝聚和絮聚两个步骤，二者统称为混凝。具体地说，凝聚是指在化学药剂作用下使胶体和细微悬浮物脱稳，并在布朗运动作用下，聚集为微絮粒的过程，而絮凝则是指为絮粒在水流紊动作用下，成为絮凝体的过程。根据混凝过程的GT值要求，在药剂与废水的混合阶段，对搅拌速度和搅拌时间的要求是高速短时；而在反应阶段则要求低速长时。两个阶段的搅拌转速n(r，p，m）和搅拌时间T由GT=104-105通过计算确定。一般水处理中，混合阶段的G值约为500-1000秒-1，混合时间为10-30秒，一般不超过2分钟，在反应阶段，G值约为10-100秒-1，停留时间一般为15-30分钟。三、实验设备及仪器1、无极调速六联搅拌机一台；2、721型分光光度计；3、pH计或精密pH试纸；4、温度计；5、50mL注射器；6、秒表；7、量筒；8、1000mL烧杯，250mL烧杯；9、移液管；10、混凝剂：10g/LFeCl3，10g/L聚合氯化铝；11、10%盐酸，10%氢氧化钠。四、实验步骤（一）最佳投药量实验步骤1、测定原水温度、浊度及pH值。用量筒量取1000mL水样放于1000mL烧杯中，每组取6个水样，分成两组，其中一组投加三氯化铁，另一组投加聚合氯化铝。2、将第一组6个水样置于搅拌器上，分别设定投药量为10、20、40、60、89、100mg，用移液管移取浓度为10g/L的药液依次投入各水样杯中。3、投药后迅速启动搅拌机，第一档转速控制在300转/分，1分钟后转至第二档，即慢转速阶段，时间20-30分钟，在慢速搅拌阶段一次改变：120转/分（10分钟）、80转/分（10分钟）。搅拌过程中观察并记录矾花形成的时间。4、搅拌完成后停机，将水样杯取出置一旁静沉15分钟以上，并观察矾花形成沉淀的情况，待沉淀30分钟后，用注射器吸取杯中清液放入250mL烧杯中，分别测定其pH值、浊度，并作记录。5、完成第一组水样后，按同样步骤，用第二种药剂做第二组实验。（二）最佳pH值实验步骤1、取6个1000mL烧杯分别放入1000mL原水样，置于实验搅拌器的平台上。2、确定原水特征（包括原水浊度、pH值、温度）。本实验所用原水和最佳投药量实验相同。3、调整原水样pH值，用10%HCl或10%NaOH调整至各杯水样的pH至分别为2.5、4.0、5.5、7.0、8.5、10.0，记录所用酸碱的投加量。4、用移液管向各烧杯中加入相同量的混凝剂。（投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最佳投药量而确定）5、启动搅拌器，快速搅拌1分钟，转速约300转/分，然后同（一）。6、关闭搅拌机，将水样取出置一旁静沉30分钟后，用注射器针筒抽出烧杯的上清液（共3次约100mL）放入250mL烧杯中，分别测定其浊度并作记录。五、实验记录六、实验结果整理1、以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘制浊度与药剂投加量关系曲线，并从图中求出最佳混凝剂投加量。2、以沉淀水浊度为纵坐标，水样pH值为横坐标绘出浊度与pH值关系曲线，从图上求出所投加混凝剂的混凝最佳pH值及其范围。3、结果讨论及误差分析。七、讨论题实验一混凝沉淀实验一、实验目的1、要求认识几种混凝剂，掌握其配制方法；2、观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解。二、实验原理水中粒径小的悬浮物以及胶体物质，由于微粒的布朗运动，胶体颗粒间的静电斥力和胶体表面的水化作用，致使水中这种含浊状态稳定。向水中投加混凝剂后，由于如下原因：①能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的δ电位，实现胶粒“脱稳”；②发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用；③网捕作用，从而达到颗粒的凝聚。三、实验设备及药品按每4人一组配置数量如下：1、设备⑴1000mL量筒，2个；⑵1000mL烧杯，6个；⑶100mL烧杯，2个；⑷l0mL移液管，2个；⑸2mL移液管，1个；⑹医用针筒，1个；⑺洗耳球，1个；⑻2100P浊度仪，1台；⑼ZR4-6混凝搅拌器，1台；⑽pH计，1台。⑾温度计，1根。2、药品⑴Al2(SO4)3⑵FeCl3四、实验方法1、方法一混凝搅拌器变速混凝实验实验步骤如下：(1)认真了解ZR4--6型混凝搅拌器的使用方法。(2)用1000ml量筒取6个水样至6个1000mL烧杯中。注意：所取水样要搅拌均匀，要一次量取，以尽量减少取样浓度上的误差。(3)按10、20、30、40、50、60、70、80mg／L的量将Al2(SO4)3或FeCl3依次加入各水样中。(4)将第一组水样置于ZR4--6型混凝搅拌器下。(搅拌时间和程序已按说明书预先设定好)与此同时，按计算好的投药量，用移液管分别移取不同体积的混凝剂逐个加到加药试管中。(5)开动机器，在搅拌器第一次自动加药后，用蒸馏水冲洗加药试管2次。(6)搅拌器以500r/min的速度搅拌30s，150r/min的速度搅拌5min，80r/min的速度搅拌10min。(7)搅拌过程中，注意观察并记录“矾花”形成的过程，“矾花”形成的快慢、外观、大小、密实程度、下沉快慢等。(8)搅拌过程完成后，搅拌器自动停机，水样静沉15min，继续观察并记录“矾花”沉淀的过程，记入表1—1—2内。(9)静沉15min后，用医用针筒在6个水样中依次取出约20mL的上清液，置于浊度仪的水样瓶中，用浊度仪测出其剩余浊度，记入表1—1—1内。(10)以投药量为横座标，以剩余浊度为纵座标，绘制混凝曲线图。根据6个水样所测得的剩余浊度值，以及对水样混凝沉淀观察记录的分析，从混凝曲线图对最佳投药量所在区间作出判断，缩小实验范围(加药量范围)，重新设定(第二组)实验的最大和最小投药量值a和b以及a、b之间的X1、X2、X3、X4值，重复以上实验。⑾根据6个水样所测得的剩余浊度值，绘制出第二个混凝曲线图，从混凝曲线图对最佳投药量作出判断。2、方法二手动混凝搅拌实验⑴将混合均匀的水样注入6个1000ml量筒满至刻度。⑵按10、20、30、40、50、60、70、80mg／L的量将Al2(SO4)3或FeCl3依次加入各水样中。⑶用混合器上下混合10次，使水与药剂充分混合。⑷用清洁的搅拌捧在量筒中快搅lmin，慢搅2min。记录时间。⑸水样在静止沉淀20min内，需仔细观察如下内容：①形成绒粒的快慢②绒粒之间水的透明程度③绒粒大小和下沉快慢⑹静沉20min后，用医用针筒在6个水样中依次取出约20mL的上清液，置于浊度仪的水样瓶中，用浊度仪测出其剩余浊度，记入表1—1—1内。⑺按以上操作方法分别做出Al2(SO4)3或FeCl3最佳投药量的2组实验。⑻列表计算，并绘制出混凝曲线图，见图1—1—1。从混凝曲线图对最佳投药量作出判断。五、实验结果分析1、根据混凝曲线图确定混凝药剂的最佳投药量和最佳适用范围。2、总结分析各种混凝剂的特点、适用条件、主要优缺点。3、在混凝实验中应注意哪些操作方法，对混凝效果有什么影响。六、注意事项1、加药的药液量少时，要掺点蒸馏水摇匀，以免沾在试管上的药液过多，影响投药量的精确度。2、移取烧杯中的沉淀水上清液时，要用相同的条件取上清液，不要把沉下去的矾花搅起来。七、实验结果与讨论1、根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝效果的几个主要因素。2、为什么投药量最大时，混凝效果不一定好?