环境工程专业---实验报告

颗粒自由沉淀实验一、实验目的1、过实验学习掌握颗粒自由沉淀的试验方法。

2、进一步了解和掌握自由沉淀的规律，根据实验结果绘制时间－沉淀率（t-E）、沉速－沉淀率（u-E）和C t/ C o~u的关系曲线。

二、实验原理沉淀是指从液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。

根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、沉淀絮凝、成层沉淀和压缩沉淀等4类。

本实验是研究探讨污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律。

实验用沉淀管进行。

设水深为h，在t时间内能沉到深度h颗粒的沉淀速度vh/t。

根据给定的时间t o计算出颗粒的沉速u o。

凡是沉淀速度等于或大于u0的颗粒在t0时就可以全部去除。

设原水中悬浮物浓度为C o则沉淀率＝(C o-C t)／C0³100%在时间t时能沉到深度h颗粒的沉淀速度u:u=(h³10)／(t³60) (mm／s)式中：C0——原水中所含悬浮物浓度，mg/lC1————经t时间后，污水中残存的悬浮物浓度，mg/l;h ——取样口高度cm;t ——取样时间，min。

三、实验步骤1、做好悬浮固体测定的准备工作。

将中速定量滤纸选好，放入托盘，调烘箱至105±1℃，将托盘放入105℃的烘箱烘45min, 取出后放入干燥器冷却30min，在1/10000天平上称重，以备过滤时用。

2、开沉淀管的阀门将软化淤泥和水注入沉淀管中曝气搅拌均匀。

3、时用100ml容量瓶取水样100ml (测得悬浮物浓度为C0)记下取样口高度，开动秒表。

开始记录沉淀时间。

4、时间为5、10、15、20、30、40、60 min时，在同一取样口分别取100 ml水样，测其悬浮物浓度为（C t）。

5、一次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后必须测量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时采用二者的平均值。

6、已称好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体，最后将带有滤渣的滤纸移入烘箱，重复实验步骤（1）的工作。

7、浮物固体浓度计算悬浮性固体浓度C mg/l={(W1-W2)³1000³1000}／v式中：W1——滤纸重；W2——滤纸＋悬浮性固体的重量；V ——水样体积，100 ml。

六、对结果的分析、讨论及改进设想1、根据不同沉淀时间的取样口距液面平均深度h和沉淀时间t、计算各种颗粒的沉淀速度ut和沉淀率E，并绘制t-E和u-E的关系曲线。

从上图可以看出随着沉淀时间的增长，沉淀效率不断增大，而自由沉速越来越小，可以得出时间与沉淀效率称成正比，与沉速成反比。

从u-E曲线可以看出沉淀效率与沉速成反比。

2、利用上述实验资料、计算不同时间t时，沉淀管内未被去处的悬浮物的百分比，即以颗粒沉速u为横坐标，以P为纵坐标、在普通格纸上绘制u－P关系曲线。

可以看出u-P成反比。

3、实验要注意的地方是每一次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后必须测量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时采用二者的平均值。

同时称滤纸的重量与滤纸与悬浮物的总重量必须迅速，不要另滤纸暴露在空气中，否则吸入空气中的水分影响实验准确度。

七、思考题1、自由沉淀中颗粒沉速与絮凝沉淀中颗粒沉速有区别吗？答：有区别。

自由沉淀和絮凝沉淀的沉淀条件不同，以致他们的沉速存在区别。

自由沉淀颗粒沉速：颗粒沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，此时对应的沉速。

絮凝沉淀颗粒沉速：颗粒在沉淀过程中，颗粒由于相互接触絮凝而改变其大小、形状、密度的沉淀，此时对应的沉速。

2、绘制自由沉降曲线的意义。

答：自由沉降曲线是反映水中悬浮颗粒的沉淀性能。

对于指定的沉淀时间t0可求得颗粒沉速u，沉速大于等于u的颗粒在t时可全部去处，而沉速u<u的颗粒则只有一部分去除。

其余的随水流流走。

通过实验绘制自由沉降曲线，可以了解颗粒自由沉淀的自由沉淀规律和特点，沉淀效果；其次，可以更加明白它与颗粒絮凝沉淀的区别；最后还可以理性认识颗粒自由沉淀的沉淀过程中沉淀时间-沉速-沉淀率之间的关系。

曝气充氧实验一、实验目的1、定曝气设备（扩散器）氧总转移系数Kla值。

2、深理解曝气充氧机理及影响因素。

3、解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法，评价氧转移效率EA和动力效率Ep。

二、实验原理根据氧转移基本方程式K La (cs-c)积分整理后可得氧总转移系数KLa=式中：KLa――氧总转移系数，L/h；t――曝气时间，h；cs――饱和溶解氧浓度；c0――曝气池内初始溶解氧浓度，本实验中t=0时，c=0；ct――曝气某时刻t时，池内液体溶解氧浓度，mg/L。

曝气是人为通过一些设备加速向水中传递氧的过程。

常用曝气设备分为机械曝气与鼓气曝气两大类，无论哪种曝气设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论。

实验是采用非稳态测试方法，即注满所需水后，将待曝气之水以亚硫酸钠为脱氧剂、氯化钴为催化剂脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高，液体中溶解氧的浓度c 是时间t 的函数，曝气后每隔一定时间t 取曝气水样，测定水中的溶解氧浓度，从而利用上式计算KLa 。

或以为纵坐标，以时间t 为横坐标，如下式所示在半对数坐标纸上绘图，所得直线斜率为。

曝气充氧装置示意图见右图 三、实验步骤（1）计算投药量。

脱氧剂采用结晶亚硫酸钠2Na 2SO 37H 2O+O 2→2Na 2SO 48.15150432722322==⋅O H SO Na O投药量=1.51.58g 式中，1.5为安全系数。

本实验投药量为1.5~2.5g 结晶亚硫酸钠。

将所称药剂用温水溶解、待用。

（2）关闭所有开关，向曝气池内注入清水（自来水）至1.9m 。

（3）用温水溶解的药由筒顶倒入，使其混合反应10min 后取水样测溶解氧(DO)。

（4）当水样脱氧至零后，开始正常曝气，曝气后15、10、15、20、25、30、40、50、60min 取样现场测定DO 值，直至DO 为95%的饱和值为止。

（曝气量为0.2~0.3m 3/h ）（5）同时计量空气流量（务必稳定）、温度、压力、水温等。

（6）水样的采集，用碘量法测定溶解氧，水样需采集到溶解氧瓶中。

采集水样时，要注意不使水样曝气或有气泡残存在采样瓶中，可用水样冲洗溶解氧瓶后，沿瓶壁直接倾注水样或用虹吸法将细管插入溶解瓶底部，注入水样至溢流出瓶容积的1/3~1/2左右。

（7）碘量法DO 的测定。

①溶解氧的固定。

用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入1mL 硫酸锰溶液，2mL 碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静止。

②析出碘。

轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL 硫酸。

小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min 。

③滴定。

吸取100.0mL 上述溶液于250mL 锥形瓶中，用硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL 淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠用量。

④溶解氧浓度的计算。

溶解氧(mg/L)=式中，M ――硫代硫酸钠溶液浓度，mol/L;V ――滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL 。

四、原始数据记录五、数据处理及结果计算计算：K la (20)= 计算氧转移率：EA=R20℃时的供氧量：)/(10)20(/28.0)20(28.0)20(33.1%216L mg h Qkg Q Q S ⨯==⨯= 式中：Q(20)——20℃时空气量，m3/h ——转子流量计上度数，m3/h ——标准状态时空气压力，latm ——标准状态时空气绝对温度，（37320）℃P ——实验条件下空气压力， T ——实验条件下空气绝对温度。

六、对结果的分析、讨论及改进设想1、可以看出，在30min以前的溶解氧不变，在30min后随着时间的增长，水中的溶解氧不断增加。

这是有影响氧转移速度的因素决定，其中包括气液之间的接触面积和接触时间2、上述数据可以看出1分钟时的氧的转移效率最高，这是因为当混合液中的氧的浓度为零时，由于具有最大的推动力，因此氧的转移率最大。

所以水样脱氧至零1分钟后的混合液中的氧的含量最少，以致氧的转移率最高。

3、实验的精度的关键是溶解氧的固定与各种药剂的加量、滴定硫代硫酸钠的用量。

滴定过程中要边滴定边摇晃，而且滴定速度不能太快，要准确地捉住滴定终点。

活性炭静态吸附实验一、实验目的1．通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能，并熟悉整个过程的操作。

2．掌握用间歇法、连续流法确定活性炭处理污水设计参数的方法。

二、实验原理活性炭吸附，就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。

活性炭在溶液中达到吸附平衡时，活性炭的吸附能力以吸附量q表示：q=V(C0-C)/M=X/M式中：q——活性炭吸附量，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量g/g；v——污水体积，L;C、C——分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g/l;X——被吸附物质重量，gM——活性炭投加量，g。

在温度一定的条件，活性炭吸附量随吸附物质平衡浓度的提高而提高，两者之间的变化曲线称为吸附等温线，通常用费兰德利希经验公式加以表达：q=k*C1/n式中：q——活性炭吸附量，g/g；C——被吸附物质平衡浓度，g/l;k、n——与活性炭种类、温度、被吸附物质性质有关的常数。

对（2）式两边取对数：lgq=lgk+ lgc通过吸附实验测得q、C相应值，并作（3）式所示直线，求得斜率为，截距为lgk。

三、实验步骤1、画出标准曲线。

1）准确吸取酚标准液（配制各0.5,1.0,3.0,5.0,8.0,10.0,15.0,20.0mL于50mL）比色管中,加入适量蒸馏水稀释(此溶液1mL含0.01mg酚)。

2）同时作一空白样(即用蒸馏水代替酚标准液)。

3）入氨缓冲溶液（PH=10）0.5mL。

4）加入4-氨基安替比林1mL（浓度为C=20m/L）。

5）加铁氰化钾1mL〔8% (m/v)〕。

6）加蒸馏水到刻度。

7）15min后用722分光光度计测其吸光度（波长为λ=510nm）。

8）绘制标准曲线。

2、在6个250 mL的三角烧杯中分别投加0、50、100、200、300、400mg粉末状活性炭，再分别加入100 mL含酚废水（含酚废水的浓度为C=10mg/L）。

3、测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上振荡，计时振荡1h。

4、将振荡后的水样用漏斗和滤纸过滤，滤出液50mL，（过滤到50mL比色管中）。

5、按步骤（1）中3）、4）、5）、7）的步骤加药，测吸光度。

6、在标准曲线上查出酚的浓度，并按《水处理实验技术》P60图2-10-1示意方式记录和计算数据。

四、原始数据记录℃。

五、数据处理及结果计算六、对结果的分析、讨论及改进设想1、吸附等温线根据测定数据绘制吸附等温线〔按（3）式绘制〕。