离子交换试验

臭氧的投加量mg
7、根据实验数据绘制废水色度的去除率－ 臭氧投加量的工作曲线。
8、绘制臭氧利用率－臭氧投加量的工作曲线。
9、根据实验所得数据，对臭氧脱色工艺作出 分析。
五、测定方法
• 色度测定方法采用铂钴标准比色法或稀释 倍数法见附录一
参考文献
1 张自杰，顾夏声，等．排水工程(下 册)[M]．北京：中国建筑工业出版社， 1996．494-506．
2 许保玖，安鼎年．给水处理理论与设计．北京：中国建筑工业 出版社，1992
3 李圭白，张杰．水质工程学．北京：中国建筑工业出版社， 2005
4 张自杰，顾夏声等．排水工程<下册>（第四版）．北京：中国 建筑工业出版社，2000
实验五
空气扩散系统中氧的 总转移系数的测定
一、实验原理
氧向液体的转移是污水生物处理的重 要过程。空气中的氧向水中转移，通常以 双膜理论作为理论基础。
六、思考题
1、分析影响混凝效果的因素。 2、当投药量超过最佳投药量后，混凝效果反而降
低，分析其原因。 3、COD测定时加入硫酸汞的原因。
七、参考文献
1 严煦世，范瑾初．给水工程（第四版）．北京：中国 建筑工业出版社，1999
2 许保玖，安鼎年．给水处理理论与设计．北京：中国 建筑工业出版社，1992
2、实验水样 生活污水
3、实验试剂 （1）10%聚合氯化铝； （2）10%聚合硫酸铁； （3）10%聚合铝铁。
四、实验步骤
（一）混凝剂最佳投药量的确定
1、测定原水水质（COD、pH、色度、温度等），记入 表1-2。
2、依次用量筒取400mL水样，倒入烧杯中，将烧杯置 搅拌机平台上，进行预搅拌0.5min。
3、隔5、10、20、30、45、60、90min，从试验筒中部 取样二次，每次约50毫升左右（准确记下水样体积）。取水 样前要先排出取样管中的积水约10ml左右，测定水样的浊度 Ii。并观察静置沉淀现象。
五、实验记录
时间 （min）
0
5
10 20 30 45 60 90
浊度
六、数据处理和结果
（1）沉降效率率 E = (I0-Ii)/I0×100% （2）沉降速度 u = hi/ti （3）根据实验结果绘制沉淀曲线：
5、运行结束后，先关掉臭氧电源开关及制氧 机开关，然后关闭气路球阀，再将水泵关 闭，系统停止工作，关闭系统水路阀门。
6、将实验数据填入下表
氧化时间(min)
0 4 8 12 16 20 24 28
通入氧气体积（L）
出水的色度（倍）
色度的去除率％
臭氧的浓度mg/L
尾气中臭氧的浓度 mg/L
臭氧的利用率 ％
（6）落床待用； （7）绘制再生效率曲线，即再生效率与再生剂用 量（树脂体积的倍数）之间的关系曲线。
五、实验记录
水样体积 （mL）
浓度 （mg/L）
六、数据处理和结果 （1）绘制离子交换穿透曲线； （2）绘制再生效率曲线。
七、问题讨论 1、结合离子交换穿透曲线分析影响离子交换速
度的因素； 2、分析影响离子交换再生的因素； 3、实验过程中产生含铬废水应如何处理？
2 李圭白，张杰．水质工程学[M]．北京：中 国建筑工业出版社，2005．215-223．
实验四 水静置沉淀实验
一、实验目的
1、掌握沉淀特性曲线的测定方法； 2、了解固体通量分析过程； 3、加深对沉淀的理解，为沉淀池的设计提供 必要的设计参数。
二、实验原理
沉速<u 的颗 粒与全部颗粒 的重量比
（2）正向接通去离子水，调节出水阀使滤速为1~2升/升树 脂·时，拆除去离子水线，使交换柱内液面降至树脂层顶部下 一厘米处，接通再生液线，使10%的氢氧化钠流入交换柱，注 意观察出水颜色的变化，一旦出现黄色，立即用50毫升量筒收 集之。当再生液为0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.3、1.5、1.7、 2.0、2.5、3.0、4.0、5.0倍树脂体积时，测定再生液中六价铬 的浓度；
3 李圭白，张杰．水质工程学．北京：中国建筑工业出 版社，2005
实验二 离子交换实验
一、实验目的 1、掌握离子交换容量的分析与计算； 2、了解交换带的移动过程； 3、掌握穿透曲线和再生曲线的绘制技术。
二、实验原理
离子交换反应是在两相中进行的，它服从当量定律 和质量作用定律，并且是可逆反应。离子交换法就是 基于等当量交换和可逆反应进行交换和再生。
二、实验原理
（一）化学混凝是用来去除水体中无机和有机的胶体悬 浮物。 通常，废水中胶体颗粒的粒径在1nm至 0.1μm之间。
（二）混凝机理： 1、压缩双电层机理 2、吸附电中和机理 3、吸附架桥机理 4、沉淀物网捕机理
（三）常用混凝剂：铝系和铁系二大系列。
三、实验装置和设备
1、实验装置 (1)六联搅拌器 (2)精密酸度计 (3)COD测定装置
双膜理论认为，当气液两相作相对运 动时，其接触界面两侧分别存在气膜和液 膜。气膜和液膜均属层流，氧的转移就是 在气、液双膜进行分子扩散和在膜外进行 对流扩散的过程。
由于对流扩散的阻力比分 子扩散的阻力小得多，因此传 质的阻力主要集中在双膜上。 在气膜中存在着氧的分压梯度， 在液膜中存在着氧的浓度梯度， 这就是氧转移的推动力。
阴、阳离子交换树脂在交换过程中的反应为：
RH+Ca2+ R 2Ca+2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ+ ROH+HCO3- RHCO3 +OH-
阴、阳离子在再生过程中的反应为：
R 2Ca+2H+ 2RH+Ca2+ RHCO3 +OH- ROH+HCO3-
三、实验材料与方法 1、实验装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ Ⅴ
Ⅰ—废水池； Ⅱ—去离子水池； Ⅲ—再生剂池； Ⅳ—离子交换柱； Ⅴ—收集筒。
1、熟悉实验工艺装置流程。 2、打开水箱出水阀，启动水泵，水泵工作，
用转子流量计控制一定的流量，将印染废 水吸入水泵，然后打开系统气路球阀。 3、先后打开制氧机电源开关与臭氧发生器电 源开关，调节气体流量计使供氧量符合要 求，设备开始运行
4、当通入的氧气的时间为0、4、8、12、16、 20、24、28min时，相应地从混合罐取样口 取样100ml（取样前应排除取样管中的积液） 测定色度，同时取样测定水中臭氧的浓度。
3 、 用 移 液 管 分 别 称 取 混 凝 剂 0.5 、 1 、 1.5 、 2 、 2.5 、 3mL，依次加入水样烧杯中。
4、搅拌：快速300转/分2min；慢速60转/分10min。搅 拌过程中，观察矾花形成的过程，记录矾花形成的 时间。搅拌结束后，搅拌轴自动提机、停机。
5、静置沉降30分钟。观察并记录矾花的大小、密实和 沉降过程。
实验三 臭氧氧化实验
• 臭氧是氧的同素异构体，具有很很强的氧化性， 不仅能容易地氧化废水中的不饱和有机物，而且 还能使芳香族化合物开环和部分氧化，提高废水 的可生化性，降低废水的色度。
• 臭氧极不稳定，在常温下分解为氧。用臭氧处 理废水的最大优点是不产生二次污染，且能增加 水中的溶解氧，臭氧通常用于水体的消毒、废水 脱色及深度处理中。
对于难溶解的氧来说，转移的 决定性阻力又集中在液膜上，因此 通过液膜是氧转移过程的限制步骤， 通过液膜的转移速率便是氧扩散转 移全过程的控制速度。
四、实验步骤
1、将水样倒入废水槽中，关闭进水阀，打开回流阀，
开泵，用泵循环搅拌废水约5min，使水样中悬浮物分布均匀，
从废水槽中取样三次，每次约50ml（取样后要准确记下水样
体积）。此水样的悬浮物浓度即为实验水样的原始浊度Io。 2、打开进水阀，关闭回流阀将废水送入沉降柱。当废
水升到溢流口，溢流管流出水后，关紧进水阀，停泵，记下 沉淀开始时间。
E-t曲线 E-u曲线；
七、问题讨论
1、分析沉淀曲线特点； 2、如将沉淀曲线应用到沉淀池的设计，需注 意什么问题？ 3．本实验中采用浊度测定来代替悬浮物浓度 的测定，浊度是否能够完全表征悬浮物浓度？请回 答浊度与悬浮物浓度的区别与联系。
八、参考文献
1 严煦世，范瑾初．给水工程（第四版）．北京：中国建筑工业 出版社，1999
目
录
实验一 化学混凝实验 实验二 离子交换实验 实验三 臭氧氧化实验 实验四 水静置沉淀实验 实验五 空气扩散系统中氧的总转移系数的测定 实验六 加压溶气气浮实验 实验七 厌氧消化实验 实验八 水处理工艺路线研究
实验一 化学混凝实验
一、实验目的
1、加深对混凝沉淀原理的理解； 2、掌握化学混凝工艺最佳混凝剂的筛选方法； 3、掌握化学混凝工艺最佳工艺条件的确定方法。
x
H
dxx
沉降柱
1-x
x x x+dx
u
u
沉速u
三、实验材料与方法 1、实验装置
溢流口
取样口
进料口
放空口
沉降柱
泵
废水槽
三、实验材料与方法 1、实验装置
（1）沉降柱 直径200mm 工作水深1500mm
（2）浊度仪
三、实验材料与方法
2、实验用水 采用粘土配制的模拟废水。
3、分析方法 悬浮物测定采用比色法。
（3）再生结束后，停止进碱，把交换柱内的碱全部排空收 集之；
四、实验步骤
（二）离子交换树脂再生实验
（4）正洗树脂用水量：强碱阴树脂4~5倍树脂体 积，时间15~20分钟。弱碱阴树脂6~7倍，时间20~30分 钟，正洗水带黄色部分收集于废水池；
（5）反冲，以10~30倍流速逆流反向进水，反冲树 脂层，反冲水量：强碱阴树脂一倍树脂体积，时间3~5 分钟，弱碱阴树脂二倍树脂体积，时间5~10分钟；
八、参考文献
1 严煦世，范瑾初．给水工程（第四版）．北京：中国 建筑工业出版社，1999
2 许保玖，安鼎年．给水处理理论与设计．北京：中国 建筑工业出版社，1992
3 李圭白，张杰．水质工程学．北京：中国建筑工业出 版社，2005
4 张自杰，顾夏声等．排水工程<下册>（第四版）．北 京：中国建筑工业出版社，2000
（3）打开进水阀，用转子流量计控制废水流量，使废水 以20~60升/升树脂时的流速通过树脂层，用量筒计算出水体 积。每收集0.05升出水，取样测定六价铬的浓度。当交换带 前沿就近出水口时，可改为每收集0.01升或更少的出水体积， 测定一次六价铬浓度。注意交换带的移动；
四、实验步骤
（一）离子交换实验 （4）绘制穿透曲线（Cr6+的泄漏量—出水体积）并
计算当六价铬的泄漏量为0.5毫克/升时的工作交换容量； （5）改变废水的滤速，重复上述步骤； （6）根据所得的数据，绘制当六价铬的泄漏量为
0.5mg/L时的滤速-出水体积的关系曲线。
四、实验步骤
（二）离子交换树脂再生实验
（1）用去离子水反冲树脂层，将树脂层中残留的含铬废水
顶回废水池，直至出水无色为止；
三、实验材料与方法 2、实验用水 人工配制含铬废水。 3、实验树脂 阴离子交换树脂（717#） 4、分析方法 Cr6+的浓度测定采用分光光度计法。
四、实验步骤
（一）离子交换实验
（1）把预处理好的一定重量的阴离子交换树脂（717#） 转入交换柱，脂层高度为0.15~0.2米，计算离子树脂的体积；
（2）把含铬废水注入废水池，测定含铬废水中Cr6+的浓 度；
• 工业上，一般采用无声放电制取臭氧，原料为 空气，廉价易得。因此利用臭氧处理水和废水具 有广阔的前景。
一、实验目的
1、了解臭氧发生器的构造、原理和使用方法。 2、通过对印染废水的处理，了解臭氧对工
业废水进行脱色处理的基本过程。
二、实验工艺流程及设备
三、实验水样 本实验采用印染废水
四、实验步聚
表1-2 最佳投药量实验记录
（二）混凝剂的筛选
对于混凝剂的选择，首先根据废水的水质，对出 水水质的要求及有关的实验资料，初步确定几种混凝 剂，按实验步骤（一）进行实验，确定每种混凝剂的 最佳投药量，据此进行经济对比，从中选择既经济处 理效果又好的混凝剂。
五、数据处理及结果讨论
1、不同混凝剂对COD去除率的影响； 2、最佳混凝剂的投加量对COD去除率的影响； 3、pH值对COD去除率的影响； 4、搅拌速度和搅拌时间对COD去除率的影响； 5、混凝最佳工艺条件的确定。
6 、 取 各 烧 杯 水 样 上 清 液 进 行 测 定 pH 、 色 度 和 COD 值 （标准重铬酸钾法），记录数据（表4-2）。
7、绘制COD去除率-投药量的关系曲线，初步确定药量 的范围。
8、由8的结果，进一步设定投药量，重复步骤3-8，从 而确定最佳投药量mg/L。
注：最佳投药量是指使胶体体系脱稳所需的投药量，即设备 处理效果（COD、色度等）最好时的投药量。最佳投药 量一般是指设备出水达到一定的水质要求（国家制定的 排放标准或回用标准等）时的最小投药量。