《水工程实验技术》实验指导书

福建工程学院实验指导书
课程名称：水工程实验技术
学院：环境与设备工程系
专业、班级：给排水
实验一 自由沉降实验
一、实验目的
（1）掌握颗粒自由沉淀试验的方法；
（2）进一步了解和掌握自由沉淀规律，根据试验结果绘制自由沉降曲线。

去除率～沉速曲线（η～u 曲线）、去除率～时间曲线（η~ t 曲线）和未被去除颗粒百分比～沉速曲线（P ～u 曲线）。

二、实验原理
浓度较稀、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀。

自由沉淀的特点是：沉降过程中颗粒互不干扰、等速下沉、沉速在层流区符合Stokes 公式。

悬浮物去除率的累积曲线计算：⎰
+-=0
0)1(P s
dP u u P η 其中： η —— 总去除率
P 0 、P —— 未被去除颗粒的百分比 u s 、u 0 —— 沉淀速度 实验用沉淀柱进行，如图3-1。

初始时，沉淀时间为0，悬浮物浓度为C 0，去除率η=0。

设水深为H （实验时为水面到取样口的垂直距离），在t i 时间能沉到H 深度的最小颗粒d i
的沉速可表示为：i
i t H u =。

实际上，沉淀时间t i 内，由水中沉至柱底的颗粒是由两部分颗粒组成，即沉速i s u u ≥的那一部分颗粒能全部沉至柱底，同时，颗粒沉速i s u u <的颗粒也有一部分能沉到柱底，这部分颗粒虽然粒径很小，沉速i s u u <，但这部分颗粒并不全在水面，而是均匀分布在整个柱内，因此，只要在水面一下，它们下沉至池底所用的时间小于或等于沉速u i 的颗粒由水面降至池底所用的时间t i ，则这部分颗粒能从水中被去除。

在 t i 时间，取样点处实验悬浮物浓度为C i ，沉速i s u u ≥的颗粒的去除率：
0000
11i i i C C C P C C η-=
=-=-，其中，0C C
P i i =表示未被去除的颗粒所占的百分比。

绘制 P ~u i 关系曲线，可知1212
12000
C C C C P P P C C C -∆=-=
-=
，P ∆是但选择的颗粒沉速由u 1降至u 2，即颗粒粒径有d 1减到d 2时，此时水中所能多去除的，粒径在d 1~d 2间的那部分颗粒的百分比。

当P ∆无限小时，dP 代表了小于d 1的某一粒径d 占全部颗粒的百分比。

这些颗粒能
沉到柱底的条件是：颗粒由水中某一点沉到柱底所用的时间，等于或小于具有沉速u i 的颗粒由水面沉至柱底所用的时间，即满足：
x i
x H
u u ≤，x i H u x u ⋅≤
由于自由沉降颗粒均匀分布，即为等速沉淀，因此沉速i s u u <的颗粒只有在水深 x 以内
才能沉到柱底，因此沉到柱底这部分颗粒，占这种颗粒粒径的百分比为
x
H
，同一粒径颗粒的去除率为
x i u x H u =，令0i u u =，s i u u =，则0
s u x H u =。

由上述分析，s dP 反映了具有u s 的颗粒占全部颗粒的百分比，而
s
u u 则反映了在设计沉速u 0前提下，具有沉速0s u u <的颗粒去除量占本颗粒总量的百分比，则0
s
u dP u 反映了设计沉速u 0时，具有沉速为u s 的颗粒所能被去除的部分占全部颗粒的比率。

这部分沉速0s u u <的颗粒的去除率为：0
0P s
s u dP u η=
⎰ 颗粒的总去除率：⎰
+
-=0
0)1(P s
dP u u P η 工程中常用去除率公式：00
(1)s u P
P u η⋅∆∑=-+ 三、实验装置与设备
1、沉淀装置：包括有机玻璃沉淀柱、储水箱、水泵、搅拌装置和配水系统等。

2、秒表。

3、测定悬浮物的设备：浊度仪，烧杯等。

4、实验用水采用自来水和硅藻土配置。

四、实验步骤及记录
1、将一定量的硅藻土投入到配水箱中，开动搅拌机，充分搅拌混合，注意混合后浊度不可太高，以保证满足自由沉淀的要求。

2、取水样100ml （测定初始悬浮浓度为C 0），并且确定取样管内取样口位置（本次实验取二个取样口）。

3、启动水泵将混合液打入沉淀管到一定高度，停泵，停止搅拌机，并且记录高度值H 0，此时沉淀时间t =0。

开动秒表，开始记录沉淀时间 t 。

4、观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。

5、当沉淀时间t 为5、10、20、30、60、80、120 分钟时，在每个取样口分别取水100ml 两次，用浊度仪测定悬浮物浓度（C t1、C t2），记录数据，计算时取两者的平均值2
2
1t t t C C C +=。

（实验指标水样悬浮物浓度用浊度替代）
6、注意：每次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后皆需测量沉淀管中液面至取样口的高度H t1、H t2，并记录数据，计算时取二者的平均值2
2
1t t t H H H -=。

7、实验记录用表。

颗粒自由沉淀实验原始记录
五、实验结果整理和分析 1. 基本参数整理
实验日期： 水样性质及来源： 沉淀柱直径：d = mm 柱高：H = m
水温： ℃ 原水浊度：C 0 NTU
绘制沉淀柱草图及管路连接图 2.实验数据整理及分析
（1）未被去除悬浮物百分比：0
100%i
i C P C =
⨯ C 0 — 原水浊度，NTU ；
C i — 沉淀时间t 后，水样浊度，NTU
（2）相应颗粒沉速：i
i i
H u t =
mm/s 原始数据整理
（3）以颗粒沉速 u i 为横坐标，以 P i 为纵坐标，在坐标纸上绘制P ~u 关系曲线。

（4）应用工程公式00
(1)s u P
P u η⋅∆∑=-+，利用图解法列表计算不同沉速时，浊度的去除率η。

浊度去除率η的计算
（5）以η为纵坐标，分别以u 、t 为横坐标，绘制η～u ，η～t 关系曲线。

3．比较两个不同取样口（沉降高度）的水样绘制的曲线差别。

六 实验结果讨论
1、 自由沉淀实验的取样口高度该如何选择？
2、 本实验中哪些因素对实验结果影响较大，该如何改进？
3、 绘制自由沉降曲线的意义？
4、按照公式00
100%i
C C C η-=
⨯计算不同沉淀时间t 的沉淀效率η，并绘制η～u ，η～t 关系曲线，和本次实验的结果对照分析，指出上述两种整理方法的适用条件。

实验二 絮凝沉淀实验
一、实验目的
（1）掌握絮凝沉淀的实验方法。

（2）通过实验加深对絮凝沉淀概念、特点的理解。

（3）能够利用实验数据绘制絮凝沉淀曲线，并学会通过曲线求某一深度的颗粒总去除率。

二、实验原理
悬浮物浓度不太高，一般在50～500mg/l 范围的颗粒沉淀属于絮凝沉淀。

絮凝沉淀的特点是沉淀过程中由于颗粒互相碰撞，凝聚变大，沉速不断加大，因此颗粒沉速实际上是变化的。

我们所说的絮凝沉淀颗粒沉速，是指颗粒沉淀平均速度。

在平流式沉淀池中，颗粒沉淀轨迹是一曲线，而不同于自由沉淀的直线运动。

在沉淀池内颗粒去除率不仅与颗粒沉速有关，而且与沉淀有效水深有关。

因此沉淀柱不仅要考虑器壁对悬浮物沉淀的影响，还要考虑柱高对沉淀效率的影响。

静沉中絮凝沉淀颗粒去除率的计算思路与自由沉淀一致，但方法有所不同。

自由沉淀采用累积曲线计算法，而絮凝沉淀采用的是纵深分析法，颗粒去除率按下式计算：
1211000
()()()n T T T T T T n T n H H H H H H ηηηηηηηη+++++-'''=+-+-+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+-
计算如图2-1所示。

去除率同分散颗粒一样，也分成两部分。

（1） 全部被去除的颗粒
这部分颗粒是指在给定的停留时间（如图2-1中t 0），与给定的沉淀有效水深（如图2-1中H =H 0）时，两直线相交点等去除率线的η值，如图中的η＝η2。

即在沉淀时间t ＝t 0，沉降有效水深H =H 0时，具有沉速o
t H u u 0
0=
≥的颗粒能全部被去除，其去除率为η2。

图2-1 絮凝沉淀等去除率曲线 （2）部分被去除的颗粒
同自由沉淀一样，悬浮物在沉淀时虽说有些颗粒较小，沉速较小，不可能从池顶沉到池
底，但是在池底中某一深度下的颗粒，在满足条件即沉到池底所用时间
u H u h x x ≤
时，这部分颗粒也就被去除掉了。

当然，这部分颗粒是指沉速0
t H u <
的那些颗粒，这些颗粒的沉淀效率也不相同，也是颗粒大的沉降快，去除率大一些。

其计算方法、原理与分散颗粒一样，这里
是用1211000
()()()n
T T T T T n
T n H H H H H H ηηηηηη++++
+-'''-+-+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+-代
替了分散颗粒中的⎰
p s
dP u u 。

其中，ηηη∆=--++1n T n T 所反映的就是把颗粒沉速由u 0降到u s 时，所能够去除的那些颗粒占全部颗粒的百分比。

这些颗粒在沉淀时间t 0时，并不能全部沉到池底，只有符合条件t s ≤t 0的那部分颗粒能沉到池底，即
00u H u h s s ≤
，故有0
0H h
u u s s =。

同自由分散沉淀一样，由于u s 为未知数，故采用
0H h s 来代替0
u u
s ，工程上多采用等分1-++-n T n T ηη间的中间水深H i 代替h i ，则
0H h i 近似地代表了这部分颗粒中能够沉到池底的颗粒所占的百分数。

0
H h
i （1-++-n T n T ηη）就是沉速为0u u u s <≤的这些颗粒的去除量所占全部颗粒的百分比，以此类推，式∑
H h i
（1-++-n T n T ηη）就是0u u s ≤的全部颗粒的去除率。

三、主要的实验仪器设备
1、沉淀装置：包括有机玻璃沉淀柱、储水箱、水泵、搅拌装置和配水系统等。

2、秒表。

3、测定悬浮物的设备：浊度仪，烧杯等。

4、实验用水采用自来水和硅藻土配置。

四、步骤及记录
1、将配制好的实验用水倒入水池进行搅拌，待搅匀后取样测定原水的浊度。

2、开启水泵，打开水泵的上水阀门和各沉淀柱的上水管阀门。

3、依次向各沉淀柱内进水，当水位达到溢流孔（或指定液面刻度），关闭进水阀门，同时记录沉淀时间。

各沉淀柱的沉淀时间分别为10、20、40、60、80min 。

4、当达到各柱的沉淀时间时，在每根柱侧上四个取样阀，自上而下地依次取样，测定水样的浊度。

5、记录数据。

絮凝沉淀实验记录表
实验日期：水样浊度NTU
五、成果整理
（1）实验基本参数
实验日期：水样性质及来源：人工配制水样
沉淀柱直径：柱高：
水温：℃原水浊度：NTU
（2）实验数据整理
将实验数据进行整理，并计算各取样点的去除率η。

各取样点悬浮物去除率η值计算表
（3）以沉淀时间t为横坐标，以深度为纵坐标，将各取样点的去除率填在各取样点的坐标上，如图2-2所示。

图2-2 絮凝沉淀柱各取样点去除率
（4）在上述基础上，用内插法，绘出等去除率曲线。

η以10％为一间距，如25%、35%、45%。

（5）选择某一有效水深H，过H做x轴平行线，与各去除率线相交，再根据公式计算不同沉淀时间的总去除率。

（6）以沉淀时间t为横坐标，η为纵坐标，绘制不同有效水深H的η～t关系曲线，及η～u 曲线。

六思考题
1、两种不同性质的污水经絮凝沉淀实验后，所得同一去除率的曲线的曲率不同，试分析讨论。

2、絮凝沉淀与自由沉淀有何不同，实验方法有何区别？
3、实际工程工程中，哪些沉淀属于絮凝沉淀？请举三个例子。

实验三 混凝实验
一、实验目的
（1）通过实验确定实验水样的最佳投药量；
（2）观察絮体（俗称矾花）的形成过程及混凝沉淀的效果，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，由于布朗运动，胶体颗粒间的静电斥力和胶体表面的水化作用，使得胶粒具有分散稳定性，因此水中的胶体颗粒不能靠自由沉淀去除。

向水中投加混凝剂后，由于如下原因：①混凝剂水解提供大量正电荷，中和胶体颗粒表面负电荷，从而降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的ξ电位，实现胶粒“脱稳”；②产生吸附架桥作用，促进胶体的凝聚；③网捕、卷扫作用。

从而使胶体颗粒脱稳、相互碰撞、凝聚，形成絮凝体（矾花），然后通过沉淀去除。

从胶体颗粒变成较大的矾花是一个连续的过程，为了研究方便一般分为混合和反应两个阶段。

混合阶段主要是原水和混凝剂快速均匀混合，一般来说，该阶段只能产生肉眼难以看见的微絮凝体；反应阶段主要是微絮凝体相互碰撞，凝并不断变大的过程，该阶段絮体不断长大形成较大较密实的矾花。

混合和反应需要消耗能量，速度梯度G 值能反映单位时间单位体积水消耗能量的大小，通过控制速度梯度G 来控制混合和反应的条件。

一般情况，混合阶段的G 值应大于300~500s -1，时间不超过30s ，G 值越大混合时间越短，以保证快速均匀混合。

反应阶段的G 值平均为20~70s -1，时间为15~30min ，随着矾花逐渐增大，G 值宜逐渐降低，在实际设计中反应阶段G 值，开始时可采用100s -1左右，结束时采用10s -1左右。

混合或反应的速度梯度G 值计算式：G =
其中：P ——混合或反应设备中水流所消耗的功率，W ；
V ——混合或反应设备中水的体积，m 3； μ ——水的动力黏度。

本次实验采用机械搅拌。

搅拌设备是垂直轴上装设的两块桨板，桨板消耗的功率为：
34421()4D C L P r r g
ρω=-
其中：L ——桨板长度，m ； r 2——桨板外缘旋转半径，m ； r 1——桨板内缘旋转半径，m ；
ω——相对于水的桨板旋转角速度，采用0.75倍轴转速，r/s ； ρ——水的密度，kg/m 3； g ——重力加速度，9.81m/s 2；
C D ——阻力系数，取决于长宽比。

阻力系数C D
三、实验设备及药品 1、实验器材及设备
（1）六联搅拌器，1台；
（2）浊度仪，1台；
（3）pH计，1台。

（4）温度计，1根。

（5）1000mL量筒，1个；
（6）1000mL烧杯，6个；
（7）150mL烧杯，6个；
（8）5mL移液管，1个；
（9）2mL移液管，1个；
（10）1mL移液管，1个；
（11）医用针筒，2个；
（12）洗耳球，2个；
2、药品
（1）1%浓度硫酸铝[Al2(SO4)3]溶液。

四、实验步骤
1．测定原水的浊度及pH值。

2．用1000ml量筒分别取6个水样至6个1000mL烧杯中。

注意：取水样要搅拌均匀，以尽量减少取样浓度上的误差。

3．在6个水样中分别加入0.25、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0ml 1%浓度的Al2(SO4)3溶液。

4．将烧杯置于六联搅拌器上，先调转速为快速搅拌200rpm，启动仪器，然后加药，同时开始计时，快速搅拌时间为1min；调整转速为70rpm，搅拌时间5min；然后转速为50rpm，搅拌时间10min；关闭搅拌器，静沉15min。

5．注意：加药时，在搅拌器第一次加药后，用蒸馏水冲洗加药试管2次。

关闭搅拌器后，静沉时不要移动水样。

6．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。

7．静沉15min后，用医用针筒在6个水样中依次取出约100mL的上清液，置于150mL烧杯中。

测定上清液的浊度及pH值，并记录至表格中。

五、实验原始数据记录
实验原始记录表
六、实验结果整理和分析
1．以投药量为横座标，以剩余浊度为纵座标，绘制投药量-剩余浊度曲线图。

2．根据混确定混凝药剂的最佳投药量和最佳适用范围。

七、注意事项
1、加药的药液量少时，可掺点蒸馏水摇匀，以免试管上沾的药液过多，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，不要把沉下去的矾花搅起来。

八、思考题
1．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。

2．为什么投药量最大时，混凝效果不一定好?
3．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。

4．参考本实验写出确定最佳pH值的实验步骤。

实验四 静态活性炭吸附实验
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。

活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，也有化学吸着作用。

有一些被吸附物质先在活性炭表面上积聚浓缩，继而进入固体晶格原子或分子之间被吸附，还有一些特殊物质则与活性炭分子结合而被吸着。

当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中的溶解性杂质在活性炭表面积聚而被吸附，同时也有一些被吸附物质由于分子的运动而离开活性炭表面，重新进入水中，即在吸附的同时存在解吸现象。

当吸附和解吸处于动态平衡状态时，称为吸附平衡，此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。

这时活性炭和水（即固相和液相）之间的溶质浓度，具有一定的分布比值。

活性炭的吸附能力以吸附量q e 表示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q e 即为吸附容量。

活性炭的吸附能力以吸附容量q e 表示。

0()e e V C C x q m m
-=
= 式中：q e —— 活性炭吸附量，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量mg/g ； x —— 被吸附物质重量，mg ； m —— 活性炭投加量，g ； V —— 水样体积，L ；
C 0、C e —— 分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，mg/L 。

q e 的大小除了决定于活性炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度pH 值有关。

q e 在温度一定的条件下，活性炭吸附量随被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（FreundLich ）经验式加以表达：
1
n e e
q K C =⋅
式中：q e —— 活性炭吸附量，mg/g ； C e —— 被吸附物质平衡浓度，mg/L ；
K 、n —— 与活性炭种类、温度、被吸附物质性质有关的常数，n >1。

通常用图解方法求出K ，n 的值．为了方便易解，往往将上式变换成线性对数关系式：
1
lg lg lg e e q K C n
=+
通过吸附实验测得q e 、C e 相应值，绘制到对数坐标纸上，得到直线，即可求得斜率为
n
1，截距为lg K ，则可求得活性炭的等温吸附线的系数K ，n ，并可以绘制出活性炭吸附等温线。

三、使用设备及仪器：
1．恒温振荡器；
2．电子天平，精度0.0001g；
3．分光光度计；
4．温度计；
5．250ml三角烧瓶8个，100ml烧杯8个，移液管，漏斗，漏斗架，滤纸。

6．实验用水：亚甲基蓝溶液。

四、实验步骤
（1）活性炭的准备
将活性炭粉末，用蒸馏水洗去细粉，并在105℃温度下烘至恒重。

（2）绘制亚甲基蓝溶液标准曲线。

①配置10mg/L亚甲基蓝标准溶液100ml：取1mg亚甲基蓝粉末溶于水中，用100ml
容量瓶定容至100ml。

②在不同波长λ下，用分光光度计测定标准溶液的吸光度值A，确定吸光度和波长
之间的关系λ~A。

③确定产生最大吸光度时的波长λmax，即为实验用波长（660nm）。

④取0ml、2ml、6ml、10ml、14ml、18ml、22ml的亚甲基蓝标准溶液，用比色管定
容到25ml，用分光光度计测得吸光度。

⑤绘制吸光度和亚甲基蓝溶液浓度之间的关系曲线，即标准曲线。

（3）配置实验用100mg/L浓度亚甲基蓝溶液1L：取100mg亚甲基蓝粉末溶于水中，用1000ml容量瓶定容至1L。

（4）在8个250mL的三角烧瓶中分别投加0、10、20、40、60、80、100、120mg粉末状活性炭，再分别加入100mL亚甲基蓝溶液。

（5）测定水温（25℃），将三角烧瓶放在振荡器上震荡，计时震荡1h。

（6）将震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，注意初滤液约10mL左右倒掉）。

（7）用分光光度计测定滤出液的吸光度。

（6）在标准曲线上查出对应的亚甲基蓝浓度。

五、实验原始数据记录：
标准曲线实验记录
静态活性炭吸附的原始记录
六、实验数据整理及分析：
1．亚甲基蓝溶液标准曲线的绘制
（1）实验数据整理
标准曲线实验记录整理
（2）以亚甲基蓝溶液浓度C为横坐标，修正后吸光度A'为纵坐标，绘制标准曲线A'~C 曲线。

2．绘制吸附等温线
（1）实验数据整理，根据修正吸光度A'，在标准曲线上查得对应的亚甲基蓝溶液浓度C e，计算亚甲基蓝的吸附量q e，分别计算lg C e，lg q e。

静态活性炭吸附的实验数据整理
，截距为lg K，求得n和K。

（2）绘制lg q e~lg C e关系曲线，其斜率为
n
七、思考题
1、吸附等温线有什么现实意义，作吸附等温线时为什么要用粉状炭？
2、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？
3、实验结果受哪些因素影响较大，该如何控制？
实验五 离子交换实验
——强酸性阳离子交换树脂交换容量的测定实验
一、实验目的
1．加深对强酸性阳离子交换树脂交换容量的理解。

2．掌握测定强酸性阳离子交换树脂交换容量的方法。

二、实验原理
离子交换软化法在水处理工程中有广泛的应用。

强酸性阳离子交换树脂的使用也很普遍。

如表4-1所示，以强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为例，强酸性阳离子交换树脂的性能参数很多，其中交换容量是交换树脂最重要的性能，它能定量地表示树脂交换能力的大小。

强酸性阳离子交换树脂的性能参数表
树脂交换容量在理论上可以从树脂单元结构式粗略地计算出来，以强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为例，其单元结构式见图4-1所示：
单元结构式中共有8个C 原子、8个H 原子、3个O 原子、1个S 原子，其分子量等于
2.18406.3219994.153008.18011.128=⨯+⨯+⨯+⨯，只有强酸基团磺酸基－SO 3H 中的H
遇水电离形成H ＋
离子可以交换，即每184.2g 干树脂只有1g 可交换离子。

所以，每克干树脂具有可交换离子1/184.2＝0.00543e ＝5.43me 。

扣除交联剂所占份量（按8%重量计），则强酸干树脂交换容量应为5.43×92/100＝4.99 me/g 。

此值与实际测量值差别不大。

0.01×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂交换容量规定为≥4.2 me/g （干树脂）。

强酸性阳离子交换树脂测定前需经过预处理，即经过酸、碱轮流浸泡，以除去树脂表面的可溶性杂质。

测定阳离子交换树脂交换容量常采用碱滴定法，用酚酞作指示剂，按下式计算交换容量：
g me W V
N E /固体含量％
⨯∙=
（干氢树脂）
式中 N ——NaOH 标准溶液的摩尔浓度；
V ——NaOH 标准溶液的用量，ml ； W ——样品湿树脂重，g 。

三、实验设备与用具
1、电子分析天平，精度0.0001g 。

2、烘箱1台。

3、干燥器1个。

4、250mL 三角烧瓶2个、10mL 移液管2支。

5、碱式滴定台1套。

四、实验步骤及记录
1．强酸性阳离子交换树脂的预处理
取样品约10g 以2N 硫酸（或1N 盐酸）及1NNaOH 轮流浸泡，即按酸－碱－酸－碱－酸顺序浸泡5次，每次2h ，浸泡液体积约为树脂体积的2～3倍。

在酸碱互换时应用200ml 去离子水进行洗涤。

5次浸泡结束后用去离子水洗涤至中性。

2．测强酸性阳离子交换树脂的固体含量。

称取双份1.0000g 的经过预处理的树脂样品，将其中一份放入105～110℃烘箱中约2个小时，烘干至恒重后放入氯化钙干燥器中冷却至室温，称重，记录干燥后的树脂重。

固体含量＝干燥后的树脂重/样品重×100% 3．强酸性阳离子交换树脂交换容量的测定
将一份1.0000g 的样品置于250ml 三角烧瓶中，投加0.5NNaCl 溶液100mL 摇动5分钟，放置2h 后加入1%酚酞指示剂3滴，用标准0.10000NNaOH 标准溶液进行滴定，至呈微红色15秒不褪，即为终点。

记录NaOH 标准溶液的浓度及用量。

五、实验原始记录
强酸性阳离子交换树脂交换容量测定原始记录
六、实验数据整理和分析
1．根据实验测定数据计算树脂固体含量。

树脂固体含量=
1
100%W W
⨯ 2．根据实验测定数据计算树脂交换容量。

树脂交换容量：g me W V
N E /固体含量％
⨯∙=
七、思考题
1、测定强酸性阳离子交换树脂交换容量为何用强碱液NaOH 滴定？
2、强酸性阳离子交换树脂的预处理的目的是什么？为何要按酸－碱－酸－碱－酸顺序浸泡树脂？
3、写出本实验有关的化学反应方程式。

实验六 活性污泥性能参数的测定实验
一、实验目的
（1）加深对活性污泥性能，特别是污泥活性的理解。

（2）掌握活性污泥几个主要性能指标的测定方法。

二、实验原理
活性污泥是人工培养的生物絮凝体，它是由好氧微生物及其吸附的有机物组成的。

活性污泥具有吸附和分解废水中的有机物（也有些可利用无机物质）的能力，显示出生物化学活性。

在生物处理废水的设备运转管理中，除用显微镜观察外，下面几项污泥性质是经常要测定的。

这些指标反映了污泥的活性，它们与剩余污泥排放量及处理效果等都有密切关系。

污泥沉淀比（SV%）——指曝气池混合液在量筒内静置30分钟后，所形成沉淀污泥的体积占原混合液的体积百分率。

污泥浓度（MLSS ）——指单位体积曝气池混合液中所含污泥的干重，即混合液悬浮固体浓度，单位为g/L 。

污泥指数（SVI ）——污泥容积指数，指曝气池混合液经30分钟静沉后，1g 干污泥所占容积，单位为mg/L 。

SVI 值能较好的反映活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能。

一般SVI 在100左右为宜。

10(%)
⨯=
MLSS
SV SVI （mg/L ）
污泥灰分——干污泥经灼烧后（600℃）剩下的灰分。

%100污泥灰分⨯=干污泥质量
灰分质量
挥发性污泥浓度（MLVSS ）——指单位体积曝气池混合液中所含挥发性污泥的干重，即混合液挥发性悬浮固体浓度，单位为g/L 。

1000100
⨯-=
灰分质量
干污泥质量MLVSS ）（L /g
在一般情况下，MLVSS /MLSS 的比值较固定，对于生活污水处理池的活性污泥混合液，其比值常在0.75左右。

三、实验装置与设备
1、过滤装置1套（包括漏斗1个，漏斗架1个，烧杯1个，定量滤纸若干，玻璃棒1个）；
2、秒表1个；
3、100ml 量筒1个；
4、500ml 烧杯2个；
5、坩埚数个；
6、分析天平1台；
7、烘箱1台；
8、马弗炉1台 四、实验步骤及记录。