混凝实验

实验1 混凝实验
一、实验目的
通过本实验希望达到下述目的：
1．学会求得给定水体最佳混凝条件（包括投药量、pH值）的基本方法。

2．加深对混凝机理的理解。

二、实验原理
混凝通常能有效地去除原水中的悬浮物和胶体物质，降低出水浊度和BOD5；混凝一般适用于粒度在1nm～100μm的分散体系。

胶粒在水中受几方面的影响：由于胶粒带电，产生的静电斥力；布朗运动；分子之间存在着相互引力—范德华引力；极性水分子吸引到它周围形成一层水化膜。

受这几方面影响因素的影响，胶体微粒长期处于分散状态，比较稳定，难于被去除。

胶体颗粒被去除主要是通过以下三个作用：
1．压缩双电层作用
水中胶粒能维持稳定的分散悬浮状态，主要是由于胶粒的ξ电位。

如能消除或降低胶粒的ξ电位，就有可能使微粒碰撞聚结，失去稳定性。

ξ电位的降低是依靠胶粒表面的双电层变薄而实现的。

2．吸附架桥作用
无机小分子的混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。

这类高分子顺被胶体微粒所强烈吸附。

因其线性长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。

3．网捕作用
有些混凝剂水解后能生成沉淀物。

这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。

影响混凝效果的因素有：
（1）水温，水解是吸热反应，所以水温对无机盐类混凝的效果影响极大；
（2）pH，硫酸铝：pH为6.5～7.5，除水中的浊度；pH为4.5～5，脱色。

Fe2+：pH>8.5，Fe3+：pH为6.0～8.4，一般高分子混凝剂尤其是有机高分子混凝剂，受pH的影响较小。

（3）水中杂质的成分、性质和浓度，例如：天然水中杂质为粘土类，加的絮凝剂量就少；污水中有机物含量大，消耗絮凝剂的量就大。

（4）水力条件，混凝过程包括混合和反应两个阶段。

混合阶段：快速和剧烈搅拌，几秒钟内可以完成。

反应阶段：随着絮凝体的结大而降低。

（5）混凝剂的种类，取决于去除污染物的性质、浓度。

如主要去除胶体状态的污染物，应优先选择无机混凝剂。

（6）混凝剂的投加量，存在最佳的投加量。

普通铁盐、铝盐为10～100mg/L；聚合盐为普通盐的1/2～1/3；有机高分子混凝剂为1～5mg/L。

（7）混凝剂投加顺序，一般为先加无机混凝剂，后加有机混凝剂。

常用的混凝剂有：无机小分子的混凝剂，如铁盐和铝盐；高分子混凝剂，如，聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）以及聚丙丙稀酰胺（PAM）等。

三、实验装置与设备
1．HJ-6六联恒温磁力搅拌器GDS-3型1台
2．光电子式浊度仪PHS型1台
3．pH试纸若干
4．烧杯500ml 6个
5．量筒1000ml 1个
6．移液管1、2、5、10ml 各2支
7．注射针筒、温度计、秒表等。

四、实验步骤
混凝实验分为最佳投药量和最佳pH值两部分。

在进行最佳投药量实验时，先选定一种搅拌速度变化方式和pH值，试出最佳投药量。

然后按照最佳投药量求出混凝最佳pH值。

在混凝实验中所用的实验药剂及其浓度分别为：
1．硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O 浓度2g/l
2．化学纯盐酸HCl 浓度10%
3．化学纯氢氧化钠NaOH 浓度10%
（一）最佳投药量实验步骤
1．用6个500ml的烧杯，分别放入200ml原水，放在搅拌器平台上。

2．确定原水特征，即测定原水水样混浊度、pH值、温度。

3．确定形成矾花所用的最小混凝剂量。

方法是每次加0.1ml浊凝剂投加量于200ml废水中，通过快速搅拌10s ，慢速搅拌5分钟原水，直至出现矾花为止。

这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。

4．确定实验时的混凝剂投加量。

根据步骤3得出的形成矾花最小混凝剂投加量，取其1/4作为1号杯的混凝剂投加量，取其4倍作为6号烧杯的混凝剂投加量，用依次增加混凝剂投加量相等的方法确定2～5号烧杯混凝剂投加量，1～6号烧杯分别取200ml原水，同时加入相应量的混凝剂分别于1～6号烧杯中。

（速度要快）
5．由于污水胶体颗粒比较脆弱，刚刚形成的矾花容易破碎，启动搅拌机后，快速搅拌10s；中速搅拌1min；慢速搅拌10min。

6．关闭搅拌机，静止沉淀10min，用注射针筒抽出烧杯中的上清液，（注意不要搅动以免沉淀上浮），立即用浊度仪测定浊度，每杯水样测定三次，记入表1-1中。

（二）最佳pH值实验步骤
1．取6个500ml烧杯分别放入200ml原水，置于实验搅拌器的平台上。

2．确定原水特征，测定原水浊度、pH值、温度。

本实验所用原水和最佳投药量实验时必须完全相同。

3．调整原水pH值，用胶头滴管分别200ml原水中滴加稀酸或稀碱溶液，调整1号烧
杯水样使其pH值等于3，采用变化pH值的方法，即，其它水样的pH值（从1号烧杯开始）依次增加一个pH值单位。

1号—6号杯PH值分别为3、4、5、6、7、8。

4．启动搅拌机，快速搅拌30s；随后用pH仪测定各水样准确pH记入表1-2。

5．用移液管向各烧杯中加入相同剂量的混凝剂。

（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）。

6．启动搅拌机后，快速搅拌10s；中速搅拌1min；慢速搅拌10min。

7．关闭搅拌机，静止沉淀10min，用注射针筒抽出烧杯中的上清液，至着浊度仪样品瓶中（注意此过程不要搅动以免沉淀上浮）。

立即用浊度仪测定浊度，每杯水样测定三次，记入表1-2中。

注意事项
1．最佳投药量、最佳pH值实验中，向各烧杯投加药剂时希望同时投加，避免因时间隔较长各水样加药后反应时间长短相差太大，混凝效果悬殊。

2．在测定水的浊度、用注射针筒抽吸上清液时，不要扰动底部沉淀物。

同时，各烧杯抽吸的时间间隔尽量减小。

五、实验结束整理与讨论
（一）最佳投药量实验结果整理
1．把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的剩余浊度记入表1-1。

2．以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘出浊度与药剂投加量关系曲线，并从图上求出最佳混凝剂投加量，并讨论。

（二）最佳pH值实验结果整理
1．把原水特征、混凝剂加注量、酸碱加注情况、沉淀水浊度记入表1-2。

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值及其适用范围，并讨论。

思考题
1．根据最佳投药量实验曲线、分析浊度与混凝剂加注量的关系。

2．在实际的水处理中，混凝通常用于哪级处理？
3．混凝效果和哪些因素有关？
表1-1 最佳投药量实验记录
第小组姓名实验日期原水水温原水浊度原水pH
表1-2 最佳pH值实验记录
第小组姓名实验日期原水水温原水浊度原水pH。