废水絮凝沉降实验

废水絮凝沉降实验

一、实验目的

1. 实验本实验，选择最佳凝剂的类型。

2. 学会确定某水样的最佳混凝剂条件（包括最佳投药剂量、最最佳pH值）的方法。

3. 加深对混凝原理的理解。

二、实验原理

水中的胶体颗粒均带负电，胶粒间的静电斥力、胶粒的布朗运动和胶粒表面的水化作用等三种因素使胶粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态，三者中的静电斥力影响最大。向水中投加混凝剂，能提供大量的正电荷，压缩胶团的扩散层，使电位降低，静电斥力减少。此时，布朗运动由稳定因素转变为不稳定因素，也有利于胶料的吸附凝聚。同时，由于双电层状态的存在而产生的水化膜，也会因投加混凝剂降低电位，而使水化作用减弱。混凝剂水解形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用，即使电位没有降低或降低不多，胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附胶粒，也能形成絮凝体。

消除或降低胶体颗料稳定因素的过程叫做脱稳。胶稳后的脱粒，在一定的水力条件下才能形成较大的絮凝体，欲称矾花。直径较大且较密实的矾花容易下沉。自投混凝剂直至较形成矾花的过程叫混凝。

混凝过程中，不仅受水温、投加剂的量和水中胶体颗粒浓度的影响，还受水中的pH值的影响。如pH值过低（小于4），则所投混凝剂的水解受到限制，其主要产物中没有足够的羟基（OH）进行桥联作用，也就不容易生成高分子物质，絮凝作用较差。如果pH值高（大于9时），它又会出现溶解，生成带电荷的络合离子，不能很好地发挥混凝作用。

另外，混凝过程中的水力条件对絮凝体的形成影响极大，整个混凝过程分为两个阶段：混合和反应。混合阶段要求使药迅速而均匀的扩散到全部水中，以创造良好的水解和聚合条件，因此，混合要求快速而剧烈搅拌，在几秒钟内完成；而反应阶段则要求混凝剂的微粒通过絮凝形成大的具有良好的沉降性能絮凝体，因此，搅拌强度或水流速度随絮凝体的结大而逐渐降低，以免大的絮凝体被打碎。本实验水流速度及搅拌速度已确定，可不考虑水力条件的影响。

三、实验装置及仪器用品

1. 混凝实验装置1台

2. 光电浑浊度仪（本次实验不用）1台

3. 酸度计1台

4. 烧杯（1000mL）12个

5. 烧杯（2000mL）18个

6. 烧杯（100mL）4个

7. 量筒100mL 2个

8. 移液管（1、2、5、10mL）各4支

四、试剂

1. 硫酸铝Al2（SO4）3·18H2O 10g/L

2. 三氯化铁FeCl3·6H2O 10g/L

3. HCl （化学纯）10%

4. NaOH 10%

1ppm

5. 聚丙烯酰胺

6.足量的泥水

7.聚合氯化铝PAC 10g/L

五、实验步骤

（一）最佳投加量的选择

1.快速试探投加量范围：取一个烧杯，装入200mL废水，逐滴加入PAC，直至出现矾花，记录滴数。

2.取相同废水6杯，加入不同量的混凝剂（在第一步确定的滴数附近投加）。

3.快速搅拌半分钟，慢速搅拌5分钟。

4.静置沉淀。

5.观察现象（上清液和泥渣量）并记录。

（三）混凝剂的最佳选择

1. 用6个200mL烧杯，分别在6个烧杯中放入原水。

2. 确定原水特征，即测定水样浑浊度、pH值和温度。

3. 确定能形成矾花的最小混凝剂量。其方法是：快速搅拌6个200mL烧杯的原水中分别加FeCl3，Al2（SO4）3、聚丙烯酰胺、PAC、硫酸亚铁，逐次增加的混凝剂投加量（滴管滴加），直至出现矾花，这时的混凝剂投加量作为最小混凝剂，比较出三者中用量最少的一种混凝剂即为混凝剂的最佳选择。

（二）最佳pH值确定方法

1. 用6只200mL的烧杯，分别放入原水。

2. 确定原水特征。测定原水浑浊度、pH值和温度。本实验所用原水与最佳投药量实验时相同。

3. 调整原水的pH值。加入不同量的酸和碱，调节pH值为5、6、7、8、9、10。

3.快速搅拌半分钟，慢速搅拌5分钟。

4.静置沉淀。

5.观察现象（上清液和泥渣量）并记录。

六、注意事项

1. 在最佳投药量、最佳pH值实验中，向各烧杯加药剂时尽量同时投加避免因时间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. 在最佳pH值实验中，用来测定pH的水样，仍倒入原烧杯中。

3. 在测定沉淀水的浊度，用注射针筒抽吸清液时，不要搅动底部沉淀物，并尽量减少各烧杯的抽吸时间。

七、实验结果整理和分析

最佳混凝剂及投药量实验结果整理

表1 混凝剂投加量的最佳选择

表2 混凝剂pH的最佳选择

表3 不同混凝剂的最佳选择

八、实验结果讨论

1. 本实验与水处理实际情况有哪些差别？如何改进？