SUSTech水处理工程混凝实验实验报告

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实验日期:_________ 天气：_____实验室温度：_____

水处理实验一混凝

实验背景:

混凝过程是现代城市给水和工业废水处理工艺研究中不可缺少也是最关键的前置单元操作环节之一。在原水和废水中都存在着数量不等的胶体粒子，如粘土、矿物质、二氧化硅或工业生产中产生的碎屑等，它们悬浮在水中造成水体浑浊，混凝工艺是针对水中的这些物质处理的过程。混凝可去除的悬浮物颗粒直径范围在：1nm~0.1μm(有时认为在1μm)。通过实验摸索混凝过程各参数的最佳值，对于获得良好的混凝效果至关重要。

实验目的：

1．了解混凝的现象及过程，观察矾花的形成；

2．了解混凝的净水作用及主要影响因素；

3．了解助凝剂对混凝效果的影响；

4．探求水样最佳混凝条件(包括投药种类、投药量、pH值、水流速度梯度等)。

实验原理：

天然水体中存在大量的胶体颗粒是水产生浑浊现象的原因之一，胶体的布朗运动、胶体表面的水化作用以及胶体之间的静电斥力，其中胶体间的静电斥力起着主要作用，使得胶体具有分散稳定性。因此，通过自然沉淀的方法不能去除。胶体颗粒表面带有一定的电荷，采用电动电位ζ（Zeta电位）表示，ζ电位的高低决定了胶体颗粒间静电斥力的大小以及影响范围。天然水体中胶体颗粒的ζ电位约在-30mV以上，向水中投加混凝剂从而提供大量的正离子，能够压缩胶体的双电层结构，使胶体脱稳从而凝结和沉降，通常ζ电位降到-15mV时胶体脱稳。随着ζ电位降低，胶体的水化作用也逐渐减弱，混凝剂水解形成的高分子物质在胶粒间起到吸附架桥的作用，提高混凝效果，混凝剂水解后形成的高分子物质也能起到吸附作用，形成絮凝体。

脱稳后的胶粒在一定的水力作用下形成较大的絮凝体，称为矾花，直径较大密度也较大的矾花容易下沉。胶体脱稳聚集形成矾花，这一过程需要消耗能量，水流速度梯度G值起着主要的作用，它反映了单位时间内单位体积水消耗的能量的多少。G值的表达式如下：

式中：

P：搅拌功率（J/S）

μ：水的粘度（Pa·s）

V：被搅动的水流体积

式中G值可以直接由搅拌器显示板读出。粒径越大的矾花在水流的作用下抗剪强度较低，因此随着实验过程中矾花不断长大，G值应逐渐较小。

混凝剂的种类以及投加量的多少将直接影响混凝效果。处理不同水质，不同种类的混凝剂的投加量也不同，需经过相关实验进行确定。

仪器与试剂：

深圳中润混凝实验搅拌仪(附6个1000ml烧杯)；

梅特勒pH计；温度计；哈希2100浊度仪；

1000ml量筒2个；100ml烧杯6个；10mL移液管2个；

2mL移液管1个；医用50~100mL注射器一个，取样用；洗耳球1个。

硅藻土，配制浊度在100-200度左右悬浊液开展混凝实验；

精制硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O溶液， 10 g/L；

氯化铁FeCl3·6H2O溶液， 10 g/L；

聚合氯化铝[Al2(OH)mCl6-m]n溶液（PAC）， 10 g/L；

聚丙烯酰胺PAM溶液， 1g/L (助凝剂)；

HCl溶液(化学纯) ：浓度10%；

NaOH溶液(化学纯) ：浓度10%。

实验内容：

预实验:

首先要对水样性质进行检测，测定水样的温度、pH以及浊度。

1.同种水样，不同混凝剂的混凝效果实验

1.认真了解混凝实验搅拌仪的使用方法。

2.对水样进行彻底搅拌，避免底部有沉积物。

3.取六杯水样，每一杯1000ml，并按照1,1,2,2,3,3标号。确定六杯水样的特征，分别测定每一杯水样的浊度、pH值、温度。在测定浊度时，每份水样测定三次，取其平均值。且每次测定前应摇匀水样，避免因取样后颗粒物在烧杯中继续沉淀而影响测量结果，造成测定值与实际浊度相比偏小；每次测定后使用蒸馏水清洗测定管，避免水样被污染，提高准确度。

4.相同标号为一组，将三组水样放在搅拌仪上。每组水样其中一个为实验组，另一个为对照组。

5.在50r/min的转速下，使用移液枪每次分别向三组水样的实验组烧杯中添加不同种的混凝剂各0.1ml，保持快速搅动30s后静置2min，与同组水样的对照组进行对比观察，直至出现矾花为止。记录此时混凝剂的累计投加量，即作为该种混凝剂的最小投加量。

6.记录数据，比较不同混凝剂在当前实验温度下的最小投加量，即可比较出不同混凝剂的效果。

2.某一水样，确定某种混凝剂的最佳投加量

1. 认真了解混凝实验搅拌仪的使用方法。

2. 重复实验一的步骤，选择一种混凝剂，确定该种混凝剂形成矾花所用的最小混凝剂量。

3. 将原水样彻底搅拌，用6个1000mL的烧杯，分别放入1000mL原水，并测定每一杯水样的浊度，尽量减少不同烧杯内水样浓度上的误差。测定后将水样置于实验搅拌仪平台上。

4. 按照“快速搅拌 30s、转速300r/min；中速搅拌 1min，转速100r/min；慢速搅拌 3min、转速50r/min；抬起搅拌浆；沉淀 10min，转速 0 r/min”的顺序设定搅拌程序。

5. 根据步骤2得出的最小投加量，取其1/4作为1号烧杯的混凝剂投加量，取其2倍作为6号烧杯的混凝剂投加量，用依次增加相等混凝剂投加量的方法，计算出实验时2-5号烧杯所需的混凝剂投加量。

6. 用移液器迅速将计算好的混凝剂量投加到对应的各个烧杯中。

7. 放下搅拌桨，启动搅拌仪。搅拌过程中，密切注意观察并记录各个烧杯中矾花的形成过程，包括矾花的外观、大小、密实程度等，搅拌结束后，观察并记录矾花沉淀的过程。

8. 沉淀结束，从取样口取出100mL左右的上清液，分别置于6个使用蒸馏水清洗后的100mL烧杯中，测出并记录剩余浊度。

9. 根据6个水样的剩余浊度，结合混凝沉淀过程中的现象分析，对最佳投药量所在区间作出判断。缩小加药量范围，重新设定第二组实验投药量的最大值和最小值，并确定中间四个浓度点，重复步骤5至步骤8，得到最佳投药量。

3.混凝阶段的最佳pH值

1. 认真了解深圳中润混凝实验搅拌仪的使用方法

2. 根据原水PH值确定实验投药量。

3. 向编号1-6的6个1000mL 的烧杯中分别放入 1000mL 原水。向1、2号烧杯分加入2.0ml、1.0ml 10%浓度的NaOH，分别向4、5、6号烧杯加入1.0ml、