水污染控制工程实验报告

水污染控制工程

实验报告

（环境工程专业适用）

2014年至2015 年第 1 学期

班级11环境1班

姓名吴志鹏

学号1110431108

指导教师高林霞

同组者汤梦迪林峰吴渊田亚勇茹茹

程德玺

2014年4月

目录

实验一曝气设备充氧性能的测定 ------------------- 1实验二静置沉淀实验 ----------------------------- 3实验三混凝实验 --------------------------------- 6实验四测定污泥比阻实验 ------------------------ 10

实验一曝气设备充氧性能的测定

一、实验目的

1.掌握表面曝气叶轮的氧总传质系数和充氧性能测定方法

2.评价充氧设备充氧能力的好坏。

二、实验原理

曝气是指人为地通过一些机械设备,如鼓风机、表面曝气叶轮等,使空气中的氧从气相向液相转移的传质过程。氧转移的基本方程式为：

dρ/dt=K La（ρs-ρ）（1）式中dρ/dt：氧转移速率，mg/（Lh）；

K La：氧的总传质系数，h-1；

ρs：实验条件下自来水（或污水）的溶解氧饱和浓度，mg/L；

ρ：相应于某一时刻t的溶解氧浓度mg/L，

曝气器性能主要由氧转移系数K La、充氧能力OC、氧利用率E A、动力效率Ep四个主要参数来衡量。下面介绍上述参数的求法。

（1）氧转移系数K La

将（1）式积分，可得

1n(ρs—ρ)＝一K La t+ 常数（2）此式子表明，通过实验测定ρs和相应与每一时刻t的溶解氧浓度后，绘制1n(ρs—ρ)与t 关系曲线，其斜率即为K La。另一种方法是先作ρ-t曲线，再作对应于不同ρ值的切线，得到相应的dρ/dt，最后作dρ/dt与ρ的关系曲线，也可以求出。

（2）充氧性能的指标

①充氧能力（OC）：单位时间转移到液体中的氧量。

表面曝气时：OC（kg/h）= K La t（20℃）ρs （标）V （3）

K La t（20℃）= K La t ⨯ 1.02420-T(T: 实验时的水温)

ρs （标）=ρs （实验）⨯1.013⨯105/实验时的大气压(Pa)

V：水样体积

②充氧动力效率（Ep）：每消耗1度电能转移到液体中的氧量。该指标常被用以比较各种曝气设备的经济效率。

Ep（kg/kW·h）=OC/N （4）式中：理论功率，采用叶轮曝气时叶轮的输出功率（轴功率, kW）。

③氧转移效率（利用率，E A）：单位时间转移到液体中的氧量与供给的氧量之比。

E A= （OC/S）⨯100% （5）S—供给氧，kg/h。

三、实验步骤

在实验室用自来水进行实验。

（1）向模型曝气池注入自来水至曝气叶轮表面稍高处，测出模型池水体积V(L)，并记录。（2）启动曝气叶轮，使其缓慢转动（仅使水流流动），用溶解氧仪测定自来水温和水中溶解氧ρ'，并记录。

（3）根据ρ'值计算实验所需要的消氧剂Na2SO3和催化剂CoCl2的量。

Na2SO3 + 1/2O2 Na2SO4（6）（4）根据上式，每去除1mg的溶解氧，需要投加7.9mg Na2SO3。

因此，根据池子体积与自来水的溶解氧浓度，可以计算出Na2SO3 的理论需要量。实际投加

量应为理论值的150%~200%。

实际投加量W1 = V⨯ρ'⨯7.9⨯（150~200%）kg或g

催化剂CoCl2的投加量按维持池子中的钴离子浓度为0.05~0.5 mg/左右, 其计算方法如下:

催化剂CoCl2的投加量W2 = V⨯ 0.5⨯ 129.9/58.9

（5）将消氧剂Na2SO3和催化剂CoCl2用水溶解后投放在曝气叶轮处

（6）待溶解氧读数为零时，加快叶轮转速（此时曝气充氧），定期（0.5~1min）读出溶解

氧数值(ρ) 并记录，直到溶解氧不变时（此即实验条件下的ρs），停止实验。

三、实验装置及试剂

1、实验装置图见下

2、本实验所需要的仪器及药品

1)空压机；2)曝气简；3)搅拌器；4）秒表；

5)分析天平；6)烧杯；7)亚硫酸钠(Na2SO3·7H2O)；8)氯化钻(CoCl2·6H2O)

图1 曝气设备充氧能力实验装置图

五、实验数据记录

1.实验原始数据记录

（1）记录实验设备及操作条件的基本参数：

①模型池径D =34.72cm，高度H =0.28 m，水体积= 0.0265 m 3

②水温16.6 ℃，实验室条件下自来水的ρ = 7.66 mg·L-1

③电动机功率

④测定点位置

⑤消氧剂Na2SO3投加量 3.2g ，催化剂CoCl2投加量0.029g 。

（2）记录不稳定状态下充氧实验测定得到的溶解氧数值。

t/min 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ρ/（mg·L-1） 0.96 1.32 3.21 3.82 4.35 4.69 4.93 5.08 5.2 5.25 5.28 5.28

（ρs-ρ）/（mg·L-1） 6.7 6.34 4.45 3.84 3.31 2.97 2.73 2.58 2.46 2.41 2.38 2.38

CoCl2

六、作图（用坐标纸或者计算机画图粘贴）

（1）以溶解氧浓度ρ为纵坐标、时间t为横坐标，用上表的数据作ρ与t的关系曲线。

（2）根据实验曲线ρ-t计算相应与不同ρ值的dρ/dt，记录与表2

表2 不同ρ值的dρ/dt

ρ（mg·L-1） 0.96 1.32 3.21 3.82 4.35 4.69 4.93 5.08 5.2 5.25 5.28 5.28 dρ/dt（mg·L-1·min-1）0.48 0.33 0.54 0.48 0.44 0.39 0.35 0.32 0.29 0.26 0.24 0.22

（3）分别以ln（ρs-ρ）和dρ/dt为纵坐标、时间t和ρ为横坐标，绘制出两条实验曲线。

计算K Lα

由上可知，两种方法求得K Lα分别为0.0482和0.0383，求平均值为0.0433