水处理试验-混凝

水处理实验设计一污水的混凝处理实验 一、实验目的 为了深入了解絮凝理论在水处理领域的应用和进一步掌握絮凝剂 的特性， 针对污染水体进行絮凝沉淀处理实验，观察絮凝沉淀过程并探讨絮凝剂在水处 理过程中的最佳添加量。 二、实验要求 1、要求认识几种絮凝剂，掌握其配制方法。 2、观察水处理过程中的絮凝现象，从而加深对絮凝理论的理解。 3、认识絮凝理论对污染水处理的重要意义。 三、实验原理 所谓絮凝剂或者混凝剂是指：凡是能使水溶液中的溶质、胶体或 者悬浮物 颗粒产生絮状沉淀的水处理剂。天然水或工业污水水中除了含有泥砂、颗粒很 细的尘土、腐殖质、淀粉、纤维素、细菌、藻类等 微生物。这些杂质与水形成 溶胶状态的胶体微粒，由于布朗运动和静 电排斥力而呈现沉降稳定性和聚合稳 定性，通常不能利用重力白然沉 降的方法除去，必须加入絮凝剂以破坏溶胶的 稳定性，使细小的胶体 微粒凝聚再絮凝成较大的颗粒而沉淀。 絮凝机理一般有三种： (1)电解质对双电层的作用(图1) 水中的悬浮物或固体微粒通常呈胶体状态分布，它们具有巨大的 比表面， 可吸附液体中的正离子或负离子或极性分子，使固液两相界面上的电荷分布不 均匀而产生电位差。加入电解质，使固体颗粒的表 面形成的双电层有效厚度减 少， 使范德华引力占优势而达到彼此吸引, 0 / 12 最后达到凝聚。 (2) 吸附架桥作用机理(图2) 当加入少量高分子电解质时，由于胶粒对高分子物质有强烈的吸 附作用，高分 子长链一端吸附在一个胶粒表面上，另一端又被其他胶粒吸附，形成一个高分子链 状物。高分子长链像各胶粒间的桥梁，将 胶粒联结在一起形成絮凝体，最终沉降。 (3) 沉淀物卷扫作用机理(图3) 当水中加入较多的铝盐或铁盐等药剂后，在水中形成高聚合度的 氢氧化物，可 以吸附卷带水中胶粒而沉淀。 图1固体微粒的双电层结构 1 / 12 高分子聚合物胶体脱稳胶体 图3沉淀物卷扫作用机理 本次实验选择铝系絮凝剂（硫酸铝 Al 2（SO4）3）。铝离子在水溶液中 首先形 成水合离子，也可以视为水分子作配位体的络合离子，通过水合离子的酸性离解即 水解作用生成氢氧化物或羟基络离子。然后通过羟基桥联作用，把单核络合物转化 絮凝体 为多核羟基络合物，多核络离子可 通过水解使生成物的电荷降低，羟基数增加，生 成更高级的多核络合图2高分子聚合物的吸附架桥作用 -----3 2 / 12 物。水解和羟基桥联作用的交替进行，最终生成聚合度无限大的难溶 氢氧化铝沉淀从而达到絮凝作用。Al 2（SO4）3 絮凝作用化学反应方程入 -H2O逐步为OH置换，生成氢氧Al 2（SO4）3 通过水解作用， 配位体 化物或羟基络离子 3+ A1(H2O)X X H2O 2 + A1(H2O) (OH)+ XTXT + K H2O K H3O ++A1(H2O) 9(OH)2 +H30 X-2J Al(H 2O) K3 H ( ) 3 + H3O X-3 OH + X-4K4 ：0. Al(H 2O) (OH) 41 +H30+ 下： 羟基络离子通过羟基桥联作用, 合物。 把单核络合物转化为多核羟基络 2AI(H2AI(H2 2O) (OH) 5O) (OH) 5 /OH/OH [(H[(H2 2O)O)4 4AIAI ( ( OHOHZ Z ；；AI(HAI(H7 7O)O)4 4] ]4+4++ + 2 2H H2 2O O HO 5HO 5、、I OH [I OH [（（H H2 2O O））4 4AI AlAI10。 仪器设备：1000ml量筒2个； 1000ml 烧杯6个; 100ml 烧杯2个； 10ml 移液管2个； 2ml移液管1 个； 医用针筒1根； 洗耳球1个； 光电浊度仪1台； 六联搅拌器1台。 实验药品：AL 2(SO4)3o 五、实验步骤 (1) 准备 6 个已经清洗和用蒸馆水润洗干净的塑料瓶(1000mL)到嘉陵江大 石桥水段的污水排放口取样。 (2) 采样后，装瓶，迅速运送回实验室进行实验分析。 (3) 将采样回的污水均匀混合， 用1000 mL量筒分别取6个水样 至6个1000 mL烧杯中，总共六组水样，依次贴好标签并在标签上一 次记录1#, 2#, 3#, 4#, 5#, 4 / 12 6#, 7#。 (4) 将配比浓度(C)为20 g/L的AL2(SO4)3分别取出0.5、1.5、2.5、3.0、 3.5、4.0mL 并分别投入 1#, 2#, 3#, 4#, 5#, 6#, 7#水样 中。 (5) 将配置好的水样置于六联搅拌器下(搅拌时间和程序已按说 明书预先设定 好)进行搅拌。 (6) 絮凝实验搅拌器以500r/min的速度搅拌30s,然后用150r/min速度搅拌 5min,最后以80r/min 的速度搅拌10 min。 (7) 搅拌过程中，观察并记录 矶花”形成的过程以及 航花”的外 观、大小、 密实程度等。 (8) 搅拌过程完成后，停机，静沉 15 min,观察并记录矶花”沉 淀的过程。 (9) 静止15 min后，用医用针筒取出上清液，并用浊度仪测出剩余浊度，记 入表1中。 (10) 比较第一组6个水样的实验结果，根据 6 个水样所测得的 剩余浊度值， 以及水样絮凝沉淀时现象观察记录的分析，对最佳投药 量所在区间做出判断，缩小实验范围为 3.0 左右，然后，加药量取2.5、 2.7、2.9、 3.1、3.3、3.5 mL 的浓度 C 为 20 g/L 的 AL2(SO4)3。重复以 上实验步骤。 六、原始数据记录 絮凝剂的投放量与水样的剩余浊度的原始记录见表 矶花形成及沉淀过程描述见表 1,絮凝过程中 2 5 / 12 实验 编亏 絮凝剂名称 AL 2（SO4）3 表1实验中各个指标的测定数据记录表 原水浊度原水温度 10.1（第一次） 10.1（第二次） 2# 1# a 0.5 10 7.54 6.4 3# X2 2.5 50 0.73 6.4 3# X2 2.5 50 0.63 6.4 19 4# X3 3.0 60 0.61 6.4 4# X3 2.6 52 0.64 6.4 原水PH值 6.4（第一次） 6.4（第二次） 5# X4 3.5 70 0.49 6.4 5# X4 2.7 54 0.71 6.4 6# b 4.0 80 0.8 6.4 63 b 2.8 56 0.82 6.4 水样 编勺 代号XI 1.5 30 3.52 6.4 2# 第一次投药量 剩余浊度 mL mg/L 沉淀后PH值 水样 编勺 代号1# a 2.3 mL mg/L 46 0.59 6.4 XI 2.4 48 0.55 6.4 第二次投药量 剩余浊度 沉淀后PH值 表2实验过程的观察记录表 实验 编亏 水样 编亏 1 2 3 4 5 6 1 2 观察记录 小结 矶花形成及沉淀过程描述 矶花几乎没有形成 局5、6水样后出现混浊，矶花小而不密实，数量比 样少些，悬浮在水中，沉降慢。 很快出现混浊，矶花大，密实度良好，数量仅次于 3水 4水样， 第 一 投药量在 3.0mL杠量 沉降速度快，沉到底并堆积在一起。 很快出现混浊，矶花小，密实度最好，且数量最多，沉速最 快。 局3、4水样后出