混凝沉淀法处理高浊度废水

设计实验一混凝沉淀法处理高浊度水一、实验目的1、通过混凝沉淀法处理高浊度废水实验，了解混凝的现象和过程，混合及反应的作用，加深对混凝理论的理解。2、了解影响混凝条件的相关因素。3、选择和确定最佳混凝工艺条件，本实验需确定混凝剂的最佳投加量。二、实验原理及意义混凝沉淀法所处理的对象，主要是水中的微小悬浮固体和胶体杂质。大颗粒的悬浮固体由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀等方法除去。但是微小粒径的悬浮固体和胶体，能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十小时以上也不会自然沉降。这是由于胶体微粒及细微悬浮颗粒具有“稳定性”。胶粒在水中受几方面的影响：①由于胶粒带点现象，带相同电荷的胶粒产生静电斥力，而且ζ电位越高，胶粒间距越近，胶粒间的静电斥力则越大；②受水分子热运动的撞击，微粒在水中做不规则的运动，即“布朗运动”；③胶粒之间还存在着相互引力——范德瓦耳斯力。因此，胶体微粒不能相互聚结，而是长期保持稳定的分散状态。使胶粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性分子吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触，但是水化膜是伴随着胶粒带电而产生的，如果胶粒的ζ电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。混凝沉淀法是通过向水中投加混凝剂，来破坏细微悬浮物和胶体颗粒在水中形成的稳定体系，使其聚集形成较大的颗粒而沉降，然后再通过在重力沉降法予以分离的过程。其机理归结起来，可以主要认为是三方面的作用。压缩双电层作用：在水中投加电解质——混凝剂，能消除或降低胶ζ电位，从而使胶粒碰撞聚结，失去稳定性，脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。吸附架桥作用：混凝剂溶于水后，经水解或缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构，可被胶体微粒所强烈吸附，形成肉眼可见的粗大絮凝体，此为絮凝。网捕作用：混凝剂水解而形成沉淀物过程中，能卷集，网布水中的胶体等微粒，使胶体粘结。上述产生微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。混凝过程中最关键的是确定最佳混凝工艺条件，因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水质pH、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等，所以混凝条件较难确定。由于实验条件，在此，实验温度为室温，水质pH为自然状态；搅拌速度及时间等水利条件拟定，暂不加考虑。本实验通过对照及梯度实验确定在该实验条件下混凝剂的最佳投加量。三、实验设备及材料1、六联搅拌机（混凝装置简图见图1）1台；2、浊度计1台；3、pH计1台；4、塑料水桶1个；5、硫酸铝溶液（浓度为6%）1份；6、FeCl3溶液（浓度为5%,用1N盐酸将pH调至3）1份；7、自配高浊度水（浊度在800NTU以上）1份；8、移液管（1mL、5mL、10mL、）1支；9、1000mL量筒1个；10、200mL烧杯1个；11、吸耳球1个；12、吸水纸、绒布若干；13、电子天平（200g/0.01g）1台。图1六联搅拌机（混凝装置）简图四、实验步骤1、熟悉六联搅拌机、浊度计、pH计的使用。2、用200mL量筒量取200mL水样至200mL烧杯中。3、记录实验室温，测定原水浊度及pH。4、确定原水中能形成矾花的近似最小混凝剂投加量（本次试验选择硫酸铝溶液为混凝剂）。用玻璃棒慢速搅拌200mL烧杯中的原水，用移液管每次增加0.1mL混凝剂直至出现矾花为止。记录这时的混凝剂投加量作为形成矾花的最小混凝剂投加量。5、确定该实验条件下混凝剂的最佳投加量。①用1000mL量筒量取6份1000mL水样至六联搅拌机的6个烧杯中。②根据步骤4得出的形成矾花的最小混凝剂投加量，依次按其投加量的0,25%,50%,100%,150%,200%剂量移至与六联搅拌机1-6号烧杯对应的投药试管中，记录各投加量，并统一用清水定容至10mL。③保持各烧杯中各搅拌叶片的位置相同，搅拌机设置第一档（混合搅拌）40秒350r/min，第二档（反应搅拌）15分钟100r/min。启动搅拌机，快速运转（350r/min），10秒后，投药。④搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程、矾花大小、密实程度。⑤搅拌过程完成后，静置15分钟，注意观察并记录矾花沉淀情况，⑥沉降时间到达后，取各烧杯中的上清夜，测定并记录其剩余浊度及相应pH。五、实验结果处理及分析1、将原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后水样剩余浊度及pH计入表1。2、以沉淀后水样剩余浊度为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标，给出剩余浊度与投加量关系的曲线，并求出最佳混凝剂投加量。3、以沉淀后水样pH为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标，给出沉淀水pH与投加量关系的曲线，并分析其规律。数据整理如下：混凝剂名称：硫酸铝溶液混凝剂浓度：6%原水浊度：原水pH：水样体积：最小投加量：混合搅拌转速：350r/min混合搅拌转速：350r/min混合搅拌时间：40s混合搅拌时间：15min沉降时间：15min表1混凝剂最佳投药量实验记录试样编号123456实验温度混凝剂投加量/mL矾花出现时刻/min实验现象剩余浊度/NTU沉淀水pH六、参考书目[1]高廷耀,顾国维,周琪.水污染控制工程(下册)[M].第四版.高等教育出版社，2015.04[2]彭党聪.水污染控制工程实践教程.第二版.化学工业出版社，2011.05[3]楼菊.环境工程综合实验.浙江工业大学出版社，2009.04[4]仉春华，孙红杰，安晓雯.环境工程实验基础.东北大学出版社，2008.08[5]宋志伟，李燕.水污染控制工程.中国矿业大学出版社，2013.07