土木工程专业 水质工程学 下 实 验

1. 土木工程专业水质工程学 下 实　验

2. 目　录 • 实验一 清水充氧试验 • 实验二 颗粒自由沉淀实验 • 实验三 活性炭吸附实验

3. 实验一清水充氧试验

4. 实验原理 本试验是将一定容量清水从不含氧的状态下强制曝气充氧到接近饱和的程度。空气中的氧向水中转移的时候，在气水接触面的两侧分别存在着气体边界层（气膜）和液体边界层（液膜）。氧的转移就是在气液双膜内进行分子扩散，在膜外进行对流扩散的过程。由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，所以氧的转移阻力基本在双膜上，这就是比较常用的双膜理论。根据这样的理论，氧的转移速率方程式为 将上式移项，积分得 令Da=Cs-C1，Dt=Cs-C2,并整理成下式 以lg(Da/Dt)为纵坐标，时间t为横坐标作图可得一直线， 其斜率为Kla/138.2，Kla则可求出。

5. 实验目的及内容 • 1.学习了解曝气设备充氧能力的试验方法，加深对曝气充氧机理的认识。 • 熟悉曝气设备氧总转系数Kla及其他各项评价指标的计算方法。

6. 4 1 3 2 5 实验设备 清水充氧实验装置 1.有机玻璃曝气柱 2.曝气器 3.取样口 4.溢流孔 5.空压机 （1）曝气充氧试验柱（有机玻璃柱）Ф0.15×3.5m （2）空压机，供气系统，见图1-1。 （3）DO测试仪器。 （4）秒表或定时钟。 （5）消氧试剂：无水亚硫酸钠、氯化钴。

7. 实验步骤 • （1）池中注满自来水至有效高度。测定水中溶解氧、温度及装置容积。 • （2）计算投药量，根据溶解氧含量计算亚硫酸钠（消氧剂）及氯化钴（催化剂）的用量。化学反应如下 • Na2SO3+0.5O2 Na2SO4 • 化学计量比值为Na2SO3/0.5O2 = 126/16 = 7.9 • 按此反应，每去除1mg/L的溶解氧需投加7.9mg/L的Na2SO3（应使用至10%~20%的超重）及0.5mg/L的CoCl2（应保证最小浓度1.5mg/L）。 • （3）将上两种药液混合投入试验柱内，搅拌均匀，5min后测定水中溶解氧，定性观察，当溶解氧至零时，准备曝气充氧。 • （4）开始供气，同时记录时间，控制气量0.35m3/h。 • （5）充氧开始后，每隔0.5min，用溶氧瓶取样一次，并立即测定溶解氧值Ci（mg/L），连续取样在达到或接近水温T时的饱和溶氧值时停止取样（此步也可用测氧仪连续测定）。

8. 　实验数据记录　 水深m，试验柱的容积L，T, Cs，供气量m3/h，Na2SO3投量g，CoCl2投量g。

9. 实验结果 （1）用最小二乘法计算Kla值，将上表中有关数据列入下列公式求Kla值。 2.求充氧量R0 ，T为试验水温 9.17——20℃式、101.325kPa，纯水的饱和溶解氧，mg/L； V——试验柱内水体积，L。 式中 3.求氧的利用率Ea （1）计算供氧量S S=Gs×0.21×1.429(kgO2/h) （2）计算氧利用率 4.求动力效率Ep

10. 实验二 颗粒自由沉淀实验

11. 实验原理 浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率与截留速度u0、颗粒重量百分率的关系 工程中常用下式计算 关系曲线 ～

12. 实验目的和内容 • 1．加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 • 2．掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。

13. 实验设备 1．有机玻璃管沉淀柱一根，内径D≥100mm，高2.0m。工作水深即由溢流口至取样口距离，H=1.5m。沉降柱上设溢流管，取样管，进水及放空管。 2．配水及投配系统包括钢板水池，搅拌装置，水泵、配水管，循环水管，如图2-3示。 3．计量水深用标尺，计时用秒表或手表。 4．玻璃烧杯，移液管，玻璃棒，瓷盘等。 5．悬浮物定量分析所需设备万分之一天平，带盖称量瓶，干燥皿、烘箱、抽滤装置、定量滤纸等。 6．水样可用煤气洗涤污水，轧钢污水，天然河水或人工配制水样。

14. 实验步骤 • 1．将实验用水倒入水池内，开启循环管路闸门2，用泵循环或机械搅拌装置搅拌，待池内水质均匀后，从池内取样，测定悬浮物浓度，此即为C0值。 • 2．开启闸门1、3，关紧闸门2，水经配水管进入沉淀管内，当水上升到溢流口，并流出后，关闭闸门3、停泵。记录时间，沉淀实验开始。 • 3．隔5、10、20、40、70、90min由取样口各取水样50mL。 • 4．观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。 • 5．测定水样悬浮物含量。

15. 　实验数据记录　

16. 　实验结果　 1．实验基本参数整理 实验日期： 水样性质及来源： 沉淀柱直径 =柱高H= 水温： 0C 原水悬浮物浓度C0（mg/L） 2．实验数据整理 将实验原始数据按表2-2整理，以备计算分析之用。 表中不同沉淀时间时，沉淀管内未被移除的悬浮物的百分比及颗粒沉速分别按下式计算 未被移除悬浮物的百分比 颗粒沉速 相应颗粒沉速= 实验原始数据整理表

17. 3．以颗粒沉速 为横坐标，以P为纵坐标，绘制U~P关系曲线。 4．利用图解法计算沉速u＝6.0m/h的沉淀总效率。

18. 实验3 活性炭吸附实验

19. 实验原理 活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，也有化学吸着作用，当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中溶解性杂质在活性炭表面积聚而被吸附。与此同时也有一些被吸附物质由于分子运动而离开活性炭表面，重新进入水中，即同时发生解吸现象，当吸附和解吸处于动态平衡状态时，称为吸附平衡。这时活性炭和水相之间的溶质浓度具有一定的分布比值。此时，单位重量的活性炭所吸附溶质数量称为吸附容量qe ，可表示为 式中：m——吸附剂投加量(g)； x ——吸附剂吸附的溶质总量(mg) C0――废水中原始溶质浓度(mg／L) Ce――吸附达平衡时水中的溶质浓度(mg／L) V——废水体积(m1) qe值的大小除了决定于活性炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓度、水温和pH值有关。一般说来，当被吸附的物质能够与活性炭发生结合反应，被吸附物质又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭对被吸附物质的亲和作用力强，被吸附物质的浓度又较大时，qe值就比较大

20. 实验目的和内容 本实验采用活性炭间歇的方法，确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力。 (1)加深理解吸附的基本原理。 (2)掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。 (3)掌握用间歇式静态吸附法确定活性炭等温吸附式的方法。 (4)利用绘制的吸附等温曲线确定吸附系数：K、1/n。K为直线的截距，1/n为直线的斜率

21. 实验设备 本实验间歇性吸附采用三角烧瓶内装人活性炭和水样进行振荡方法。 1仪器与器皿： 恒温振荡器1台、分析天平1台、分光光度计1台、三角瓶5个、1000ml容量瓶1个、100ml容量瓶5个、移液管 2试剂：活性炭、亚甲基蓝

22. 实验步骤 一、标准曲线的绘制 1、 配制100mg/L的亚甲基蓝溶液：称取0.1g亚甲基蓝，用蒸馏水溶解后移入1000ml容量瓶中，并稀释至标线。 2、用移液管分别移取亚甲基蓝标准溶液5、10、20、30、40ml于100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml刻度线处，摇匀，以水为参比，在波长470nm处，用1cm比色皿测定吸光度，绘出标准曲线。 二、吸附等温线间歇式吸附实验步骤 1、用分光光度法测定原水中亚甲基蓝含量，同时测定水温和PH。 2、将活性炭粉末，用蒸馏水洗去细粉，并在105℃下烘至恒重。 3、在五个三角瓶中分别放入100、200、300、400、500mg粉状活性炭，加入200ml水样。4、将三角瓶放入恒温振荡器上震动1小时，静置10min。 5、吸取上清液，在分光光度计上测定吸光度,并在标准曲线上查得相应的浓度，计算亚甲基蓝的去除率吸附量。

23. 　实验结果　 1 亚甲基蓝标准曲线绘制 根据前述实验结果绘制亚甲基蓝浓度（横坐标）-吸光度（纵坐标）关系曲线。 表1-亚甲基蓝浓度与吸光度

24. 2、活性炭吸附实验结果 3 吸附等温方程 以吸附量（X/M）的对数（lgX/M）为纵坐标，以CODMn浓度C的对数lgC为横坐标，绘制等温吸附曲线，并写出等温吸附方程式。