故某一特定沉降速度
的沉淀池中，颗粒的总去除率为
三、实验装置及设备
（一）实验装置
本实验由沉淀柱、高位水箱、水泵和溶液调配箱组成。
实验沉淀柱自溢流孔开始自上向下标刻度。
图1-3自由沉淀实验装置图
1、沉淀柱2、水泵3、水箱
4、支架5、气体流量计
6、气体入口7、排水口
8、取样口
（二）实验设备和仪器仪表
1.1000×1000×1000溶液调配水箱
1个
2.水泵
1台
3.输水管
适量
4.沉降柱Ф150×1000
1根
5.200mL烧杯
若干
6.秒表
1块
7.标尺
1把
8.浊度仪
1台
四、实验步骤
（一）实验前准备工作
1.将浊度仪通电，预热使其工作稳定。
2.检查沉淀柱、进水泵、原水箱的管线连接，无误后，以清水注入原水箱，并开动水泵将沉降柱、原水箱以及相应连接管道冲洗干净，排干积水后，关闭所有阀门。
（二）实验步骤
1.将废水倒入溶液调配水箱，搅拌5分钟使废水悬浮物分布均匀。
2.开启沉降柱进水阀门，用标尺计量水位到所需高度后，关闭进水阀门，按下秒表开始计时，同时取原水300-400mL，立即用浊度仪测定浊度，即C0，填入表1-1中。
3.经过1min、2min、3min、8min……60min……分别在中端取样，每次取样时先排出取样管中积水，再取样300-400mL。
所得水样按先后顺序，分别用浊度仪立刻测定，并记入表1-1中。
五、注意事项
1.进水前须将原水搅拌均匀；
2.取样时，须先排出取样管中的积水，再取样；
3.开启取样阀门时，不宜开启度过大，只要能在短时间里把水样排出即可；
4.若原水样悬浮物含量较低，可把取样间隔时间拉长。
六、实验结果分析和思考题
1．根据表1-1，计算各沉降时间下沉降速度ui和水中残留悬浮物浓度与原悬浮物浓度之比值Pi（Ci/C0），记入表1-2，以颗粒沉淀速度u为横座标，以P为纵座标，绘制u－P曲线。
2．利用图解积分法计算不同沉降速度时的总去除效率E，填入表1-2，并绘制u-E、t-E关系曲线。
3．阐述绘制自由沉降曲线的意义。
4．对本实验有何改进意见？
附表：
实验结果记录格式
表1-1自由沉淀实验记录表
实验日期：
年月日
取样序号
间隔时间（min）
静沉时间t（min）
水中残余悬浮物浓度C（NTU）
表1-2自由沉淀实验数据整理表
静沉时间t（min）
水中残余悬浮物浓度C（NTU）
沉降速度
（mm/min）
水中残留悬浮物浓度与原水悬浮物浓度比Pi=Ci/C0
沉降总效率
E总（%）
组员签名：
实验二混凝沉淀实验
一、实验目的
1、通过实验观察混凝现象，加深对混凝沉淀理论的理解；
2、学会选择和确定最佳混凝工艺条件的基本方法；
3、测定计算反应过程的G值和GT值，是否在适宜的范围内。
二、实验原理
胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的静电斥力是胶体稳定性的主要因素。
胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。
Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。
一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。
投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。
投加量不足不可能有很好的混凝效果。
同样，如果投加的混凝剂过多也未必能得到好的混凝效果。
水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。
在水中投加混凝剂如A12（SO4）3、FeCl3后，生成的A13+、Fe3+化合物对胶体的脱稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度影响，还受水的pH值影响。
如果pH值过低（小于4），则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。
如果pH值过高（大于9-10），它们就会出现溶解现象，生成负电荷的络合离子，也不能极好发挥絮凝作用。
投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体，这时，水流速度梯度G值的大小起着主要的作用。
在混凝搅拌实验中，水流速度梯度G值可按下式计算：
式中：
p——单位体积水流所需功率，kg·m/s·m3；
μ——水的动力粘滞系数，kg·s/m2；
G——水流速度梯度，s-1。
三、实验设备及试剂
1.六联搅拌机1台。
2.PH试纸。
3.光电浊度计1台。
4.温度计1支。
5.1000ml烧杯6个。
6.1ml、2ml、5ml、10ml移液管各一支。
7.200ml烧杯1个，吸耳球等。
8.混凝剂（硫酸铝，5%浓度）。
9.实验用原水。
10.化学纯盐酸10%，化学纯NaOH溶液10%溶液。
四、实验内容及步骤
1、熟悉六联搅拌装置的结构原理，并设定其操作程序。
2、充分搅匀实验水样，然后用500ml烧杯取出适量水样，测定原水的浊度、PH值和水温。
3、充分搅匀实验水样，用量筒量取1000ml水样，分别注入到1000ml的大烧杯中，然后将大烧杯逐个置于六联搅拌仪的各根搅拌轴下，并使搅拌轴及叶片处于大烧杯适中的位置。
4、用移液管移取预先配制好的混凝剂溶液，依次注入各个小试管中，每个小试管中投放的混凝剂溶液量依次为：
0.1、0.3、0.5、2、5、10ml。
5、设定搅拌机工作程序，如表2-1，然后启动搅拌机，
表2-1混凝-沉淀实验程序设定表
阶段
段数
设定时间（min）
搅拌转数（r/min）
是否加药
搅拌
01
1
260-300
0
混合
02
1-3
260-300
1
反应
03
3
60
0
04
3
50
0
05
3
40
0
06
3
35
0
07
3
30
0
6、关闭搅拌机、静止沉淀15分钟，先放出一部分残留在取样口的溶液（取样时应注意不要搅动大烧杯中的水，以免使沉下的矾花重新浮起，影响残余浊度的测定结果），然后取150-200mL水样，测定其浊度，记于表2-2中。
7、记录水样混凝过程中本实验设备的工艺参数值（速度梯度G值，GT值），记于表2-3中。
注意事项：
1、实验过程中需记录水样的名称及浊度、pH值、温度等参数，同时记录所使用混凝剂或助凝剂的种类和浓度以及混凝时的水流速度梯度等；
2、水样的浊度应取多次测量的平均值；
3、在最佳pH值实验中，用来测定pH值的水样，仍倒入原烧杯中；
五、实验结果讨论
1．根据最佳投药量实验曲线，分析沉淀原水浊度与混凝剂加入量的关系，并得出最佳投药量。
2．本实验与水处理实际情况有哪些差别?
如何改进?
3.利用水的混凝机理，简要说明若进一步确定最佳pH值应如何进行实验。
附录：
实验结果记录格式
实验日期:
混凝剂:
混凝剂浓度:
原水浊度:
原水pH:
原水温度:
表2-2最佳混凝剂投加量记录表
水样编号
1
2
3
4
5
6
投药量（mg/L）
投药后pH值
初矾花时间
矾花沉淀情况
剩余浊度
表2-3设备的工艺参数值
阶段
段数
设定时间（min）
搅拌转数（r/min）
G值
GT值
搅拌
01
1
260-300
混合
02
1-3
260-300
反应
03
3
60
04
3
50
05
3
40
06
3
35
07
3
30
组员签名：
实验三活性炭吸附实验
一、实验目的
本实验采用活性炭间歇和连续吸附的方法通过本实验确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力。
希望达到下述目的：
（1）掌握吸附实验的基本操作过程；
（2）深化理解吸附过程的基本原理；
（3）掌握吸附等温线及吸附等温式的物理意义及其应用功能；
（4）掌握活性碳吸附实验的数据处理方法。
二、实验原理
活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、某些离子以及难以进行生物降解的有机污染物。
在吸附过程中，活性炭比表面积起着主要作用。
同时，被吸附物质在溶剂中的溶解度也直接影响吸附的速度。
此外，pH的高低、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速度有一定影响。
活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，也有化学附着作用。
有一些被吸附物质先在活性炭表面上积聚浓缩，继而进入固体晶格原子或分子之间被吸附，还有一些特殊物质则与活性炭分子结合而被附着。
当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中的溶解性杂质在活性炭表面积聚而被吸附，同时也有一些被吸附物质由于分子的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（即固相和液相）之间的溶质浓度，具有一定的分布比值。
如果在一定压力和温度条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为x毫克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量为qe，即吸附容量可按下式计算
qe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、水的温度及pH值有关。
描述吸附容量qe与吸附平衡时溶液浓度C的关系有Langmuir、BET和Fruendlieh吸附等温式。
在水和污水处理中通常用Fruendlich表达式来比较不同温度和不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即
式中：
K—与吸附比表面积、温度有关的系数；n—与温度有关的常数，n>1；C—吸附平衡时的溶液浓度（mg/L）。
这是一个经验公式，通常用图解方法求出K，n的值．为了方便易解，往往将上式变换成线性对数关系式
式中：
C0—水中被吸附物质原始浓度（mg/L）；C—被吸附物质的平衡浓度（mg/L）；m—活性炭投加量（g/L）。
通过吸附实验，可确定活性碳的吸附速率、吸附量、吸附等温式中的有关常数，并可以此来选择合理的活性碳种类及吸附等温式的形式，为活性碳吸附处理方法在水和废水处理中的应用提供可靠的理论依据。
三实验装置与设备
（一）实验装置
因时间关系，本实验以间歇实验操作部分。
采用在三角瓶内装有一定数量的活性碳和水样进行振荡的方法进行实验操作。
（二）实验设备及仪器仪表
1．振荡器1台
2．pH计1台
3．活性炭2kg
4．721分光光度计1台
5．250ml和500ml三角烧瓶若干
6．亚甲基兰若干
7．分析天平1台
8．温度计刻度0～100℃1支
9．容量瓶（1000ml）、移液管（5ml、10ml）若干
10．布氏漏斗、定量滤纸
四实验步骤
（一）实验准备
（1）仪器设备的调试；
（2）水样的配制；
在电子天平上准确（准确至小数点后4位）一定量的亚甲基兰试剂，用蒸馏水配成较高浓度（300mg/L）的亚甲基兰溶液。
用721型分光光度计测得吸收与波长的关系（以蒸馏水作空白液），确定产生最大吸收峰的波长。
将准备的亚甲基蓝溶液用容量瓶按一定的比例进行稀释，配成浓度不同的系列溶液，并将此系列溶液在721分光光度计上进行适合浓度的调试，得出适宜的原水样标准液的浓度值，然后，绘制吸收量（用吸光度或透光率表示）与亚甲基蓝水溶液浓度（mg/L）的关系曲线，即为标准曲线。
（3）颗粒或粉末活性碳称量。
用方块硫酸纸在分析天平上准确称量经过烘干（烘箱，105℃）恒重的颗粒活性碳或180目以下的粉末活性碳20.00、40.00、80.00、120.00，160.00、200.00mg备用。
2、吸附动力学实验
（1）分别将250ml预先配制的一定浓度的亚甲基兰溶液置于8个500ml的三角烧瓶内；
（2）将上述8个三角烧瓶置于振荡器上，用紧固器将它们牢牢固定；
（3）同时向上述8个三角烧瓶加入经烘干并准确称量的颗粒装活性碳400mg。
活性碳加入后，将三角烧瓶密封并立即开启振荡器进行剧烈振荡并同时开始计时；
（4）在5、10、15、20、25、40、60、90min时各从振荡器上取下一个三角烧瓶。
所取下的三角烧瓶立即进行静置沉淀（如采用粉末活性碳，则需要使用离心机进行离心分离处理），取上清液并利用721分光光度计测定其出水浓度并加以记录。
重复上述过程，直至90min结束时测定所有三角瓶的出水浓度；
（5）绘制C-t曲线，进行分析并根据吸附平衡浓度计算活性碳的吸附量。
3、吸附等温式实验
（1）取一组试剂瓶（250ml，白底），分别注入100ml的亚甲基蓝水溶液（300mg/L），
（2）将经烘干并准确称量的颗粒活性碳（GAC）或180目以下的粉末活性碳（PAC）20.00、40.00、80.00、120.00，160.00、200.00mg分别装入上述6个250ml的三角烧瓶中，并将它们置于振荡器或电动搅拌上，振荡频率约控制在f=200（电子屏显示），开始震荡并同时计时。
（3）经2个小时的振荡后，结束振荡，然后恒温静置约20个小时（待活性炭吸附完全达到吸附平衡状态）。
（4）将水样瓶从振荡器上取下，然后分别用布氏漏斗、定量滤纸和干净的试剂瓶将水样进行过滤。
其中的原液应舍去最初和最后的部分，仅留中部滤液供分析测定之用。
（5）用721型分光光度计测定每一个滤液的吸收量，并用标准曲线把他们交换为浓度单位。
（6）绘制吸附等温线，进行计算以确定适用的吸附等温式，计算有关常数，并将实验结果加以分析。
五实验结果分析讨论
1绘制C-t曲线，进行分析并根据吸附平衡浓度计算活性碳的吸附量。
2绘制吸附等温线，求出吸附等温式。
3活性碳投加量对于吸附平衡浓度的测定有什么影响，该如何控制？
4实验结果受哪些因素影响较大，该如何控制？
5通过本实验，你对活性碳吸附有何结论性意见？
你认为本实验是否可以加以进一步改进？
附录：
实验结果记录格式
实验日期:
实验瓶号
1
2
3
4
5
6
原水样浓度
C0（mg/L）
300
水样体积
V（mL）
100
活性炭投量M（mg）
20
40
80
120
160
200
滤液浓度Ce
吸附容量qe
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