水质工程学实验指导书.docx
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水质工程学实验指导书
实验指导书
实验名称：
混凝实验
实验项目性质：
验证性实验
所涉及课程：
水质工程学
计划学时：
2
一、实验目的
使学生更好的了解、掌握混凝剂的性能，观察混凝现象，验证混凝的原理，通过实验确定特定混凝剂的最佳pH值和实验原水浊度下的最佳投药量。
二、实验内容与要求
熟悉和掌握混凝实验方法，测定、计算反应过程的G值和GT值，是否在适宜范围。
要求测定、计算反应过程的G值和GT值；观测混凝现象；描述矾花的形成和沉淀过程。
三、实验（设计）仪器设备和材料清单
六联搅拌器；酸度计；浊度仪；温度计；1L烧杯；1L量筒；吸管；水样瓶；混凝剂等。
四、实验步骤及结果测试
（1）熟悉搅拌器的操作：
选择好混合搅拌转速（100~160r/min）、混合时间（1~3min）与反应搅拌转速（20~40r/min），反应时间（10~30min），把选择好的混合转速和反应转速在调节器上预调节好，配制好水样并开始运行。
（2）测定水样的温度、酸碱度、浊度和pH值。
（3）确定水样中能形成矾花的近似最小混凝剂量，可以通过慢慢搅动烧杯中的200mL水样，并且每次增加0.5mL的混凝剂投加量，直至出现矾花。
（4）根据确定的近似混凝剂量，确定最佳pH值。
16个1L烧杯各注入1L混合均匀的水样，调整各烧杯的pH值，使pH值从4~10。
向烧杯中投加混凝剂，把烧杯放在搅拌机的叶片下，将叶片放入烧杯正中。
2按混合搅拌速度开动搅拌机，当预定的混合时间到达后，立即按预定的反应搅拌速度，降低搅拌机转速。
在预定的反应时间到达后，停止搅拌机。
注意记录反应过程中矾花出现的时间。
3反应搅拌结束后，轻轻提起搅拌机叶片。
静止沉淀20min，注意矾花的沉降情况。
4沉淀时间到达后，同时取出各烧杯中的澄清水样，测定水样的pH值及剩余浊度。
（5）根据步骤4确定的最佳pH值，确定最佳pH值时的最佳混凝剂投药量。
（6）测量搅拌叶片面积，叶片边缘与轴的中心距。
五、实验报告要求
1.将实验测得的数据和计算的结果分别填入表1-1、1-2。
原水浊度；碱度；室温；日期；
混合时间分钟；反应时间分钟。
表1-1pH值与剩余浊度之间的关系
形成矾花的时间/min
pH值
剩余浊度/NTU
表1-2在pH=时，混凝剂用量与剩余浊度的关系
形成矾花的时间/min
混凝剂用量/mg/L
剩余浊度/NTU
2.计算反应过程的G值和GT值。
六、思考题
1.当一组实验得不出最佳的pH值或混凝剂用量的时候，如何根据实验结果进行分析，继续进行另一组混凝实验？
2.反应过程的G值和GT值是否在适宜范围？
3.结合实验过程和结论分析混凝效果的影响因素。
实验指导书
实验项目名称：
颗粒静置沉淀实验
实验项目性质：
综合性实验
所属课程名称：
水质工程学
实验计划学时：
3
一、实验目的
1.加深理解沉淀的基本概念和颗粒沉降的规律；
2.掌握沉淀实验方法，在不同时间测定取样口处的悬浮物浓度Ci，计算沉速ui=H/ti和Ci/C0；
3.利用实验数据绘制沉淀曲线；
4.求不同沉速时的沉淀效率。
二、实验内容和要求
在一水深H的沉淀柱内进行静置沉淀实验，观察悬浮颗粒沉淀特点、现象，每隔一定的时间从沉淀柱底部取样口取样，并测定水样悬浮物浓度Ci，计算沉速ui=H/ti和Ci/C0，以ui为横坐标，Ci/C0为纵坐标绘制沉淀曲线，利用沉淀效率公式求在不同沉速时颗粒的沉淀效率。
要求观察悬浮颗粒沉淀特点、现象，在不同时间从取样口处取样分析水样悬浮物浓度Ci，并计算沉速ui=H/ti和Ci/CO，以ui为横坐标，Ci/C0为纵坐标绘制沉淀曲线，求在不同沉速时颗粒的沉淀效率。
三、实验主要仪器设备和材料
有机玻璃的沉淀柱、配水及投配系统、分析天平、烘箱、定时钟、滤纸、漏斗、抽率装置、量筒、烧杯。
四、实验方法、步骤及结构测试
（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Co值。
（2）开启闸门1、3，关闸门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。
图1-1颗粒静沉实验装置
1、3—配水管上闸门；2—水泵循环管上闸门；4—水泵；5—水池；6—搅拌机；7—循环管；8—配水管；9—进水管；10—放空管闸门；11—沉淀柱；12—标尺；13—溢流管；14—取样器
（3）隔5、10、20、30、60、90、
120min由取样口取样，记录沉淀柱
内液面高度。
（4）观察悬浮颗粒沉淀特点、现象。
（5）测定水样悬浮物含量。
将取出的水样用滤纸过滤，将滤纸烘干，称量，求取出水样中的悬浮固体重量，记录在下表。
（6）计算ui=H/ti和Ci/CO。
（7）利用实验数据绘制沉淀曲线。
（8）求不同沉速时的沉淀效率。
五、实验报告要求
1.将实验数据填入记录表2-1。
表2-1颗粒沉淀实验记录表
沉淀高度Hcm，悬浮物浓度COmg/L
沉淀时间
（min）
滤纸编号
#
滤纸重
（g）
取样体积
（mL）
滤纸+SS重（g）
水样SS重
（g）
Ct
（mg/L）
Pi=
Ci/CO
ui=H/ti
（cm/min）
5
10
20
30
60
90
120
2.以颗拉沉速ui为横坐标，以Pi为纵坐标，绘制u-P关系曲线。
3.利用图解法计算不同沉速时，悬浮物的去除率。
六、思考题
1.绘制颗粒沉淀曲线的方法及意义。
2.沉淀柱高度不同时，沉淀实验的成果是否一样，为什么？
实验指导书
实验项目名称：
过滤实验
实验项目性质：
验证性实验
所属课程名称：
水质工程学
实验计划学时：
2
一、实验目的
1.掌握清洁滤料层过滤时水头损失的变化规律及其计算方法；
2.深入理解滤速对出水水质的影响；
3.深入理解反冲洗强度与滤料层膨胀度、水头损失之间的关系。
二、实验内容和要求
1.在不同滤速下，滤后水浊度的变化。
2.在不同滤速下，清洁滤层过滤时水头损失的变化，绘制滤速与清洁滤层过滤时水头损失的关系曲线。
3.在不同的冲洗强度下，滤层膨胀度、滤层水头损失的变化。
绘制冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线；反冲洗流速与滤层水头损失之间的关系曲线。
要求按照实验内容作好相关数据的记录，根据数据绘制相关的曲线，并与已学的相关理论进行对照，以加深对所学理论知识的理解。
三、实验主要仪器设备和材料
有机玻璃过滤柱（直径100mm、高度2000mm，过滤水量0.15L/h）、反冲洗进水箱、过滤进水流量计、反冲洗流量计、过滤及反冲洗水泵、防水测压板、浊度仪、钢卷尺、秒表、量筒、烧杯、絮凝剂。
二、实验方法、步骤及结构测试
1.将滤料进行一次冲洗，冲洗强度逐渐加大到1215L/s.m2，时间几分钟，以便去除滤层内的气泡。
2.冲洗毕，开初滤水排水阀门，降低柱内水位。
将滤柱有关数据记入下表3-1。
3.调定量投药瓶投药量，使滤速8m/h时投药量符合要求，开始投药。
4.通入浑水，开始过始，滤速8m/h。
开始过滤后的1、3、5、10、20及30分钟测出水浊度，测进水浊度和水温。
5.调定量投药瓶投药量，使滤速16m/h时投药量仍符合要求.
6.加大滤速至16m/h，加大滤速后的10、20、30分钟测出水浊度，测进水温度。
7.将步骤3、4、5、6有关数据记入下列表3-2。
8.提前结束过滤，用设计规范规定的冲洗强度、冲洗时间进行冲洗，观察整个滤层是否均已膨胀。
冲洗将结束时，取冲洗排水测浊度。
将有关数据记入下列表3-3。
9.作冲洗强度与滤层膨胀率、水头损失之间关系的实验。
测不同冲洗强度（3、6、9、12、14、16L/s.m2）时的滤层膨胀后厚度，以及滤层的水头损失值。
将有关数据记入表3-4。
10.作滤速与清洁滤层水头损失的关系实验。
通入清水，测不同滤速（4、6、8、10、12、14、16m/h）时滤层顶部的测压管水位和滤层底部附近的测压管水位。
将有关数据记入表3-5。
五、实验报告要求
1.将实验数据填入记录表3-1、3-2、3-3、3-4、3-5。
表3-1滤柱有关数据表
滤柱内径（mm）
滤料名称
滤粒粒径（cm）
滤料厚度（cm）
表3-2过滤记录表
滤速
（m/h）
流量
（L/h）
投药量（mg/L）
过滤历时（min）
进水浊度
出水浊度
混凝剂：
原水水温：
℃
表3-3冲洗记录表
冲洗强度（L/s.m2）
冲洗流量（L/h）
冲洗时间（min）
滤层膨胀情况
排水浊度
2.根据过滤记录表实验数据，以过滤历时为横坐标，出水浊度为纵坐标，绘滤速8m/h时的初滤水浊度变化曲线。
设出水浊度不得超过1度，问滤柱运行多少分钟出水浊度才符合要求?
绘滤速16m/h时的出水浊度变化曲线。
表3-4冲洗强度与滤层膨胀率、水头损失的关系实验记录表
冲洗强度
（L/s.m2）
冲洗流量
（L/h）
滤层厚度
（cm）
滤料膨胀后厚度（cm）
滤层膨胀率
（%）
滤层底部的测压管水位（cm）
滤层顶部的测压管水位（cm）
滤层的水头损失
（cm）
冲洗水温：
℃
表3-5滤速与清洁滤层水头损失的关系实验记录表
滤速
（m/h）
流量
（L/h）
清洁滤层顶部的测压管水位（cm）
清洁滤层底部的测压管水位（cm）
清洁滤层的水头损失
（cm）
水温：
℃
3.根据冲洗强度与滤层膨胀度、水头损失的关系实验记录表的数据，以冲洗强度为横坐标，滤层膨胀率为纵坐标，绘冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线；以反冲洗流速为横坐标，滤层水头损失为纵坐标，绘制反冲洗流速与滤层水头损失之间的关系曲线。
4.根据滤速与清洁滤层水头损失的关系的实验数据，以滤速为横坐标，清洁滤层水头损失为纵坐标，绘制滤速与清洁滤层水头损失的关系曲线。
六、思考题
1.滤层内有空气泡时对过滤、冲洗有何影响?
2.当原水浊度一定时，采取哪些措施，能降低初滤水出水浊度?
3.冲洗强度为何不宜过大?
实验指导书
实验项目名称：
曝气充氧实验
实验项目性质：
综合性实验
所属课程名称：
水质工程学
实验计划学时：
3
一、实验目的
1.了解曝气设备充氧能力的实验方法，加深对曝气充氧机理的认识。
2.熟悉曝气设备氧总转移系数KLa及其他各项评价指标的计算方法。
二、实验内容和要求
测定不同时间脱氧清水中的溶解氧含量，根据实验数据绘图求氧总转移系数KLa或按公式计算氧总转移系数KLa，从而求其他评价指标。
要求测定不同时间脱氧清水中的溶解氧含量，能够根据实验数据绘图求氧总转移系数KLa或按公式计算氧总转移系数KLa，以及计算其他评价指标。
三、实验主要仪器设备和材料
曝气池（有机玻璃制成）、空压机（充氧泵）、溶解氧测定仪、秒表或定时钟，试剂：
亚硫酸钠、氯化钴。
四、实验方法、步骤及结构测试
（1）曝气池中注满自来水至有效高度。
测定水中溶解氧、温度及水容积。
（2）计算投药量，根据溶解氧含量计算亚硫酸钠及氯化钴的用量。
（3）将上两种药液混合投入实验柱内，搅拌均匀，5min后测定水中溶解氧，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12min，用溶解氧测定仪测定溶解氧值Ct，一直到达到或接近水温T时的饱和溶解氧值时停止。
五、实验报告要求
1.将实验数据填入下表：
水容积m3，T℃，Cs，供气量m3/h，亚硫酸钠投量g，氯化钴投量g。
序号
t
（min）
Ct
（mg/L）
Cs-Ct
（mg/L）
lg（Cs-C0）/（Cs-Ct）
1
2
3
…
以lg（Cs-C0）/（Cs-Ct）为纵坐标，以t为横坐标作图，可得一通过原点的直线，其斜率为KLa/2.303，KLa则可求出。
2.求充氧量R。
式中
T——实验水温；
9.17——20℃时、101.325kPa，纯水的饱和溶解氧，mg/L；
V——实验柱内水体积，m3。
4.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
式中0.21——氧在空气中的体积比；
1.429——氧的密度，kg/m3；
Gs——转子流量计供气量读数，m3/h。
5.求动力效率Ep
式中H——水中风压，m3；
r——空气密度，1.024kg/m3；
Gs——转子流量计供气量读数，m3/h。
六、思考题
1.曝气充氧原理及其影响因素是什么?
2.温度修正、压力修正系数的意义如何？
3.氧总转移系数KLa的意义是什么?
怎样计算?
4.曝气设备充氧性能指标为何均是清水?
实验指导书
实验名称：
污泥比阻测定
实验项目性质：
验证性实验
所涉及课程：
水质工程学
计划学时：
2
一、实验目的
1.进一步加深理解污泥比阻的概念；
2.学会测定污泥比阻；
3.选择污泥脱水的药剂种类、浓度、投药量。
二、实验内容和要求
投加不同污泥混凝剂，在定压下抽滤污泥，测定不同过滤时间t时滤液的体积V，绘制t/V-V曲线，得直线斜率b；测定污泥在过滤前浓度和过滤后滤饼的浓度，求滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的固体重量，根据b、和污泥比阻的关系求污泥比阻，并选择混凝剂。
要求投加不同混凝剂，测定不同过滤时间t时滤液的体积V，绘制t/V-V曲线，求直线斜率b；测定污泥在过滤前浓度和过滤后滤饼的浓度，求滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的固体重量，根据b、和污泥比阻的关系求污泥比阻，进而选择混凝剂。
三、实验主要仪器设备和材料
吸滤筒1套（1000ml计量筒、陶瓷布氏漏斗、抽气管、真空表、真空泵）、水分快速测定仪、秒表、烘箱，FeCl3、
Al2（SO4）3。
四、实验步骤及结果测试
1.测定污泥含水率，求污泥的固体浓度Co；
2.配制FeCl3（10g/L）和Al2（SO4）3（10g/L）混凝剂溶液；
3.用FeCl3（10g/L）混凝剂调节污泥，（每组加一种混凝剂量，加量分别为污泥干重的5%、6%、7%、8%、9%、10%）；
4.在布氏漏斗上放置快速滤纸（直径大于漏斗，最好大于1倍），用水湿润，贴紧周底；
5.启动真空泵，用调节阀调节真空压力到比实验压力小约1/3，实验压力为35.5kPa（真空度266mmHg）或70.9kPa（真空度532mmHg），使滤纸紧贴漏斗底，关闭真空泵；
6.放500~100ml调节好的污泥在漏斗内（污泥高度不超过滤纸高度），使其依靠重力过滤1分钟，启动真空泵，调节真空压力至实验压力，记下此时计量筒内的滤液体积V0。
启动秒表。
在整个实验过程中，仔细调节真空度调节阀，以保持实验压力恒定；
7.每隔一定时间（开始过滤时可隔10s或15s，滤速减慢后可每隔30s或1min），记下计量筒内相应的滤液体积V1；
8.定压过滤至滤饼破裂，真空破坏，如果真空长时间不破坏，则过滤20分钟后即可停止（也可30~40min，待泥饼形成为止）；
9.测出定压过滤后滤饼的厚度及固体浓度；
10、另取Al2（SO4）3混凝剂的污泥（每组加混凝剂与加FeCl3量相同）及不加混凝剂的污泥，按实验步骤4~9分别进行实验。
五、实验报告要求
1.将实验记录填入下表。
污泥比阻实验记录
混凝剂
时间t
（s）
计量筒内滤液V1
（mL）
滤液量V=V1-V0
（mL）
t/V
（s/mL）
FeCl3
0
V0
Al2（SO4）3
2.以V为横坐标，以t/V为纵坐标绘图，求b，如图所示。
3.根据式
或
求。
式中Q0——过滤污泥量，mL；
Qy——滤液量，mL；
Cb——滤饼浓度，g/mL；
C0——原污泥浓度，g/mL。
4.按下式求污泥比阻。
r=（2PA2/）（b/）（m/kg）
5.比较投加不同混凝剂时污泥的比阻。
六、思考题
1.污泥比阻这个参数有什么用途？
2.污泥比阻在什么范围就可以判断污泥脱水性能好？
3.为什么污泥机械脱水前一般要投加混凝剂？
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