其余的随水流流走。
通过实验绘制自由沉降曲线，可以了解颗粒自由沉淀的自由沉淀规律和特点，沉淀效果；其次，可以更加明白它与颗粒絮凝沉淀的区别；最后还可以理性认识颗粒自由沉淀的沉淀过程中沉淀时间-沉速-沉淀率之间的关系。
曝气充氧实验
一、实验目的
1、定曝气设备（扩散器）氧总转移系数Kla值。
2、深理解曝气充氧机理及影响因素。
3、解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法，评价氧转移效率EA和动力效率Ep。
二、实验原理
根据氧转移基本方程式
KLa（cs-c）
积分整理后可得
氧总转移系数KLa=
式中：
KLa――氧总转移系数，L/h；
t――曝气时间，h；
cs――饱和溶解氧浓度；
c0――曝气池内初始溶解氧浓度，本实验中t=0时，c0=0；
ct――曝气某时刻t时，池内液体溶解氧浓度，mg/L。
曝气是人为通过一些设备加速向水中传递氧的过程。
常用曝气设备分为机械曝气与鼓气曝气两大类，无论哪种曝气设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论。
实验是采用非稳态测试方法，即注满所需水后，将待曝气之水以亚硫酸钠为脱氧剂、氯化钴为催化剂脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高，液体中溶解氧的浓度c是时间t的函数，曝气后每隔一定时间t取曝气水样，测定水中的溶解氧浓度，从而利用上式计算KLa。
或以
为纵坐标，以时间t为横坐标，如下式所示
在半对数坐标纸上绘图，所得直线斜率为
。
曝气充氧装置示意图见右图
三、实验步骤
（1）计算投药量。
脱氧剂采用结晶亚硫酸钠
2Na2SO37H2O+O2→2Na2SO4
投药量=1.5
1.58g
式中，1.5为安全系数。
本实验投药量为1.5~2.5g结晶亚硫酸钠。
将所称药剂用温水溶解、待用。
（2）关闭所有开关，向曝气池内注入清水（自来水）至1.9m。
（3）用温水溶解的药由筒顶倒入，使其混合反应10min后取水样测溶解氧（DO）。
（4）当水样脱氧至零后，开始正常曝气，曝气后15、10、15、20、25、30、40、50、60min取样现场测定DO值，直至DO为95%的饱和值为止。
（曝气量为0.2~0.3m3/h）
（5）同时计量空气流量（务必稳定）、温度、压力、水温等。
（6）水样的采集，用碘量法测定溶解氧，水样需采集到溶解氧瓶中。
采集水样时，要注意不使水样曝气或有气泡残存在采样瓶中，可用水样冲洗溶解氧瓶后，沿瓶壁直接倾注水样或用虹吸法将细管插入溶解瓶底部，注入水样至溢流出瓶容积的1/3~1/2左右。
（7）碘量法DO的测定。
①溶解氧的固定。
用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入1mL硫酸锰溶液，2mL碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静止。
②析出碘。
轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。
小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min。
③滴定。
吸取100.0mL上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠用量。
④溶解氧浓度的计算。
溶解氧（mg/L）=
式中，M――硫代硫酸钠溶液浓度，mol/L;
V――滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL。
四、原始数据记录
数据表记录1
扩散器型式
曝气筒
（直径）/m
水深/m
水温/oC
气量
（m3•h-1）
孔板
0.12
1.9
23.8
0.3
数据表记录2
瓶号
t/min
滴定药量/mL
溶解氧/（mg·L-1）
瓶号
t/min
滴定药量/mL
溶解氧/（mg·L-1）
1
0
3.2
0
7
25
1.7
3.3048
2
1
1.7
3.3048
8
30
1.7
3.3048
3
5
1.7
3.3048
9
40
2.2
4.2768
4
10
1.7
3.3048
10
50
2.4
4.6656
5
15
1.7
3.3048
11
60
2.6
5.0544
6
20
1.7
3.3048
五、数据处理及结果计算
计算：
Kla（20）=
计算氧转移率：
EA=
R
20℃时的供氧量：
式中：
Q（20）——20℃时空气量，m3/h
——转子流量计上度数，m3/h
——标准状态时空气压力，latm
——标准状态时空气绝对温度，（373
20）℃
P——实验条件下空气压力，
T——实验条件下空气绝对温度。
t（min）
溶解氧（mg/L）
氧气总转移系数Kla（L/h）
20℃时空气量Q（20）（m3/h）
20℃时的供氧量S（kg/h）
标准条件下转移到曝气池混合液的总氧量Ro（kg/h）
氧转移效率EA（%）
0
0
----
0.3
84000
1
3.3048
50.618
0.3
84000
456.09
0.543
5
3.3048
10.124
0.3
84000
91.22
0.109
10
3.3048
5.062
0.3
84000
45.61
0.054
15
3.3048
3.375
0.3
84000
30.41
0.036
20
3.3048
2.531
0.3
84000
22.80
0.027
25
3.3048
2.025
0.3
84000
18.24
0.022
30
3.3048
1.687
0.3
84000
15.20
0.018
40
4.2768
2.006
0.3
84000
23.39
0.028
50
4.6656
1.958
0.3
84000
24.91
0.030
60
5.0544
2.052
0.3
84000
28.27
0.034
六、对结果的分析、讨论及改进设想
1、可以看出，在30min以前的溶解氧不变，在30min后随着时间的增长，水中的溶解氧不断增加。
这是有影响氧转移速度的因素决定，其中包括气液之间的接触面积和接触时间
2、上述数据可以看出1分钟时的氧的转移效率最高，这是因为当混合液中的氧的浓度为零时，由于具有最大的推动力，因此氧的转移率最大。
所以水样脱氧至零1分钟后的混合液中的氧的含量最少，以致氧的转移率最高。
3、实验的精度的关键是溶解氧的固定与各种药剂的加量、滴定硫代硫酸钠的用量。
滴定过程中要边滴定边摇晃，而且滴定速度不能太快，要准确地捉住滴定终点。
活性炭静态吸附实验
一、实验目的
1．通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能，并熟悉整个过程的操作。
2．掌握用间歇法、连续流法确定活性炭处理污水设计参数的方法。
二、实验原理
活性炭吸附，就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。
活性炭在溶液中达到吸附平衡时，活性炭的吸附能力以吸附量q表示：
q=V（C0-C）/M=X/M
式中：
q——活性炭吸附量，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量g/g；
v——污水体积，L;
C0、C——分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g/l;
X——被吸附物质重量，g
M——活性炭投加量，g。
在温度一定的条件，活性炭吸附量随吸附物质平衡浓度的提高而提高，两者之间的变化曲线称为吸附等温线，通常用费兰德利希经验公式加以表达：
q=k*C1/n
式中：
q——活性炭吸附量，g/g；
C——被吸附物质平衡浓度，g/l;
k、n——与活性炭种类、温度、被吸附物质性质有关的常数。
对
（2）式两边取对数：
lgq=lgk+
lgc
通过吸附实验测得q、C相应值，并作（3）式所示直线，求得斜率为
，截距为lgk。
三、实验步骤
1、画出标准曲线。
1）准确吸取酚标准液（配制各0.5,1.0,3.0,5.0,8.0,10.0,15.0,20.0mL于50mL）比色管中,加入适量蒸馏水稀释（此溶液1mL含0.01mg酚）。
2）同时作一空白样（即用蒸馏水代替酚标准液）。
3）入氨缓冲溶液（PH=10）0.5mL。
4）加入4-氨基安替比林1mL（浓度为C=20m/L）。
5）加铁氰化钾1mL〔8%（m/v）〕。
6）加蒸馏水到刻度。
7）15min后用722分光光度计测其吸光度（波长为λ=510nm）。
8）绘制标准曲线。
2、在6个250mL的三角烧杯中分别投加0、50、100、200、300、400mg粉末状活性炭，再分别加入100mL含酚废水（含酚废水的浓度为C=10mg/L）。
3、测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上振荡，计时振荡1h。
4、将振荡后的水样用漏斗和滤纸过滤，滤出液50mL，（过滤到50mL比色管中）。
5、按步骤
（1）中3）、4）、5）、7）的步骤加药，测吸光度。
6、在标准曲线上查出酚的浓度，并按《水处理实验技术》P60图2-10-1示意方式记录和计算数据。
四、原始数据记录
1、标准曲线
酚标准液体积（mL）
空白样
0.5
1.0
3.0
5.0
8.0
10.0
15.0
20.0
酚标准液浓度（mg/L）
0.0
0.1
0.2
0.6
1.0
1.6
2.0
3.0
4.0
吸光度值A
0.006
0.010
0.0023
0.058
0.094
0.120
0.199
0.350
0.135
注：
酚标准液浓度为0.01g/L
2、活性炭吸附
活性炭投加量（mg）
0
50
100
200
300
400
吸光度值A
1.699
0.301
0.101
0.026
0.013
0.010
出水酚浓度C（mg/mL）
0.017
0.003
0.001
0.0003
0.0001
0.0001
注：
标准曲线方程为：
C=10.05*A+0.00005
原废水酚浓度C0=0.025mg/mL
温度取25℃。
原水酚C0（mg/mL）
出水酚C（mg/mL）
废水体积V/mL
温度℃
活性炭投加量M/mg
吸附量q=X/M（mg/mg）
酚去除率%
0.025
0.017
100
25
0
0
0
0.025
0.003
100
25
50
0.044
88
0.025
0.001
100
25
100
0.024
96
0.025
0.0003
100
25
200
0.012
98.8
0.025
0.0001
100
25
300
0.008
99.6
0.025
0.0001
100
25
400
0.006
99.6
五、数据处理及结果计算
六、对结果的分析、讨论及改进设想
1、吸附等温线
根据测定数据绘制吸附等温线〔按（3）式绘制〕。
2、讨论实验数据与吸附等温式之间关系。
由吸附量与被吸附物质平衡浓度的关系所绘出的曲线即为吸附等温线，表示吸附等温线的公式称为吸附等温式。
也就是说实验数据的不同，吸附等温式就不同。
在温度一定的条件下，活性炭吸附量随吸附物质平衡浓度的提高而提高。
可通过实验数据绘出的吸附等温线确定活性炭的投加量。
3、由于测吸光度时可能存在一些操作失误，以致不可避免地出现了数据误差，由此绘出的标准曲线上的各点并不是在一条直线上。
七、思考题
吸附等温线有什么现实意义，作吸附等温线时为什么要用粉状炭？
答：
由等温线可以比较不同活性炭对各种溶质的吸附效果，并由此计算出所拟去除的溶质从初浓度C降低到要求浓度时，所需投加的粉末活性炭数量。
做吸附等温线用粉状炭的原因是：
因为吸附剂的颗粒越大，则达到吸附平衡所需的时间越长，为了在短时间内得到试验结果，通常将吸附剂破碎为较小的颗粒进行试验。
过滤反冲洗实验
一、实验目的
1、观察过滤及反冲洗现象，加深理解过滤及反冲洗原理。
2、了解过滤及反冲洗模型试验设备的组成与构造。
3、了解进行过滤几反冲洗模型试验的方法。
4、测定滤池工作的主要技术参数并掌握观察方法。
二、实验原理
水的过滤是在滤池中进行的，滤池净化的主要作用是接触凝聚作用，水中经过絮凝的杂质截留在滤池之中，或者有接触絮凝作用的滤料表面粘附水中杂质。
滤层去除水中杂质的效果主要取决于滤料的总表面积，过滤及反冲洗装置如下图所示。
随着过滤时间的增加，滤层截留的杂质增加，滤层的水头损失也随之增长，其增长速度随滤速大小、滤料颗粒的大小和形状，过滤进水中悬浮物含量及截留杂质在垂直方向的分布而定，当滤速大、滤料颗粒粗、滤料层较薄时，滤过水水质将很快变差，过滤水质的周期变短，如滤速大，滤料颗粒细，滤池中的水头损失增加很快，这样很快达到过滤压力周期，所以在处理一定性质的水时，正确确定滤速、滤料颗粒的大小、滤料及厚度之间的关系，有重要的技术意义和经济意义，这一关系可用实验方法确定。
滤料层在反冲洗时，当膨胀率一定，滤料颗粒越大，所需冲洗强度便越大；水温越高（即水的粘滞系数越小），所需冲洗强度大也越大。
对于不同的滤料来说，同样大小颗粒的滤料，当密度大的与密度小的滤料膨胀相同时，其所需的冲洗强度就大。
精确确定在一定的水温下冲洗强度与膨胀率的关系，最可靠的方法是进行反冲洗实验。
反冲洗的方式很多，其原理是一致的，反冲洗开始承托层、滤料层未完全膨胀、相当于滤池处于反向过滤状态，这时滤层水头损失的计算公式为
式中：
L――砂层膨后的厚度，cm；
L0――砂层膨胀前的厚度，cm。
当反冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流太化状态。
根据滤料层前后的厚度便可求出膨胀率。
膨胀率e值的大小直接影响了反冲洗效果。
三、实验步骤
在实验中要注意控制滤料层上的工作水深应保持基本不变。
仔细观察绒粒进入滤料层深度的情况以及绒粒在滤料层的分布。
（2）照上图，了解实验装置及构造。
（3）测量并记录表1中所列的数据。
（4）列表记录每隔半小时测定或校对一次的运行参数，见表2。
（5）观察杂质绒粒进入滤层深度的情况。
（6）不同滤管采用不同滤速进行试验，其滤速的分配为：
1#:
5m/h;2#:
8m/h;3#:
12m/h;4#:
16m/h。
（7）反冲洗实验，要注意以下几点：
①了解实验装置。
②列表测量并记录个参数，见表3和4。
③做膨胀率e=10%、20%、30%的反冲洗强度q的实验。
④打开反冲洗水泵，调整膨胀度e，测出反冲洗强度值。
⑤测量每个反冲冲洗强度时应连续测3次，取其平均值计算。
四、原始数据记录
滤池过滤实验记录：
流量（L∕h）
水位计高度（mm）
1
2
3
4
239
72.5
69.8
51.3
33.2
279
75.5
73.5
53.6
34.2
320
79.5
77.8
56.7
36.5
滤池反冲洗实验记录、
项目
实验号
Q
（L/h）
H/min
e=（L—L0）∕L0×100﹪
q=Q∕F（L·s-1·m-2）
e平
均值
q平
均值
1
560
122.76
10
13.76
20
18.19
2
745.5
133.92
20
18.32
3
915
145.08
30
22.48
五、数据处理及结果计算
1、根据反冲洗度记录结果，绘制一定温度下的冲洗强度与膨胀度的关系曲线。
2、根据过滤数据的记录，绘制一定温度下的流速与水头损失的关系曲线。
六、对结果的分析、讨论及改进设想
1、从图一可看出，随着冲洗强度的增加，膨胀度是增加的。
因此，膨胀率的大小直接影响了反冲洗效果。
从图二可看出，系列1为滤层中第一处深度处的水头损失，系列2为滤层中第二处深度处的水头损失，系列3为滤层中第三处深度
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