《环境工程学》实验指导书

《环境工程学》实验指导书

实验一 混凝沉淀实验

实验名称： 混凝沉淀实验 实验类型: 设计性实验 学 时： 4学时 适用对象: 环境科学专业

一、实验目的

1. 观察混凝现象及过程，掌握混凝的净水机理及影响混凝效果的主要因素。

2. 针对某一废水，由学生在给出的三种混凝剂中任选两种，实验比较后确定自己认为合适的混凝剂。

3. 确定每种混凝剂的最佳投药量、pH值、搅拌速度及其他等三种操作条件。

二、实验要求

1、 学生学会测试不同废水的浊度水质指标； 2、根据废水水质选择所用的混凝剂类型；

3、根据实验结果计算出所选混凝剂对废水的去除效率；

4、实验前先由学生自己设计实验方案，然后根据实际提供的实验设备与试剂调整自己的方案并执行，得出自己的结论。锻炼分析解决实际问题的能力。

三、实验原理

根据研究，胶体微粒都带有电荷。天然水中的粘土类胶体微粒以及污水中的胶态蛋白质和淀粉微粒等都带有负电荷。微粒一般由胶核、固定层和扩散层组成。胶核和固定层一般称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，此电位称为ζ电位。胶粒在水中受几方面的影响：①带相同电荷的胶粒之间产生的静电斥力；②为例在水中作的不规则运动，即“布朗运动”；③胶粒之间的范德华引力；④水化作用，由于胶粒带电，将极性水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。因此胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。投加混凝剂能提供大量的正离子，可以压缩双电层，降低ζ电位，静电斥力减少，水化作用减弱；混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒之间起吸附架桥作用，也有沉淀网捕作用。这样投加了混凝剂之后，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体后沉淀。

四、实验所需仪器、设备、材料（试剂）（黑体，小4号字）

六联或磁力搅拌器1台

pH酸度计1台 或pH 试纸 光电浊度计1台 温度计1支 250ml烧杯6个

2000ml烧杯1个，1000ml量筒1个 针管 和移液管各1个

FeCl3、 Al2(SO4)3、FeSO4、 NaSiO3 各1瓶 30%的NaOH溶液和10%HCl溶液500ml各1瓶

1

五、实验预习要求、实验条件、方法及步骤

预习部分：

1. 查阅混凝处理工艺的相关章节，了解混凝的净水机理及影响混凝效果的主要因素。 2. 了解常用的混凝剂的名称、特性。

3. 了解水净化实验研究方法和基本测试技术。

4. 提交实验设计方案，包括实验目的、装置、步骤、计划、测试项目和测试方法等内容。 实验部分：

1. 根据教师给出的具体实验设备以及实验持续的时间，执行被审核后的实验方案。

2. 记录实验中的现象、数据，并发现实验设备、操作运行、测试方法和实验方向等方面的问题。 3. 做好实验记录，并对结论进行分析，教师签字确认。 报告部分：

实验报告包括下述内容：

(1) 实验目的； (2) 实验原理； (3) 实验装置和方法； (4) 实验数据和数据整理结果； (5) 实验结果讨论。 附：实验纪录参考表格 水样编号 水样温度 投药量 /mL mg/L 出矾花时间 矾花沉淀情况 剩余浊度 沉淀后pH值 备注 实验注意事项 1 2 3 4 5 6 1．确定试验因素后，选择合理的试验设计方法； 2．实验中水样浊度要稳定一致； 3．混凝过程中加药量要准确； 4．混凝搅拌后的静沉时间要保证； 5．测浊器皿要清洁； 6．观察记录要及时。

六、思考题

1 为什么最大投药量时，混凝效果不一定好？ 2 助凝剂的作用是什么？

2

实验二 废水处理流程实验

实验名称： 废水处理流程实验 实验类型: 验证性实验 学 时： 2

适用对象: 环境科学专业

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；

2.掌握用间歇法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。

二、实验要求

1、 学生学会测试不同废水的色度水质指标； 2、根据废水水质选择所用的活性炭类型；

3、根据实验结果计算出所选活性炭对废水色度的去除效率；

三、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。活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就是其他分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时，被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化，而达到了平衡，此时的动态平衡称为活性炭吸附平衡。而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。活性炭的吸附能力以吸附量q表示

V(C0-C) X q= M = M

式中：q----活性炭吸附量，即单位质量的吸附剂所吸附的物质质量，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----被吸附物质量，g M---活性炭投加量，g

在温度一定的条件下，活性炭的吸附量随被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式加以表达。

1/n

q=K·C

q----活性炭吸附量。g/g

C----被吸附物质平衡浓度，g/L

K,n----与溶液的温度、pH值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常数。

K,n的求法如下。通过间歇式活性炭吸附实验测的q、C一一相应之值，将费兰德利希经验式取对数后变换为下式：

㏒q=㏒K+1/n㏒C

当q、C相应值点绘在双对数坐标纸上，所得直线的斜率为1/n，截距为K。

四、实验所需仪器、设备、材料（试剂）（黑体，小4号字）

3

1. 色素（红色和蓝色）1瓶 2.振荡器 1台

3.500ml三角瓶6个，150ml烧杯6个 4.活性炭粒状和粉状 5 漏斗4个及支架 1 个 6 滤纸，玻璃棒 7 温度计1个

8 移液管或者针管1个 9 台秤或天平1台 10 量筒100ml 1个 11 色度仪1台

五、实验预习要求、实验条件、方法及步骤

预习部分：

1. 查阅活性炭处理工艺的相关章节，了解活性炭的净水机理及影响活性炭吸附效果的主要因素。 2. 了解常用的活性炭的特性。

3. 了解水净化实验研究方法和基本测试技术。 实验部分：

1. 根据教师给出的具体实验设备以及实验持续的时间，执行被审核后的实验方案。

2. 记录实验中的现象、数据，并发现实验设备、操作运行、测试方法和实验方向等方面的问题。 3. 做好实验记录，并对结论进行分析，教师签字确认。 实验步骤

1.将某污水用滤布过滤，去除水中悬浮物或自配污水，测定该污水的色度等值。

2.将活性炭放在蒸馏水中浸24小时，然后放在105℃烘箱内烘至恒重，再将烘干后的活性炭压碎，使其成为能通过200目一下筛孔的粉状炭。因为粒状活性炭要达到吸附平衡耗时太长，往往需数日或数周，为了使实验能在短时间内结束，所以多用粉状炭。

3.在5个500ml的三角烧瓶中分别投加0mg、100mg 200mg、300mg、400mg粉状活性炭。 4.在每个三角瓶中投加同体积的过滤后的污水（一般200ml或300ml），使每个烧瓶中的色度与活性炭浓度的比值在0.05-5.0之间。

5.测定水温，将三角瓶放在振荡器上震荡，当达到吸附平衡（时间延至滤出液的色度值不再改变）时即可停止振荡。（时间一般为30min以上）

6.过滤各三角瓶中的污水，测定其剩余色度值，求出去除率。实验记录如表 活性炭间歇吸附实验记录 序原污水 号 pH 出水 水温/℃ 色度 pH 水温/℃ 色度 污活水性炭体加量积/mg /mL 色度去除率/% 4