综合实验报告

一．综合实验的目的与要求

1．掌握测试不同废水的色度、浊度、COD、电导、pH等水质指标的分析方法。

2．增强对污染物综合分析能力。

3．根据废水水质选择所用的混凝剂、吸附剂类型，确定每种处理流程最佳投药量、pH 值、搅拌速度及其他操作条件，根据实验结果计算出所选混凝剂、吸附剂对废水的去除效率给出治理结果。

4. 使学生通过监测电厂污水或工业废水，制定治理方案，并进行方案实施、数据处理及分析、总结、撰写报告这一过程，受到基础研究、应用基础研究以及实际工程技术方面的科学思维和科学实验训练。

5. 针对某一废水，实验比较后确定自己认为合适的处理流程。

二．综合实验正文

（一）实验原理

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。

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。

离子交换或臭氧氧化属于深度净化，可以有效降低废水中的含盐量、COD、色度等。

强酸H交换器失效后，必须用强酸进行再生，可以用HCl，也可以用H2SO4。相对来说，由于HCl再生时不会有沉淀物析出，所以操作比较简单。再生浓度一般为2%~4%，再生流速一般为5m/h左右。强碱OH交换树脂再生液浓度一般为1%~3%，流速≤5m/h。GB12145—1999水汽质量标准规定一级复床出水水质为：电导率≤5

μS/cm。混床出水残留的含盐量在

1.0mg/L以下，电导率在0.2μ

S/cm以下，残留的SiO2在20

μ

g/L以下，pH值接近中性。

高锰酸钾指数是指在一定条件下，以高锰酸钾为氧化剂，处理水样时所消耗的氧量，以氧的mg/L来表示。水中部分有机物及还原性无机物均可消耗高锰酸钾。因此，高锰酸钾

指数常作为水体受有机物污染程度的综合指标。

水样加入硫酸使呈酸性后，加入一定量的高锰酸钾溶液，并在沸水浴中加热反应一定的时间。剩余的高锰酸钾加入过量草酸钠溶液还原，再用高锰酸钾溶液回滴过量的草酸钠，通过计算求出高锰酸盐指数。

三．实验所需仪器、设备、材料（试剂）

六联搅拌器，pH酸度计，光电浊度计，温度计1支，色度计 1000ml烧杯6个，1000ml量筒1个 1ml、2ml、5ml、10ml移液管各一支 200ml烧杯一个，吸耳球FeCl3、 Al2(SO4)3、FeSO4、 NaSiO3 10%的NAOH溶液和10%HCl溶液500ml各1瓶，水浴装置 250mL锥形瓶 50mL酸式滴定管振荡器，离子交换拄，臭氧发生器，水浴锅，活性炭电厂污水或工业废水水样高锰酸钾溶液（C(1/5 KMnO4)=0.1mol/L）:称取3.2g高锰酸钾溶于1.2L水中，加热煮沸，使体积减少到约１L，放置过夜，用G－3玻璃砂芯漏斗过滤后，滤液储于棕色瓶中保存。高锰酸钾溶液（C(1/5 KMnO4)=0.01mol/L）：吸取25mL上述高锰酸钾溶液，?用水稀释至250mL，储于棕色瓶中。使用前进行标定，并调节至0.01mol/L准确浓度。 1+3硫酸

草酸钠标准溶液（C(1/2Na2C2O4)=0.1000mol/L）?：称取0.6705g在105-110℃烘干一小时并冷却的草酸钠溶于水，移于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。

草酸钠标准溶液（C(1/2Na2C2O4)=0.0100mol/L）?：吸取10.00mL上述草酸钠溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至标线。

四．实验条件、方法及步骤

(4一1)高锰酸钾法测定废水COD

实验步骤

1．取100mL混匀水样（如高锰酸盐指数高于5mg/L，则酌量少取，并用水稀释至100mL）于250mL锥形瓶中。

2．加入5mL（1+3）硫酸，摇匀。

3．加入10.00mL0.01mol/L高锰酸钾溶液，摇匀，立即放入沸水浴中加热30分钟（从水浴重新沸腾起计时）。沸水浴液面要高于反应溶液的液面。

4．取下锥形瓶，趁热加入10.00mL0.0100mol/L草酸钠标准溶液，摇匀，?立即用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至显微红色，记录高锰酸钾溶液消耗量。

5．高锰酸钾溶液浓度的标定：将上述已滴定完毕的溶液加热至70℃，?准确加入10.00mL草酸钠标准溶液（0.0100mol/L）再用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至显微红色。记录高锰酸钾溶液的消耗量，按照下式求得高锰酸钾溶液的校正系数（K）：

K= V 00

.10

式中：V —高锰酸钾溶液消耗量（mL ）。若水样经稀释时，?应同时另取100mL 水，同水样操作步骤进行空白实验。

注意事项：

1．在水浴加热完毕后，溶液仍应保持淡红色，如变浅或全部褪去，说明高锰酸钾的用量不够。此时，应将水样稀释倍数加大后再测定。

2．在酸性条件下，草酸钠和高锰酸钾的反应温度应保持在60-80℃，所以滴定操作必须趁热进行，若溶液温度过低，需适当加热。

6.计算

A.水样不经稀释

高锰酸钾指数(O2,mg/L)=1001000

8]10)10[(1???-+M K V

式中：V1—滴定水样时高锰酸钾溶液的消耗量(mL)； K —校正系数；

M —高锰酸钾溶液浓度(mol/L)； 8—氧（1/2 O2）摩尔质量。 B.水样经稀释

高锰酸钾指数(O2,mg/L)＝2

011000

8}]10)10[(]10)10{[(V M C K V K V ??-+--+

式中，V0—空白实验中高锰酸钾溶液消耗（mL)； V2—水样量(mL)；

C —稀释的水样中含水的比值，例如：10.00mL 水样用90mL 水稀释至100mL ，则C=0.90。

数据列表表示如下：

编号

V

(m

L)

K

V0

(mL)

V

1

(

mL)

V2

(mL

)

高锰酸钾指数

(O2,mg/L)

d

相对

（

%）

1 10.8 0.93

6.8 10.8 100 3.2896 1.44

2 10.6 0.94 10.6 100 3.1456 5.75

3 11.2 0.89 11.2 100 3.5776 7.19

平

均值

0.92 3.3376 4.79

（4一2）絮凝沉淀

(4.2.1）最佳投药量实验步骤

1、测定原水温度、浊度及pH值。

2、分别取200ml水样于250ml烧杯中，每组4个水样，将4个水样置于搅拌器上，分别加入数滴浓度为10％的Al2(SO4)3药液于各烧杯中。

3、投药后迅速启动搅拌机，使搅拌机快速运转，同时开始记时，快速搅拌30S，快速搅拌完成后，迅速将转速转制慢速搅拌阶段，时间15分钟。

4、搅拌过程中观察记录矾花形成的过程、矾花外观、大小、密实程度（记录于表1中）。

5、搅拌完成后停机，将水样杯取出置一旁静沉，并观察矾花形成及沉淀的情况，待沉淀20分钟后，取烧杯中清液分别测定其pH值、浊度，同时记录于表1中。

6、确定最佳投药量。

（4.2.2）最佳pH值实验步骤

1、在4个250ml烧杯分别放入200ml原水样，置于实验搅拌器的平台上。

2、确定原水特征（包括原水浊度、pH值、温度）。

3、向各烧杯中加入相同量的混凝剂。（投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最佳投药量而确定）。

4、用HCl或NaOH调整至各杯水样的pH至分别为6、7、8、9，记录所用酸碱的投加量（表2）。

5、启动搅拌器，快速搅拌30秒；然后同（一）。

6、关闭搅拌机，将水样取出置一旁静沉并观察矾花形成及沉淀的情况，20分钟后，取烧杯的上清液，分别测定其浊度，记录于表2中。

7、确定最佳pH.。

完成第一组水样后，按同样步骤，用第二种混凝剂做第二组实验。

(4.2.3)试验纪录

表一最佳投药量结果记录

原水温度 12.5 0C 浊度 35.0 pH=7 混凝剂的种类、浓度

10％的Al2(SO4)3

水样编号 1 2 3 4

投药量混凝剂）/mL 1 2 2.5 3 mg/L 0.1 0.1 0.1 0.1

投药量助凝剂）/mL 0 0 0 0 mg/L 0 0 0 0

出现矾花时间20s 40s 50s 45s

矾花沉淀情况快、多、

大、絮团较多、絮

状

很慢、少较慢、细

小

上清液浊度 6.52 15.7 22.6 21.4

沉淀后pH值7 7 7 7

备注无无无无

表二最佳pH试验结果记录

原水温度12.5 0C 浊度35.0 pH =7 使用混凝剂的种类、浓度10％的Al2(SO4)3

水样编号 1 2 3 4

水样温度12.5 12.5 12.5 12.5

10%HCl投加量（ml） 5 0 1 2

10%NaOH投加量（ml）0 0 8 10

pH 6 7 8 9

出矾花时间26s 20s 33s 38s

矾花沉淀情况较多、絮

状快、多、

大、絮团

较慢、细

小

很慢、少

上清液浊度10.8 4.92 20.4 27.6

1、把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的水样浊度及pH值记入表格。

2、以混凝剂加注量为横坐标，沉淀后水样浊度为纵坐标，绘出浊度与投药量关系曲线，确定最佳混凝剂投加量。

3、以混凝剂加注量为横坐标，沉淀后水样pH值为纵坐标，给出pH值与投药量曲线，确定混凝剂投加量最佳pH值。

4、比较不同混凝剂的投药量、pH值。

4.2.4 思考题

1、为什么最大投药量时，混凝效果不一定好？

答：。当高分子混凝剂投药量最大时，会产生“胶体保护”作用。胶体保护可理解为：当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集，这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。排斥力可能来源于“胶粒－胶粒”之间高分子受到压缩变形而具有排斥势能，也可能由于高分子之间的电斥力（对带电高分子而言）或水化膜。而且投药量大也容易出现产生大量含水率很高的污泥的问题。这种污泥难于脱水，会给污泥处置带来很大困难。

2、助凝剂的作用是什么？

答：(1)调整PH值：每种凝聚剂都有其最佳PH使用范围。如果原水的PH值不能满足要求，则需要加入酸、碱调整PH值。

(2)氧化作用：使用硫酸亚铁作凝聚剂时，有时要添加氧化剂。

（3)增大絮凝物的粒度、密度的牢固性：这类药剂本身不起凝聚作用，而是利用其表面的吸附作用，增大絮凝物的密度。

3 .混床与一级复床的区别何在？

答：阴阳离子树脂一般就叫混床，优点是阴阳离子去除率较高，一般用于制取纯水或高纯水；而一级反渗透设备制取得水的电导率是达不到混床的要求，一般用于家用或者是作为混床的预处理水

4 .臭氧氧化的影响因素有哪些？

答：臭氧的浓度，添加量，温度，PH值

5. 化学处理与生物处理的区别何在？

答：化学处理法是利用化学反应的作用分离回收污水中各种污染物质（包括悬浮物、胶体和溶解物等）的方法，主要用于处理工业废水。主要方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附和离子交换等。生物处理法是利用微生物的代谢作用使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的方法。主要方法有好氧法和厌氧法两大类，好氧法广泛应用于处理城市污水及有机性工业废水，，厌氧法则多用于处理高浓度有机污水与

污水处理过程中产生的污泥。

三．综合实验总结或结论

对于同一种混凝剂而言，在相同PH条件下，(其他因素均一致)不同的加药量对絮凝效果有较大的差别，对于10％的Al2(SO4)3 来说，在PH=7的情况下，当加药量为2ml（废水量为100ml）时，效果最好，加药量过多或过少效果都不是很好;

对于除PH外其他量相同条件下，当PH值为7时，絮凝效果最好，出现絮凝现象最快，最多，最好，絮凝效果明显。

四、参考文献