微污染水源处理实验报告

  环境实验报告

  摘要:为了加深对混凝理论的理解,掌握混凝剂的特性,决定针对微污染水源处

  理方面进行设计性实验,我们采用了AL2(SO4)3混凝剂,对于我们所取的麓湖水样来说,其最佳投药量为50 mg/L,最佳适用范围为40 mg/L ~60 mg/L。而混凝效果受以下因素影响:(1)废水性质的影响(2)共存杂质的种类和浓度(3)混凝剂的影响。水的胶体杂质浓度、PH值、水温及共存杂质等都会不同程度地影响混凝效果。投药量最大时,混凝效果并不一定是好的。因为当铝盐投药量超过一定限度时,会产生“胶体保护”作用,使脱稳胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定。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。

  关键词:混凝、混凝剂AL2(SO4)3、矾花、浊度、投药量、PH。

  一、实验目的及意义

  1、要求认识几种混凝剂,掌握其配制方法。 2、观察混凝现象,从而加深对混凝理论的理解。 3、认识混凝理论对微污染水源处理的重要意义。

  二、水样水质、仪器设备及药品

  水样水质:取至汾河的微污染水,水温属于常温水,浊度>10。

  仪器设备:1000ml量筒2个;1000ml烧杯6个;100ml烧杯2个;10ml移液管

  2个;2ml移液管1个;医用针筒1根;洗耳球1个;光电浊度仪1台;六联搅拌器1台。

  药 品:AL2(SO4)3。

  三、实验原理

  水中粒径小的悬浮物以及胶体物质,由于微粒的布朗运动,胶体颗粒间的静电斥力和胶体表面的水化作用,致使水中这种含浊状态稳定。

  向水中投加混凝剂后,由于如下原因:①能降低颗粒间的排斥能峰,降低胶粒的δ电位,实现胶粒的“脱稳”;②发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用;③网捕作用,从而达到颗粒的凝聚。

  四、实验步骤

  实验方法:变速混凝搅拌器混凝实验 实验步骤如下:

  (1)到麓湖取水样。

  (2)认真了解ZR4-6型混凝试验搅拌器的使用方法。

  (3)用1000 mL量筒取6个水样至6个1000 mL烧杯中(所取水样已经过均匀混合搅拌,且取样时是一次量取)。

  (4)投药量:AL2(SO4)3 0.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0mL(所配给的AL2(SO4)3的浓度c为20 g/L)。

  (5)将第一组水样置于ZR4-6型混凝试验搅拌器下(搅拌时间和程序已按说明

  书预先设定好)与此同时,按计算好的投药量,用移液管分别移取不同量的药液 至加药管中。

  (6)开动机器,在第一次自动加药后,用蒸馏水冲洗加药试管两次。 (7)混凝实验搅拌器以500r/min的速度搅拌30s,150r/min速度搅拌5min,80r/min的速度搅拌10 min。

  (8)搅拌过程中,观察并记录“矾花”形成的过程,“矾花”外观、大小、密实程度等。

  (9)搅拌过程完成后,停机,静沉15 min,观察并记录“矾花”沉淀的过程。 (10)第一组6个水样,静止15 min后,用医用针筒取出约的上清液,并分别用浊度仪测出剩余浊度,记入表中。

  (11)比较第一组实验结果,根据6个水样所测得的剩余浊度值,以及水样混凝沉淀时现象观察记录的分析,对最佳投药量所在区间做出判断,缩小实验范围为3.0左右,加药量取2.5、2.7、2.9、3.1、3.3、3.5 mL的浓度c为20 g/L的AL2(SO4)3。重复以上实验步骤。

  五、原始数据记录

  实验中各个指标的测定数据记录表

  六、数据处理及结果 实验过程的观察记录表

  七、对结果的分析、讨论及改进设想

  1、根据混凝曲线图确定药剂的最佳投药量和最佳适用范围。

  答:根据混凝曲线图确定药剂的最佳投药量为50 mg/L,最佳适用范围为40

  mg/L ~60 mg/L。

  2、混凝剂AL2(SO4)3的特点、主要优缺点。

  答:当PH<3时,简单水合铝离子[Al(H2O6)]3+可起压缩胶体双电层作用,在PH

  =4.5~6.0范围内(视混凝剂投量不同而异),主要是多核羟基配合物对负电荷胶体起电性中和作用,凝聚体比较密实;在PH=7~7.5范围内,电中性氢氧化铝核物[Al(OH)3]n可起吸附架桥作用,同时也存在某些羟基配合物的电性中和作用。天然水的PH值一般在6.5~7.8之间,铝盐的混凝作用主要是吸附架桥和电性中和,两者以何为主,决定于铝盐投加量,当铝盐投加量超过一定限度时,会产生“胶体保护”作用。

  优缺点:精制硫酸铝杂质含量小,价格较贵;粗制硫酸铝杂质含量多,价格

  较低,但质量不稳定,增加了药液配制和废渣排除方面的操作麻烦。采用固态硫酸铝的优点是运输方便,但制造过程多了浓缩和结晶工序。如果水厂附近就有硫酸铝制造厂,最好采用液态,这样可节省浓缩、结晶的生产费用。硫酸铝使用方便,但水温低时,硫酸铝水解较困难,形成的絮凝体比较松散,效果不及铁盐混凝剂。

  3、在混凝实验中应注意哪些操作方法,对混凝效果有什么影响? 答:在混凝实验中应注意的操作方法及其对混凝效果的影响如下:

  1)在混凝实验中量取水样时应先搅拌均匀,并且一次量取,以此来减少取样浓度上的误差;

  2)移取药液时应尽量做到精确。加药量在药液少时,要掺点蒸馏水摇匀,以免沾在试管上的药液过多,影响投药量的精确度;

  3)在自动加药后,要有蒸馏水冲洗加药的试管两次,以确保投药量的精确,而且冲洗的速度要快,因为搅拌时间是有限定的,这一系列的程序也是有一定要求并事先已设定好的,速度快才不会影响实验的顺利进行;

  4)移取烧杯中的沉淀水上清液时,要用相同的条件取上清液,不要沉下去的矾花搅拌起来,以确保所测浊度的精确性。

  八、结论 一、根据实验结果以及实验中所观察到的现象,简述影响混凝效果的几个主要因素。

  答:根据实验结果以及实验中所观察到的现象,影响混凝效果的主要因素有:

  1、水温影响 原因:(1)混凝剂的水解速度慢,生成的絮凝体细而松,强度小,不易沉。

  (2)低温水的粘度大,颗粒沉降速度降低,而且颗粒之间碰撞机会减少,影响了混凝效果。 改善措施:(1)增加混凝剂的投量,以改善颗粒之间碰撞条件。

  (2)投加助凝剂(如活化硅酸)或粘土以增加绒体重量和强度,提高沉速。

  2、水的PH值和碱度影响

  +

  (1)铝盐的水解过程中不断产生H,从而导致水的PH值。要使PH值保持在最佳范围以内,水中应有足够的碱性物质。天然水中均有一定的碱度(通

  -常是HCO3),它对PH值有缓冲作用。当原水碱度不足或混凝剂投量甚高时,水的PH值将大幅度下降以至影响混凝剂继续水解。(2)采用三价铁盐混凝

  3+3+

  剂时,由于Fe水解产物溶解度比Al水解产物溶解度小,且氢氧化铁并非典型的两性化合物,故适用的PH值范围较宽。用硫酸亚铁作混凝剂时,应首先将二价铁氧化成三价铁方可。(3)高分子混凝剂的混凝效果受水的PH值影响较小因此,要投加碱剂(如石灰)以中和混凝剂水解过程中产生的氢离子。

  3、水中悬浮物浓度的影响

  (1)水中悬浮物的浓度很低时,颗粒碰撞速率大大减小,混凝效果差。 (2)水中悬浮物的浓度很高时,为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用,所

  需铝盐或铁盐混凝剂量将相应大大增加 改善措施:(1)在投加混凝剂的同时投加高分子助凝剂。

  (2)投加矿物颗粒(如粘土等)以增加混凝剂水解产物的凝结中

  心,提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密度。

  (3)采用直接过滤法。 4、共存杂质的种类和浓度

  共存杂质包括有利于絮凝的物质和不利于混凝的物质。 5、混凝剂的影响

  即混凝剂种类的选择和投药量值的确定。 二、为什么投药量最大时,混凝效果不一定好? 答:投入的药量应根据胶体浓度及无机金属盐水解产物的分子形态、荷电性质和

  荷电量等而确定。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。所以投药量最大时,混凝效果不一定是好的,应该根据具体废水的性质以及共存杂质的种类和浓度,通过实验,选定出适当的混凝剂种类与投加的剂量。

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