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微污染水源處理實(shí)驗報告
環(huán)境實(shí)驗報告
摘要:為了加深對混凝理論的理解,掌握混凝劑的特性,決定針對微污染水源處
理方面進(jìn)行設計性實(shí)驗,我們采用了AL2(SO4)3混凝劑,對于我們所取的麓湖水樣來(lái)說(shuō),其最佳投藥量為50 mg/L,最佳適用范圍為40 mg/L ~60 mg/L。而混凝效果受以下因素影響:(1)廢水性質(zhì)的影響(2)共存雜質(zhì)的種類(lèi)和濃度(3)混凝劑的影響。水的膠體雜質(zhì)濃度、PH值、水溫及共存雜質(zhì)等都會(huì )不同程度地影響混凝效果。投藥量最大時(shí),混凝效果并不一定是好的。因為當鋁鹽投藥量超過(guò)一定限度時(shí),會(huì )產(chǎn)生“膠體保護”作用,使脫穩膠粒電荷變號或使膠粒被包卷而重新穩定。而且投藥量大也容易出現產(chǎn)生大量含水率很高的污泥的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:混凝、混凝劑AL2(SO4)3、礬花、濁度、投藥量、PH。
一、實(shí)驗目的及意義
1、要求認識幾種混凝劑,掌握其配制方法。 2、觀(guān)察混凝現象,從而加深對混凝理論的理解。 3、認識混凝理論對微污染水源處理的重要意義。
二、水樣水質(zhì)、儀器設備及藥品
水樣水質(zhì):取至汾河的微污染水,水溫屬于常溫水,濁度>10。
儀器設備:1000ml量筒2個(gè);1000ml燒杯6個(gè);100ml燒杯2個(gè);10ml移液管
2個(gè);2ml移液管1個(gè);醫用針筒1根;洗耳球1個(gè);光電濁度儀1臺;六聯(lián)攪拌器1臺。
藥 品:AL2(SO4)3。
三、實(shí)驗原理
水中粒徑小的懸浮物以及膠體物質(zhì),由于微粒的布朗運動(dòng),膠體顆粒間的靜電斥力和膠體表面的水化作用,致使水中這種含濁狀態(tài)穩定。
向水中投加混凝劑后,由于如下原因:①能降低顆粒間的排斥能峰,降低膠粒的δ電位,實(shí)現膠粒的“脫穩”;②發(fā)生高聚物式高分子混凝劑的吸附架橋作用;③網(wǎng)捕作用,從而達到顆粒的凝聚。
四、實(shí)驗步驟
實(shí)驗方法:變速混凝攪拌器混凝實(shí)驗 實(shí)驗步驟如下:
。1)到麓湖取水樣。
。2)認真了解ZR4-6型混凝試驗攪拌器的使用方法。
。3)用1000 mL量筒取6個(gè)水樣至6個(gè)1000 mL燒杯中(所取水樣已經(jīng)過(guò)均勻混合攪拌,且取樣時(shí)是一次量。。
。4)投藥量:AL2(SO4)3 0.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0mL(所配給的AL2(SO4)3的濃度c為20 g/L)。
。5)將第一組水樣置于ZR4-6型混凝試驗攪拌器下(攪拌時(shí)間和程序已按說(shuō)明
書(shū)預先設定好)與此同時(shí),按計算好的投藥量,用移液管分別移取不同量的藥液 至加藥管中。
。6)開(kāi)動(dòng)機器,在第一次自動(dòng)加藥后,用蒸餾水沖洗加藥試管兩次。 (7)混凝實(shí)驗攪拌器以500r/min的速度攪拌30s,150r/min速度攪拌5min,80r/min的速度攪拌10 min。
。8)攪拌過(guò)程中,觀(guān)察并記錄“礬花”形成的過(guò)程,“礬花”外觀(guān)、大小、密實(shí)程度等。
。9)攪拌過(guò)程完成后,停機,靜沉15 min,觀(guān)察并記錄“礬花”沉淀的過(guò)程。 (10)第一組6個(gè)水樣,靜止15 min后,用醫用針筒取出約的上清液,并分別用濁度儀測出剩余濁度,記入表中。
。11)比較第一組實(shí)驗結果,根據6個(gè)水樣所測得的剩余濁度值,以及水樣混凝沉淀時(shí)現象觀(guān)察記錄的分析,對最佳投藥量所在區間做出判斷,縮小實(shí)驗范圍為3.0左右,加藥量取2.5、2.7、2.9、3.1、3.3、3.5 mL的濃度c為20 g/L的AL2(SO4)3。重復以上實(shí)驗步驟。
五、原始數據記錄
實(shí)驗中各個(gè)指標的測定數據記錄表
六、數據處理及結果 實(shí)驗過(guò)程的觀(guān)察記錄表
七、對結果的分析、討論及改進(jìn)設想
1、根據混凝曲線(xiàn)圖確定藥劑的最佳投藥量和最佳適用范圍。
答:根據混凝曲線(xiàn)圖確定藥劑的最佳投藥量為50 mg/L,最佳適用范圍為40
mg/L ~60 mg/L。
2、混凝劑AL2(SO4)3的特點(diǎn)、主要優(yōu)缺點(diǎn)。
答:當PH<3時(shí),簡(jiǎn)單水合鋁離子[Al(H2O6)]3+可起壓縮膠體雙電層作用,在PH
。4.5~6.0范圍內(視混凝劑投量不同而異),主要是多核羥基配合物對負電荷膠體起電性中和作用,凝聚體比較密實(shí);在PH=7~7.5范圍內,電中性氫氧化鋁核物[Al(OH)3]n可起吸附架橋作用,同時(shí)也存在某些羥基配合物的電性中和作用。天然水的PH值一般在6.5~7.8之間,鋁鹽的混凝作用主要是吸附架橋和電性中和,兩者以何為主,決定于鋁鹽投加量,當鋁鹽投加量超過(guò)一定限度時(shí),會(huì )產(chǎn)生“膠體保護”作用。
優(yōu)缺點(diǎn):精制硫酸鋁雜質(zhì)含量小,價(jià)格較貴;粗制硫酸鋁雜質(zhì)含量多,價(jià)格
較低,但質(zhì)量不穩定,增加了藥液配制和廢渣排除方面的操作麻煩。采用固態(tài)硫酸鋁的優(yōu)點(diǎn)是運輸方便,但制造過(guò)程多了濃縮和結晶工序。如果水廠(chǎng)附近就有硫酸鋁制造廠(chǎng),最好采用液態(tài),這樣可節省濃縮、結晶的生產(chǎn)費用。硫酸鋁使用方便,但水溫低時(shí),硫酸鋁水解較困難,形成的絮凝體比較松散,效果不及鐵鹽混凝劑。
3、在混凝實(shí)驗中應注意哪些操作方法,對混凝效果有什么影響? 答:在混凝實(shí)驗中應注意的操作方法及其對混凝效果的影響如下:
1)在混凝實(shí)驗中量取水樣時(shí)應先攪拌均勻,并且一次量取,以此來(lái)減少取樣濃度上的誤差;
2)移取藥液時(shí)應盡量做到精確。加藥量在藥液少時(shí),要摻點(diǎn)蒸餾水搖勻,以免沾在試管上的藥液過(guò)多,影響投藥量的精確度;
3)在自動(dòng)加藥后,要有蒸餾水沖洗加藥的試管兩次,以確保投藥量的精確,而且沖洗的速度要快,因為攪拌時(shí)間是有限定的,這一系列的程序也是有一定要求并事先已設定好的,速度快才不會(huì )影響實(shí)驗的順利進(jìn)行;
4)移取燒杯中的沉淀水上清液時(shí),要用相同的條件取上清液,不要沉下去的礬花攪拌起來(lái),以確保所測濁度的精確性。
八、結論 一、根據實(shí)驗結果以及實(shí)驗中所觀(guān)察到的現象,簡(jiǎn)述影響混凝效果的幾個(gè)主要因素。
答:根據實(shí)驗結果以及實(shí)驗中所觀(guān)察到的現象,影響混凝效果的主要因素有:
1、水溫影響 原因:(1)混凝劑的水解速度慢,生成的絮凝體細而松,強度小,不易沉。
。2)低溫水的粘度大,顆粒沉降速度降低,而且顆粒之間碰撞機會(huì )減少,影響了混凝效果。 改善措施:(1)增加混凝劑的投量,以改善顆粒之間碰撞條件。
。2)投加助凝劑(如活化硅酸)或粘土以增加絨體重量和強度,提高沉速。
2、水的PH值和堿度影響
+
。1)鋁鹽的水解過(guò)程中不斷產(chǎn)生H,從而導致水的PH值。要使PH值保持在最佳范圍以?xún),水中應有足夠的堿性物質(zhì)。天然水中均有一定的堿度(通
-常是HCO3),它對PH值有緩沖作用。當原水堿度不足或混凝劑投量甚高時(shí),水的PH值將大幅度下降以至影響混凝劑繼續水解。(2)采用三價(jià)鐵鹽混凝
3+3+
劑時(shí),由于Fe水解產(chǎn)物溶解度比Al水解產(chǎn)物溶解度小,且氫氧化鐵并非典型的兩性化合物,故適用的PH值范圍較寬。用硫酸亞鐵作混凝劑時(shí),應首先將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵方可。(3)高分子混凝劑的混凝效果受水的PH值影響較小因此,要投加堿劑(如石灰)以中和混凝劑水解過(guò)程中產(chǎn)生的氫離子。
3、水中懸浮物濃度的影響
。1)水中懸浮物的濃度很低時(shí),顆粒碰撞速率大大減小,混凝效果差。 (2)水中懸浮物的濃度很高時(shí),為使懸浮物達到吸附電中和脫穩作用,所
需鋁鹽或鐵鹽混凝劑量將相應大大增加 改善措施:(1)在投加混凝劑的同時(shí)投加高分子助凝劑。
。2)投加礦物顆粒(如粘土等)以增加混凝劑水解產(chǎn)物的凝結中
心,提高顆粒碰撞速率并增加絮凝體密度。
。3)采用直接過(guò)濾法。 4、共存雜質(zhì)的種類(lèi)和濃度
共存雜質(zhì)包括有利于絮凝的物質(zhì)和不利于混凝的物質(zhì)。 5、混凝劑的影響
即混凝劑種類(lèi)的選擇和投藥量值的確定。 二、為什么投藥量最大時(shí),混凝效果不一定好? 答:投入的藥量應根據膠體濃度及無(wú)機金屬鹽水解產(chǎn)物的分子形態(tài)、荷電性質(zhì)和
荷電量等而確定。當高分子混凝劑投藥量最大時(shí),會(huì )產(chǎn)生“膠體保護”作用。膠體保護可理解為:當全部膠粒的吸附面均被高分子覆蓋以后,兩膠粒接近時(shí),就受到高分子的阻礙而不能聚集,這種阻礙來(lái)源于高分子之間的相互排斥。排斥力可能來(lái)源于“膠粒-膠!敝g高分子受到壓縮變形而具有排斥勢能,也可能由于高分子之間的電斥力(對帶電高分子而言)或水化膜。而且投藥量大也容易出現產(chǎn)生大量含水率很高的污泥的問(wèn)題。這種污泥難于脫水,會(huì )給污泥處置帶來(lái)很大困難。所以投藥量最大時(shí),混凝效果不一定是好的,應該根據具體廢水的性質(zhì)以及共存雜質(zhì)的種類(lèi)和濃度,通過(guò)實(shí)驗,選定出適當的混凝劑種類(lèi)與投加的劑量。
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