微污染水源处理实验报告

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。