t??C0?N0?H?1ln??1? （8-5） C0vC0K?C?B?式中 t—工作时间（h）
v—吸附柱中流速(m/h) H—活性炭层厚度(m) K—流速常数(L/mg﹒h)
N0—吸附容量，即达到饱和时被吸附物质的吸附量(mg/L) C0—进水中被吸附物质浓度(mg/L) CB—容许出流溶质浓度(mg/L)
根据进水、出流溶质浓度可用式（8-6）估算活性炭柱吸附层的临界厚度，即当t=0时，能保持出流溶质浓度不超过CB的炭层理论厚度。
(0?1) （8-6） H0?KNlnC0B式中H0为临界厚度，其余符号同上面。
炭柱的吸附容量（N0）和流速常数（K）可通过连续流活性炭吸附实验并利用式（8-5）t~H线性关系回归或作图法求出。
在实验时如果原水样溶质浓度为C01，用三个活性炭柱串联，则第一个活性炭柱的出流浓度CB1即为第二个活性炭柱的入流浓度C02，第二个活性炭柱的出流浓度CB2即为第三个活性炭柱的入流浓度C03。由各炭柱不同的入流、出流浓度C0、CB便可求出流速常数K值。
vC
四、实验装置与设备
1． 实验装置
间歇性吸附采用三角烧杯内装入活性炭和水样进行振荡的方法；
连续流式采用有机玻璃柱内装活性炭、水流自上而下（或升流式）连续进出方法。连续流吸附实验装置示意图如图8-1。
2． 实验设备及仪器仪表
振荡器 THZ—82型 1台 pH计 pHS型 1台
活性炭柱、活性炭、水样调配箱、恒位箱、光度计、温度计、水泵等 进水512543 25
图8-1 活性炭连续流吸附实验装置示意图
1.有机玻璃 2.活性炭层 3.承托层 4.搁板隔网 5.单孔橡皮塞
五、实验步骤
（一） 间歇式吸附实验步骤 1． 取活性炭2000mg放在蒸馏水中浸24h，然后放在103℃烘箱内烘干24h，再将烘干的活性炭研碎成0.1mm以下的粉状。
2． 配制水样1L，使其含适量的被吸附物。 3． 取100ml水样，测定原水的浓度。 4． 在5个三角烧杯中分别放入100、200、300、400、500mg粉状活性炭，加入150ml水样，放入振荡器振荡30分钟。
5． 过滤各三角烧杯中水样，并测定浓度。 6． 测出原水样pH及温度，记入表8-1-1。 （二） 连续流吸附实验步骤
1．配制水样，使其含适量的被吸附物质，并测出原水的溶质浓度、pH及温度等； 2．在活性炭吸附柱中，各装入炭层厚500mm活性炭；
3．启动水泵，将配制好的水样连续不断地送入高位恒位水箱； 4．打开活性炭吸附柱进水阀门，使原水进入活性炭柱，并控制流量为100ml/min左右， 5．运行稳定后，每隔10~30min 测定并记录各活性炭柱出水的溶质浓度，连续运行直至出水中溶质浓度达到进水中溶质浓度的0.9~0.95为止,将结果记录在表8-2-1中； 6．变化流速重复进行实验。
注意事项：
1． 间歇吸附实验所求得的qe如果出现负值，则说明活性炭明显地吸附了溶剂，此时应调换活性炭或调换水样。
2． 连续流吸附实验时，如果第一个活性炭柱出水中溶质浓度值很小，则可增大进水流量或停止第二、三个活性炭柱进水，只用一个炭柱。反之，如果第一个炭柱进出水溶质浓度相差无几，则可减少进水量。
3． 进入活性炭柱的水中浑浊度较高时，应进行过滤去除杂质。
六、实验结果整理
（一） 间歇式吸附实验结果整理 1． 实验操作基本参数
实验日期 年 月 日
水样含量= mg/L pH= 温度= ℃ 振荡时间 min 水样体积 ml
2．各三角烧杯中水样过滤后测定结果记录在表2-3-8。
表8-1-1 间歇式吸附实验记录表 C0?Ce 原水样 吸附平衡后活性炭 水样体积 lgCe 杯号 浓度浓度投加量 m（ml） (mg/g) C0(mg/L) Ce(mg/L) m(g/L) lgC0?Ce m 26
3．按式（8-1）计算吸附量qe。将C和相应的q值在双对数坐标纸上绘制出吸附等温线（ 以lgC0?Ce为纵坐标，lgCe为横坐标绘Fruendlich吸附等温线），直线斜率为1/n、截
m距为K。值越小活性炭吸附性能越好，一般认为当1=0.1~0.5时，水中欲去除杂质易被n吸附；1＞2时难于吸附。当1较小时多采用间歇式活性炭吸附，当1较大时，最好采用nnn连续式活性炭吸附。
4． 从吸附等温线上求出K、n值，代入式（8-2），求出Fruendlich吸附等温式。 （二）连续流吸附实验结果整理 1． 实验测定结果记录
表8-2-1 连续流吸附实验记录 实验日期 年 月 日 原水浓度 mg/L 水温 ℃ pH值 活性炭吸附容量qe mg/g 滤速V（m/h）= 炭柱厚（m）H1= H2= H3= 1号柱 2号柱 3号柱 出水工作浓度 时间 C01 H1 v1 C02 H2 V2 C03 H3 V3 CB t（h） (mg/L) (m) (m/h) (mg/L) (m) (m/h) (mg/L) (m) (m/h) (mg/L) 出水浓度CB(mg/L) 2．根据实验所测得的数据代入式（8-5）以时间t为纵坐标，以炭厚度H为横坐标，Cln(0?1)CB点绘 t、H值，直线截距为k?C，斜率为N0/（C0·v）;将已知C0、CB 、v
0等值代入，求出流速常数K值和吸附容量N0值。（其中采用qe进行换算，活性炭
3
容重r=0.7g/cm左右）
3．如果出流溶质浓度为10mg/L ,求出某一流速下活性炭柱炭层的临界厚度H0。
4．按表8-2-2给出各滤速下炭吸附设计参数K、H0、N0值，供活性炭吸附设备设计时参考。
表8-2-2 活性炭吸附实验结果 N0 K H0 流速v (mg/L) (m) (L/(mg·h)) （m/h） 1n七、实验结果讨论
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1． 间歇吸附与连续流吸附相比，吸附容量qe和N0是否相等？怎样通过实验求出
N0值？
2． 通过本实验，你对活性炭吸附有什么结论性意见？对本实验进一步改进有什么建
议
实验六 气浮实验
一、 概况
气浮法是进行固液分离的一种方法。它常被用来分离密度小于或接近于“1”、难以用重力自然沉降法去除的悬浮颗粒。是一种很重要的水质净化单元过程。按产生气泡的方式分溶气气浮、充气气浮、电解气浮等。
在给水排水工程中气浮法常在以下几方面被运用：
1 固-液分离：污水中固体颗粒粒度很细小，颗粒本身及其形成的絮体密度接近或低于水，很难利用沉淀法实现固液分离的各种污水可用气浮法处理。
2 在给水方面，气浮法应用于高含藻水源、低温低浊水源、受污染水源和工业原料盐水等的净化。
3 液-液分离：从污水中分离回收石油、有机溶剂的微细油滴、表面活性剂及各种金属离子等。
4 用于要求获得比重力沉淀更高的水力负荷和固体负荷或用地受到限制的场合。 5 可有效地用于活性污泥浓缩。
由于悬浮颗粒的性质和浓度、微气泡的数量和直径等多种因素都对气浮效率有影响，因此，气浮处理系统的设计运行参数常要通过试验确定。
二、实验目的
1．了解压力溶气气浮工艺的运行方式及原理； 2．掌握压力溶气气浮实验方法和释气量测定方法；
3．了解悬浮颗粒浓度、操作压力、气固比、澄清分离效率之间的关系，加深对基本概念的理解。
三、实验原理
压力溶气气浮法的工艺流程如图6-1所示，目前以部分回流式应用最广。加压溶气气浮法工艺主要由3部分组成，即加压溶气系统、溶气释放系统及气浮分离系统。见图6-1
图6-1 加压溶气气浮流程（部分回流式）
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1-吸水井 2-加压泵 3-空压机 4-压力溶气罐 5-减压释放阀 6-浮上分液池
7-原水进水管 8-刮渣机 9-集水系统 10-填料层 11-隔板
进行气浮时，用水泵将水抽送到压力为2～4个大气压的溶气罐中，同时注入加压空气。空气在罐内溶解于加压的水中，然后使经过溶气的水通过减压阀进入气浮池，此时由于压力突然降低，溶解于水中的空气便以微气泡形式从水中释放出来。微细的气泡在上升的过程中附着于悬浮颗粒上，使颗粒密度减小，上浮到气浮池表面与液体分离。
影响加压溶气气浮的因素很多，如空气在水中溶解量，气泡直径的大小，气浮时间、水质、药剂种类与加药量，表面活性物质种类、数量等。因此，采用气浮法进行水质处理时，常需通过实验测定一些有关的设计运行参数。
g??水??颗?d2可以知道，粘附于悬浮颗粒上气泡越多，颗粒由斯托克斯公式V?18?与水的密度差（ρ水-ρ颗）就越大，悬浮颗粒的特征直径也越大，两者都使悬浮颗粒上
浮速度增快，提高固液分离的效果。水中悬浮颗粒浓度越高，气浮时需要的微细气泡数量越多，通常以气固比表示单位重量悬浮颗粒需要的空气量。
气固比（Aa/S）是设计气浮系统时经常使用的一个基本参数，是溶解空气重量（Aa）与原水悬浮固体物重量（S）的比值，无量纲。定义为：
a?Aa减压释放的气体量（kg/d)?S进水的固体总量（kg/d）气固比与操作压力、悬浮固体的浓度、性质有关。对活性污泥进行气浮时，气︰固＝
0.005～0.06，变化范围较大。气固比可按下式计算：
Aa1.2Cs(fP?1)Qr1.2Cs(fP?1)??RSQS0S0式中：A—气固比（g释放的空气/g悬浮固体）
SS0—入流中的悬浮物浓度（mg/L）
Qr—加压水回流量（L/d） Q—进水流量（L/d） R—回流比
Cs—某一温度时的空气溶解度 温度(℃) 0 10 20 30 3Cs (cm/L) 29.2 22.8 18.7 15.7 P—溶气罐内绝对压力（MPa） f —比值因素，在溶气罐内压力为P=（0.2～0.4）MPa，温度为20℃时， f=0.5 ra—空气容重，当20℃，1个atm时，ra=1164mg/L
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