《环境工程高级实验》
实 验 指 导 书
柴天、傅海燕、叶茜 编 写
适用专业： 环境工程
厦门理工学环境工程系（部）
2010 年 3 月
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第一部分：水污染控制工程
前 言
本课程是我院环境工程专业的核心课程 -- 《水污染控制工程》的教学实验课程。
本课程的主要内容是有关水质净化、水污染控制工程等的基本原理和方法的实验，通过实验，要求学生掌握一般的水质净化和水污染防治的技术原理和方法，加强动手能力。 通过本课程的学习，使学生了解本课程在专业中的地位与重要性，在先修课程的基础上，学习掌握污水的化学、物理、生物处理方法的原理、工艺流程等，掌握水质净化的基本方法。
实验教学目的：让学生掌握水处理实验原理及实验设备的结构性能；掌握水处理指标分析方法，仪器设备的工作原理及操作方法；培养学生通过实验完成一整套的报告分析及实验结论。
基本要求：掌握水处理实验原理及应用；了解水处理实验模型的性能结构原理；掌握实验中各技术指标的分析测定程序及实验方法；掌握各种分析仪器的工作原理及使用方法；学会自己动手操作大型实验设备，具备基本实验操作技能；通过实验现象培养学生观察与纪录，实验结果的整理与分析的能力，写出完整的实验报告。
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实验一 动态混凝实验
一、实验目的
1、观察混凝现象，加深对混凝理论的理解。 2、筛选最佳混凝剂，并确定该混凝剂的最佳投加量。 二、实验原理
就混凝而言有以下四种机理： （1） 双电层压缩机理
胶粒双电层的构造表明其表面反离子浓度最大，距离胶粒表面越远，反离子浓度越低，最终与溶液浓度相等。当向溶液中投加混凝剂，增加水中反离子，使胶粒扩散层压缩，ξ 电位随之降低，斥势能也下降。混凝剂投加量增加，ξ 电位
降到零，胶粒间斥能消失。此点称为“等电点”，胶体易发生凝聚沉淀。 （2） 吸附电中和机理
吸附电中和作用是指胶粒表面对异号离子有强烈的吸附作用。 由于这种作用中和了胶粒部分电荷，降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因此容易与其它颗粒接近而相互吸附失去稳定性。但与此相反异号离子投加量过大，会使原来带负电荷胶粒变为带正电荷的胶粒，胶粒间会出现斥力和ξ电位增加，此时便发生再稳现象。 （3）吸附架桥机理
吸附架桥作用是离子物质与胶粒的吸附与桥联，也可说成两个同号胶粒，中间由一个异号小胶粒电性相吸而连接在一起。高分子絮凝剂具有线性结构，它们带有能与胶粒表面某些部位起化学变化的化学基团。当二者相互接触时，基团能与胶粒表面发生特殊反应而吸附；高聚物的其他部分则伸展溶液中，可以和另一个胶粒发生吸附，这样高分子聚合物就起到架桥作用，使絮体长大脱稳。若高分子混凝剂量过大，相应的胶粒少，上述高聚物的伸展部分粘连不上第二个胶粒，则时间过长就会被原胶粒吸附在其他部位上，这个高聚合物失去架桥功能，使胶粒处于稳定状态。此时，胶粒产生了再稳现象。 （4）沉析物网捕机理]
当金属盐类（铁或铝盐） 、金属氢氧化物与石灰作混凝剂时，经水解后形成大量的氢氧化物固体从水中析出、 下沉， 它们可以网捕卷带水中胶粒形成絮状物。这种作用基本是一种机械作用，混凝剂投加量与被除去的胶体杂质量成反比，即胶粒越少，投加混凝剂越多，反之
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则少。凝剂用量太大和太小，絮凝性能均不好。这是因为混凝剂用量太小，起不到电中和和吸附架桥作用，也就不能有效降低 ξ电位。隨着用量的增大，胶粒表面对异号离子的吸附作用增强， 这种作用中和了胶粒部分电荷， 降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因而容易与其它颗粒接近而相互吸附而脱稳。混凝剂用量太大，会使原来带负电荷的胶粒变为带正电荷，胶粒间会出现斥力和 ξ电位增加，发生再稳，致使混凝效果反而变差。 三、实验试剂与仪器
①六联搅拌器（1台） 。 ②分光光度仪（1台） 。 ③烧杯（500ml，6只） 。
④移液管（1ml、2ml、5ml、10ml 各 3只） 。 ⑤硫酸铝Al3(SO4)2·18H2O(10g/L)。 ⑥三氯化铁FeCl3·6H2O（10g/L） 。 ⑦PAM（1g/L） 。 ⑧注射针筒（50ml） 。 四、实验方法及步骤 （1）最佳混凝剂的确定
①用 3 只 500ml 的烧杯，分别取 200ml 原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。 ②分别向 3只烧杯中加入硫酸铝、三氯化铁和聚丙烯酰胺（PAM），并每次投加量为5ml，同时进行搅拌（转速150r/min）,直到其中一个试样出现矾花，这时记录下每个试样中混凝剂的用量。
③停止搅拌，静置10min.
④用注射针筒取上层清液，用分光光度仪测出透光率并记录数据。 ⑤根据测得的透光率确定最佳混凝剂。 （2）确定混凝剂的最佳用量
①用 6只 500ml 烧杯分别取 200ml 原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。
②采用（1）中选定的混凝剂，按不同的投量（0.5ml、1ml、1.5ml、2ml、2.5ml、3ml）分别加到 6只装有原水样的烧杯中。
③启动搅拌器，快速搅拌 0.5min(300r/min),中速搅拌 3min(150r/min)，慢速搅拌5min(70r/min)。
④停止搅拌，静置 10min。用注射针筒取 50ml 上清液，测定透光率，并记录数据。
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五、实验数据记录
表 1 三种混凝剂透光率测定数据记录表 混凝剂 矾花形成时混凝剂用量/ml 透光率 1 2 3 平均 六、实验结果与分析
1 2 3 平均 1 2 3 平均 硫酸铝 三氯化铁 PAM
实验二 机械反应斜管斜板沉淀实验
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