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微污染水源處理實驗報告
環(huán)境實驗報告
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
理方面進行設計性實驗，我們采用了AL2(SO4)3混凝劑，對于我們所取的麓湖水樣來說，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)等都會不同程度地影響混凝效果。投藥量最大時，混凝效果并不一定是好的。因為當鋁鹽投藥量超過一定限度時，會產(chǎn)生“膠體保護”作用，使脫穩(wěn)膠粒電荷變號或使膠粒被包卷而重新穩(wěn)定。而且投藥量大也容易出現(xiàn)產(chǎn)生大量含水率很高的污泥的問題。
關(guān)鍵詞：混凝、混凝劑AL2(SO4)3、礬花、濁度、投藥量、PH。
一、實驗目的及意義
1、要求認識幾種混凝劑，掌握其配制方法。 2、觀察混凝現(xiàn)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；1000ml燒杯6個；100ml燒杯2個；10ml移液管
2個；2ml移液管1個；醫(yī)用針筒1根；洗耳球1個；光電濁度儀1臺；六聯(lián)攪拌器1臺。
藥 品：AL2(SO4)3。
三、實驗原理
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，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(wěn)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，實現(xiàn)膠粒的“脫穩(wěn)”；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、實驗步驟
實驗方法：變速混凝攪拌器混凝實驗 實驗步驟如下：
（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個水樣至6個1000 mL燒杯中（所取水樣已經(jīng)過均勻混合攪拌，且取樣時是一次量取）。
（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（攪拌時間和程序已按說明
書預先設定好）與此同時，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）開動機器，在第一次自動加藥后，用蒸餾水沖洗加藥試管兩次。 （7）混凝實驗攪拌器以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）攪拌過程中，觀察并記錄“礬花”形成的過程，“礬花”外觀、大小、密實程度等。
（9）攪拌過程完成后，停機，靜沉15 min，觀察并記錄“礬花”沉淀的過程。 （10）第一組6個水樣，靜止15 min后，用醫(yī)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）比較第一組實驗結(jié)果，根據(jù)6個水樣所測得的剩余濁度值，以及水樣混凝沉淀時現(xiàn)象觀察記錄的分析，對最佳投藥量所在區(qū)間做出判斷，縮小實驗范圍為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。重復以上實驗步驟。
五、原始數(shù)據(jù)記錄
實驗中各個指標的測定數(shù)據(jù)記錄表
六、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果 實驗過程的觀察記錄表
七、對結(jié)果的分析、討論及改進設想
1、根據(jù)混凝曲線圖確定藥劑的最佳投藥量和最佳適用范圍。
答：根據(jù)混凝曲線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、主要優(yōu)缺點。
答：當PH<3時，簡單水合鋁離子[Al(H2O6)]3+可起壓縮膠體雙電層作用，在PH
＝4.5～6.0范圍內(nèi)（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；在PH＝7～7.5范圍內(nèi)，電中性氫氧化鋁核物[Al(OH)3]n可起吸附架橋作用，同時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，當鋁鹽投加量超過一定限度時，會產(chǎn)生“膠體保護”作用。
優(yōu)缺點：精制硫酸鋁雜質(zhì)含量小，價格較貴；粗制硫酸鋁雜質(zhì)含量多，價格
較低，但質(zhì)量不穩(wěn)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)點是運輸方便，但制造過程多了濃縮和結(jié)晶工序。如果水廠附近就有硫酸鋁制造廠，最好采用液態(tài)，這樣可節(jié)省濃縮、結(jié)晶的生產(chǎn)費用。硫酸鋁使用方便，但水溫低時，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）在混凝實驗中量取水樣時應先攪拌均勻，并且一次量取，以此來減少取樣濃度上的誤差；
2）移取藥液時應盡量做到精確。加藥量在藥液少時，要摻點蒸餾水搖勻，以免沾在試管上的藥液過多，影響投藥量的精確度；
3）在自動加藥后，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，速度快才不會影響實驗的順利進行；
4）移取燒杯中的沉淀水上清液時，要用相同的條件取上清液，不要沉下去的礬花攪拌起來，以確保所測濁度的精確性。
八、結(jié)論 一、根據(jù)實驗結(jié)果以及實驗中所觀察到的現(xiàn)象，簡述影響混凝效果的幾個主要因素。
答：根據(jù)實驗結(jié)果以及實驗中所觀察到的現(xiàn)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內(nèi)，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，水的PH值將大幅度下降以至影響混凝劑繼續(xù)水解。（2）采用三價鐵鹽混凝
3+3+
劑時，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，應首先將二價鐵氧化成三價鐵方可。（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，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，為使懸浮物達到吸附電中和脫穩(wěn)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(jié)中
心，提高顆粒碰撞速率并增加絮凝體密度。
（3）采用直接過濾法。 4、共存雜質(zhì)的種類和濃度
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
即混凝劑種類的選擇和投藥量值的確定。 二、為什么投藥量最大時，混凝效果不一定好？ 答：投入的藥量應根據(jù)膠體濃度及無機金屬鹽水解產(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，會產(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，就受到高分子的阻礙而不能聚集，這種阻礙來源于高分子之間的相互排斥。排斥力可能來源于“膠粒－膠粒”之間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(xiàn)產(chǎn)生大量含水率很高的污泥的問題。這種污泥難于脫水，會給污泥處置帶來很大困難。所以投藥量最大時，混凝效果不一定是好的，應該根據(jù)具體廢水的性質(zhì)以及共存雜質(zhì)的種類和濃度，通過實驗，選定出適當?shù)幕炷齽┓N類與投加的劑量。
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