混凝沉淀实训
指导老师：XXX 组别：XXX 组员：XXX 班级：XXX
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前言
混凝法是工业废水经常采用的一种处理方法。通过混凝法可以去除废水中细分散固体颗粒，乳状油极胶体物质等。例如可以降低废水的浊度和色度，除去多种高分子物质，有机物，某些金属毒物和放射性物质等，也可以去除某些能够导致富营养化的物质，如磷等可溶性有机物。此外，还能够改善污泥的脱水性能，因此，混凝法在工业废水处理中使用非常广泛，既可以作为独立的处理法，也可以和其他处理法配合，作为预处理，中间处理或最终处理。我们这次作得混凝沉淀实验就是为将来的工作大下基础，积累工作经验。
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目录
一、实验目的 ................................ 4 二、实验原理 ................................ 4 三、实验装置及仪器用品 ...................... 4 四、试剂 .................................... 4 五、实验步骤 ................................ 5 （一）准备实验，配置药品 .................. 5 （二）混凝剂的最少投加量的选择 ............ 5 （三）混凝剂的最佳投加量的选择 ............ 5 （四）混凝剂最佳pH值确定方法 ............. 5 （五）对这四种混凝剂重复步骤（三、四）。 .. 6 六、注意事项 ................................ 6 七、实验结果整理和分析 ...................... 6 （一）混凝剂最少投加量实验结果整理 ........ 6 （三）最佳pH实验整理 ..................... 8
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一、实验目的
1．实验本实验，学会选择最佳混凝剂的类型。
2．学会确定某水样的最佳混凝剂条件（包括最佳投药计量、最佳PH值）的方法。 3．加深对混凝原理的理解。
二、实验原理
水中的胶体颗粒均带负电，胶粒间的静电斥力、胶粒的布朗运动和胶粒表面的水化作用等三种因素使胶粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态，三者中的静电斥力影响最大。向水中投加混凝剂，能提供大量的正电荷，压缩胶团的扩散层，使电位降低，静电斥力减少。此时，布朗运动由稳定因素转变为不稳定因素，也有利于胶料的吸附凝聚。同时，由于双电层状态的存在而产生的水化膜，也会因投加混凝剂降低电位，而使水化作用减弱。混凝剂水解形成的高分子物质或直接加入水中的离分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用，即便电位没有降低或降低不多。胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附胶粒，也能形成絮凝体。
消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫做脱稳，胶稳后的脱粒，在一定的水力条件下才能形成较大的絮凝体，欲称矾花，直径较大且较密实的矾花容易下沉。自投混凝剂直至较形成矾花的过程叫混凝。混凝过程中，不仅受水温、投加剂的量和水中胶体颗粒浓度的影响，还受水中的PH值的影响，如pH值过低（小于4）则所投混凝剂的水解受到限制，其主要产物中没有足够的羟基OH进行桥联作用，也就不容易生成高分子物质，絮凝作用较差；如果pH值高（大于9时）它又会出现溶解，生成带电荷的络合离子，不能很好地发挥混凝作用。 另外，混凝过程中的水力条件对絮凝体的形成影响极大，整个混凝过程分为两个阶段：混合阶段和反应阶段。混合阶段要求使药迅速而均匀的扩散到全部水中，以创造良好的水解和聚合条件，因此，混合要求快速而剧烈搅拌，在几秒钟内完成；而反应阶段则要求混凝剂的微粒通过絮凝形成大的具有良好的沉降性能絮凝体，因此，揽拌强度或水流速度随絮凝体的结大而逐渐降低，以免大的絮凝体被打碎。本实验水流速度及搅拌速度已确定，可不考虑水力条件的影响。
三、实验装置及仪器用品
（一）实验装置 混凝实验装置主要是实验搅拌机，搅拌机上装有电机的调整设备，
电源采用稳定电源。
（二）实验设备
1．机械搅拌器 10台 2．浊度仪 1台 3．pH计 1台
4．紫外分光光度计 1台 5．烧杯（1000mL ） 14个 6．烧杯（100mL） 20个 7．烧杯（400mL） 2个
8．移液管（0.5、1、2、5mL） 各1支 /组 8．温度计 1支
四、试剂
1．硫酸铝Al2（SO4）3·18H2O 1g／L
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2．三氯化铁FeCl3·6H2O 1g／L 3．硫酸铝FeSO4·7H2O 1g／L 4．三氯化铁AlCl3·6H2O 1g／L 5．HCL（化学纯） 10％ 6．NaOH（化学纯） 10％
五、实验步骤
（一）准备实验，配置药品
1．配置实验过程中所需要的药剂。
2．安装实验装置，进行机械搅拌装置的安装调试，试运行，同时标记转速，300rpm、100rpm、60rpm、20rpm。
3．确定原水的最佳透光率（吸光度）时的波长。
（二）混凝剂的最少投加量的选择
1．确定原水特征，即测定水样浑浊度、透光率（吸光度）、PH和温度。
2．用10个1000mL烧杯，分别在10个烧杯中放人500mL原水，并置于机械搅拌机下。 3．确定能形成矾花的最小混凝剂量。其方法是：在快速搅拌（60rpm）的四个1000mL烧杯的原水中投加絮凝剂，逐次增加1mL的混凝剂投加量，宜至出现矾花，作为混凝剂的最少投加量。
4. 分别进行Al2（SO4）3、FeCl3、FeSO4、AlCl3 的实验，将实验结果填入表2－1。
（三）混凝剂的最佳投加量的选择
1．确定实验中混凝剂的最佳投加量：根据上步确定的混凝剂的最少混凝剂投加，取其1／4、1／2、3／4、1、5／4、6／4、7／4、2、9／4倍的剂量分别加入到10个500mL原水的烧杯中。
2．启动搅拌机，混合反应（约300r／min）半分钟，快速搅拌（约100r／min）6分钟，中速揽拌（约60r／min） 6分钟，慢速搅拌（约20r／min）6分钟。若用污水进行混凝搅拌，速度可适当放慢。
3．关闭搅拌机，静止沉淀30分钟，将上清液倒入100ml烧杯内，立即测定水的浊度、透光率（吸光度）和pH值。每杯水样测试三次。 将实验结果记入表2－2中，由此可得出混凝剂投加量的最佳选择。
（四）混凝剂最佳pH值确定方法
1．确定原水特征，即测定水样浑浊度、透光率（吸光度）、PH和温度。 2．用10只1000mL的烧杯，分别放入500ml原水，置搅拌机上。
3．调整原水的pH值。用移液管依次用1#、2#、3#、4#装有1000mL。原烧杯中分别加入2.5、1.5、1.2、0.7mL浓度为10％HCl，在5#、 6#、7#、8#、9#、10#装有500mL水烧杯中分别加入0、0.2、0.7、1.2、1.5、2.0mL浓度为10％的Na0H。启动搅拌机，快速搅拌0.5分钟，转速约3 0rpm随后停机，倒出50ml水于100ml小烧杯中，测定pH值。
4．按步骤三确定的最佳混凝剂投加量进行絮凝剂投加，然后启动搅拌机，混合反应（约300r／min）半分钟，快速搅拌（约100r／min）6分钟，中速揽拌（约60r／min） 6分钟，慢速搅拌（约20r／min）6分钟。
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5．关闭搅拌机，静止沉淀30分钟，将上清液倒入100ml烧杯内，立即测定水的浊度、透光率（吸光度）和pH值。每杯水样测试三次。 将实验结果记入表2－3中，由此可确定最佳pH值。
（五）对这四种混凝剂重复步骤（三、四）。
六、注意事项
1．在最佳投药量、最佳pH值实验中，向各烧杯加药剂时尽量同时投加，避免因时间间隔较长各水样加药后反应时间长短相差太大，混凝效果悬殊。
2．在最佳pH值实验中，用来测定pH的水样，仍倒入原烧杯中。
3．在测定沉淀水的浊度、透光率（吸光度）时，缓慢倾倒上层澄清液，注意不要搅动底部沉淀物。
七、实验结果整理和分析
（一）混凝剂最少投加量实验结果整理
表2 混凝剂的最少投加量的确定 2011年06月23日
原水特征 水样编号 1 浊度 温度 pH值 18.7 26 7.40 水样编号 1 FeSO4 混凝家加注量（mL） 10 相当剂量 （mg/L） 10 水样 编号 1 AlCl3 混凝家加注量（mL） 14 相当剂量 （mg/L） 14 Al2（SO4）3 混凝家加注量（mL） 16 相当剂量（mg/L） 16 水样 编号 1 FeCl3 混凝家加注量（mL） 10 相当剂量（mg/L） 10 吸光度 0.963 （二）混凝剂最佳投加量实验结果整理
表3-1 混凝剂最佳投加量的确定（如图2） 2011年06月23日
絮凝剂的类型 水样编号 混凝剂加注量（mL） 相当剂量（mg/L） 剩余浊度 1 4 4 14.5 2 8 8 3.8 3 12 12 12.9 4 16 16 12 Al2（SO4）3 5 20 20 10.9 6 24 24 8.1 7 28 28 7.9 8 32 32 4.5 9 36 36 4 10 40 40 3 6
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透光率 0.042 0.08 0.018 0.056 0.053 0.002 0.001 0.00 0.012 0.048 pH值 8.74 8.36 7.79 7.60 7.51 7.16 6.79 6.88 6.66 6.70 如图2
1614121086420-20剩余浊度透光率pH值102030混凝剂加注量 ml图24050
最佳投加量为16 ml
表3-1 混凝剂最佳投加量的确定（如图3） 2011年06月23日
絮凝剂的类型 水样编号 相当剂量（mg/L） 剩余浊度 1 25 10 2 22.5 22.5 11.8 3 20 20 20.7 4 17.5 17.5 18 混凝剂加注量（mL） 25 FeSO4 5 15 15 21.7 6 12.5 12.5 15.1 7 10 10 14 8 7.5 7.5 17 9 5 5 18 10 2.5 2.5 20.9 透光率 0.00 0.001 0.014 0.002 0.003 0.006 0.007 0.00 -0.003 0.00 pH值 6.75 6.86 7.25 7.14 7.40 7.65 7.94 8.43 8.64 8.88 如图3
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25201510500-5混凝剂加注量 ml51015202530剩余浊度透光率pH值图3
最佳投加量为10 ml
以沉淀水浊度、透光率、pH值为纵坐标，混凝剂加注量（mg/L）为横坐标，绘出浊度、透光率、pH值与药剂投加量的关系曲线，并从图上求出最佳混凝剂投加量。 （三）最佳pH实验整理
以沉定水浊度、透光率、pH值（混凝投加后）为纵坐标，原样调整后pH值为横坐标绘出浊度、透光率、pH值（混凝投加后）与原样调整后pH值关系曲线，从圈上求出所投加混凝剂的混凝最佳pH值及其适用范围。
表4-1 混凝剂最佳投加量的确定(如图4) 2011年06月24日 原水特征 絮凝剂的类型 水样编号 投加10%HCL（mL） 投加10%NaOH（mL） 调整后pH值 混凝剂加注量（mL） 相当剂量（mg/L） 剩余浊度 透光率 17.2 17.7 3.7 9.9 1 2.5 2.32 2 1.5 2.80 3 1.2 3.00 4 0.7 4.51 浊度：18 吸光度：0.042 温度：23 pH值：9.24 Al2（SO4）3 5 0 0 6 0.2 20 20 12.5 14.5 11.1 7 14.7 7 0.7 8 1.2 9 1.5 10 5 9.15 10.27 11.10 11.45 11.62 11.73 0.02 0.016 0.035 0.09 0.015 0.010 0.025 0.645 0.025 8
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pH值 2.5 2.9 4.19 7.07 9.75 10.52 11.32 11.53 11.65 如图4
20181614121086420-20剩余浊度透光率pH值2468101214调整后pH图4
最佳pH值为7.07
表4-1 混凝剂最佳投加量的确定(如图5) 2011年06月24日
原水特征 絮凝剂的类型 水样编号 投加10%HCL（mL） 投加10%NaOH（mL） 调整后pH值 混凝剂加注量（mL） 相当剂量（mg/L） 剩余浊度 透光率 pH值 9.9 18.1 4.6 4.5 3.8 15 13.4 16.7 8.6 3.0 6.5 2.36 2.85 2.85 3.90 9.15 10.16 15 9.95 11.30 11.60 11.70 0 0.2 0.7 1.2 1.5 5 1 2.5 2 1.5 3 1.2 4 0.7 浊度：18 吸光度：0.042 温度：23 pH值：9.24 FeSO4 5 0 6 7 8 9 10 0.075 0.025 0.019 0.020 0.055 0.027 0.083 0.315 0.044 0.034 2.39 2.85 2.88 3.58 8.02 9.79 10.87 11.18 11.52 11.65
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如图5
201816141210864200246调整后pH图58101214剩余浊度透光率pH值
最佳pH值为11.30
(四) 最适波长
表1 原水最佳吸光度时波长的确定（如图1） 2011年06月23日
项目 波长 吸光度
1 504 0.716 2 508 0.778 3 512 0.843 4 516 0.879 5 520 0.934 6 524 0.960 7 528 .0963 8 532 0.882 9 536 0.878 10 540 0.855
如图1
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1.21吸光度 A0.80.60.40.20500505510515520525波长 mm图1530535540545
最佳吸光度时波长为528mm
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结论
1、根据最佳投药量实验曲线，分析沉淀水浊度、透光率、pH值与混凝剂加注量的关系。
2、由常识知，剩余浊度越低，出水水质越好，即：在硫酸铝加入32毫升时，剩余浊度，吸光度均较低，此时，PH接近中性。 3、当用硫酸铁做絮凝剂时，混凝剂加入2.5毫升，剩余浊度最低，因此，此时出水水质最好，此时PH也接近中性。
4、它们工艺原理是一样的，工艺上反应时间有要求，一般反应时间控制在15—40分钟，实验室药剂纯度应该分析纯，而工业上用工业纯就可以了；实验过程是一个特定环境中发生的，在实际运行过程中存在温度环境变化，水力条件不稳定，投加药量不精确及污染物浓度差异大的特点，因此，在工程运行中应在设计前考虑到各项变化系数，考虑到方面因素影响后设定出一个相对稳定的运行环境
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参考文献
《水污染控制与设备运行》。主编：郭正 张宝军 （高等教育出版社出版）
《电厂水处理技术》
主编：张秀梅 （中国电力出版社）
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