環(huán)工綜合實(shí)驗(yàn)水控實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、內(nèi)部資料不要外傳（余環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)工綜合實(shí)驗(yàn)（2水控實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2009410目錄實(shí)驗(yàn)一自由沉淀實(shí)驗(yàn)（1實(shí)驗(yàn)二混凝實(shí)驗(yàn)（3實(shí)驗(yàn)三曝氣設(shè)備充氧能力的測(cè)定（7實(shí)驗(yàn)四石英砂過濾實(shí)驗(yàn)（12實(shí)驗(yàn)五活性炭吸附實(shí)驗(yàn)（16實(shí)驗(yàn)六 恒壓膜過濾實(shí)驗(yàn)（20實(shí)驗(yàn)七活性污泥法（26實(shí)驗(yàn)八污泥比阻的測(cè)定（31實(shí)驗(yàn)九工業(yè)污水可生化性實(shí)驗(yàn)（35實(shí)驗(yàn)一自由沉淀實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?初步掌握顆粒自由沉淀的試驗(yàn)方法（2進(jìn)一步了解和掌握自由沉淀規(guī)律，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制時(shí)間沉淀率（tE ,沉速 沉淀率（uE和C t /C 0u的關(guān)系曲線。二實(shí)驗(yàn)原理沉淀是指從液體中借重力作用去除固體顆粒的一種過程。根據(jù)液體中固體物質(zhì) 的濃度和性質(zhì)，可將沉

2、淀過程分為自由沉淀、絮凝沉淀、成層沉淀和壓縮沉淀等四 類。本試驗(yàn)是研究探討污水中非絮凝性固體顆粒自由沉淀的規(guī)律。試驗(yàn)用沉淀管進(jìn) 行，如圖。設(shè)水深為h，在t時(shí)間能沉到h深度的顆粒的沉速u =h/t。根據(jù)某給定的 時(shí)間t 0,計(jì)算出顆粒的沉速u 0。凡是沉淀速度等于或大于u 0的顆粒，在t 0時(shí)都可以全部去除。設(shè)原水中懸浮物濃 度為 c 0（mg/L，則沉淀率為：%100c c c E 0t 0 x -在時(shí)間t時(shí)能沉到h深度的顆粒的沉淀速度為：s /mm （60t 10h u xx式中:c 0原水中懸浮物濃度（mg/Lc t 經(jīng)t時(shí)間后，污水中殘存的懸浮物濃度（mg/Lh 取樣口高度（cm自由沉淀

3、試驗(yàn)裝置三實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備1、沉淀管、儲(chǔ)水箱、水泵和攪拌裝置2、秒表，皮尺3、測(cè)定懸浮物的設(shè)備：分析天平,稱量瓶,烘箱、濾紙、漏斗、漏斗架、量筒，燒 杯等。4、污水水養(yǎng)，采用高嶺土配置。四實(shí)驗(yàn)步驟1. 將一定量的高嶺土投入到配水箱中，開動(dòng)攪拌機(jī)，充分?jǐn)嚢琛?. 取水樣200ml (測(cè)定懸浮濃度為c 0并且確定取樣管內(nèi)取樣口位置。2啟動(dòng)水泵將混合液打入沉淀管到一定高度，停泵，停止攪拌機(jī),并且記錄高度值。開動(dòng)秒表，開始記錄沉淀時(shí)間3當(dāng)時(shí)間為1、3、5、10、15、20、40、60分鐘時(shí),在取樣口分別取水200ml ,測(cè)定懸浮物濃度（c t。4、每次取樣應(yīng)先排出取樣口中的積水，減少誤差，在取樣前和取樣

4、后皆需測(cè) 量沉淀管中液面至取樣口的高度，計(jì)算時(shí)取二者的平均值。5測(cè)定每一沉淀時(shí)間的水樣的懸浮物濃度固體量。首先調(diào)烘箱至105C,跌好濾紙放入稱量瓶中，打開蓋子,將稱量瓶放入105C烘箱中至恒重，稱取重量，然后將恒 重好的濾紙取出放在玻璃漏斗中，過濾水樣,并用蒸餾水沖凈，使濾紙上得到全部懸浮 性固體。最后將帶有濾渣的濾紙移入稱量瓶中，稱其懸浮物的重量（還要重復(fù)烘干至 恒重的過程6.懸浮固體計(jì)算：L /mg （V10001000（C 12 xxw 式中=: co 1 稱量瓶 + 濾紙重量（g3 2$量瓶+濾紙重量+懸浮物（gV 水樣體積（100ml四試驗(yàn)結(jié)果整理1根據(jù)不同沉淀時(shí)間的取樣口距液面平均

5、深度h和沉淀時(shí)間t,計(jì)算出各種顆粒的沉淀速度ut和沉淀率E,并繪制沉淀時(shí)間沉淀率和沉速沉淀率的曲線2.利用上述資料，計(jì)算不同時(shí)間t時(shí)，沉淀管內(nèi)未被去除的懸浮物的百分比，即：P =(c t /c 0 100%以顆粒沉速u為橫坐標(biāo)，以P為縱坐標(biāo),繪制u -P關(guān)系曲線3. 討論自由沉淀凈沉曲線的意義。實(shí)驗(yàn)二混凝實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆稚⒃谒械哪z體顆粒帶有電荷，同時(shí)在布朗運(yùn)動(dòng)及其表面水化膜作用下，長(zhǎng)期 處于穩(wěn)定分散狀態(tài)，不能用自然沉淀法去除。向這種水中投加混凝劑后 ，可以使分散 顆粒相互結(jié)合聚集增大，從水中分離出來。由于各種原水有很大差別，混凝效果不盡相同混凝劑的混凝效果不僅取決于混 凝劑投加量，同時(shí)還取決

6、于水的pH值、水流速度梯度等因素.通過本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到下述目的；（1學(xué)會(huì)求得一般天然水體最佳混凝條件（包括投 藥量、pH值，水流速度梯度的基本方法；（2加深對(duì)混凝機(jī)理的理解。二實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)，膠體顆粒間的靜電斥 力和膠體的表面作用，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（1能降低顆粒間的排斥能峰，降低膠粒的Z電位，實(shí)現(xiàn) 膠粒 脫穩(wěn)” （2同時(shí)也能發(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。而達(dá)到顆粒的凝聚。三實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備（一實(shí)驗(yàn)裝置混凝實(shí)驗(yàn)裝置主要是實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)。攪拌機(jī)上裝有電機(jī)的調(diào)速設(shè)備，電源采用穩(wěn) 壓電源。（二實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器儀

7、表1混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)ZR4-6型1臺(tái)3光電式濁度儀GDS-3型1臺(tái)4. 酸度計(jì)pH-3型1臺(tái)5. 磁力攪拌器1臺(tái)6. 燒杯200mL 1個(gè)7. 量筒1000mL 1個(gè)8, 移液管1、2.5、10mL各2支9. 注射針筒、溫度計(jì)、秒表、卷尺等。四實(shí)驗(yàn)步驟混凝實(shí)驗(yàn)分為最佳投藥量、最佳 pH值、最佳水流速度梯度三部分.在進(jìn)行最佳 投藥量實(shí)驗(yàn)時(shí)，先選定一種攪拌速度變化方式和 pH值,求出最佳投藥量。然后按照 最佳投藥量求出混凝最佳pH值。最后根據(jù)最佳投藥量、最佳 pH值,求出最佳的速 度梯度，在混凝實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)藥劑可參考下列濃度進(jìn)行配制：1精制硫酸鋁AI2(SO43 WH2O濃度10g/L2三氯化鐵

8、FeCl3 6H2O濃度10g/L3聚合氯化鋁A12(OHm C16-m濃度10g/L4化學(xué)純鹽酸HCI濃度10%5化學(xué)純氫氧化鈉NaOH濃度10%(一最佳投藥量實(shí)驗(yàn)步驟1確定原水特征，即測(cè)定原水水樣混濁度、pH值、溫度。如有條件，測(cè)定膠體顆 粒的Zeta電位。2確定形成磯花所用的最小混凝劑量。方法是通過慢速攪拌（或50r/min燒杯中 200mL原水，并每次增加0.5mL混凝劑投加量，直至出現(xiàn)磯花為止。這時(shí)的混凝劑量 作為形成磯花的最小投加量。3.用6個(gè)1000mL的燒杯，分別放入1000mL原水，置實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)平臺(tái)上。4確定實(shí)驗(yàn)時(shí)的混凝劑投加量。根據(jù)步驟 2得出的形成磯花最小混凝劑投加量 取

9、其1/4作為1號(hào)燒杯的混凝劑投加量，取其2倍作為6號(hào)燒杯的混凝劑投加量，用 依次增加混凝劑投加量相等的方法求出 2-5號(hào)燒杯混凝劑投加量、把混凝劑分別加 入1 6號(hào)燒杯中。5啟動(dòng)攪拌機(jī),快速攪拌半分鐘、轉(zhuǎn)速約300r/min:中速攪拌6分鐘,轉(zhuǎn)速約 100r/min;慢速攪拌6分鐘、轉(zhuǎn)速約50r/min。如果用污水進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，污水膠體顆粒比較脆弱，攪拌速度可適當(dāng)放慢。6關(guān)閉攪拌機(jī)、抬起攪拌槳、靜止沉淀 5分鐘，用50mL注射針筒抽出燒杯中的 上清液（共抽三次約100mL放入200mL燒杯內(nèi)，立即用濁度儀測(cè)定濁度,（每杯水樣測(cè) 定三次，記入表1-1中。（二最佳pH值實(shí)驗(yàn)步驟1. 取6個(gè)1000

10、mL燒杯分別放入1000mL原水,置于實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)平臺(tái)上。2確定原水特征，測(cè)定原水渾濁度、pH值，溫度.本實(shí)驗(yàn)所用原水和最佳投藥量實(shí) 驗(yàn)時(shí)相同。3.調(diào)整原水pH值，用移液管依次向1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)裝有水樣的燒杯中分別加 入1.5、1.0、0.5mL 10%濃度的鹽酸。依次向5號(hào)、6號(hào)裝有水樣的燒杯中分別加 入0.5、1.0mL10 %濃度的氫氧化鈉。該步驟也可采用變化pH值的方法,即調(diào)整1號(hào)燒杯水樣使其pH值等于3,其它 水樣的pH值（從1號(hào)燒杯開始依次增加一個(gè)pH值單位。4啟動(dòng)攪拌機(jī),快速攪拌半分鐘，轉(zhuǎn)速約300r/min。隨后從各燒杯中分別取出50mL水樣放入三角燒杯,用pH儀測(cè)定各水樣pH值

11、記入表1-2中。5用移液管向各燒杯中加入相同劑量的混凝劑.（投加劑量按照最佳投藥量實(shí)驗(yàn)中得出的最佳投藥量而確定8啟動(dòng)攪拌機(jī),快速攪拌半分鐘，轉(zhuǎn)速約300r/min:中速攪拌6分鐘,轉(zhuǎn)速約100r/min慢速攪拌6分鐘,轉(zhuǎn)速約50r/min。7關(guān)閉攪拌機(jī)，靜置5分鐘，用50mL注射針筒抽出燒杯中的上清液（共抽三次約 100mL放入200mL燒杯中，立即用濁度儀測(cè)定濁度（每杯水樣測(cè)定三次 記入表1-2 中。（三混凝階段最佳速度梯度實(shí)驗(yàn)步驟按照最佳pH值實(shí)驗(yàn)和最佳投藥量實(shí)驗(yàn)所得出的最佳混凝 pH值和投藥量，分別 向6個(gè)裝有1000mL水樣的燒杯中加入相同劑量的鹽酸 HCI（或氫氧化鈉NaOH和 混凝

12、劑，置于實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)平臺(tái)上；2啟動(dòng)攪拌機(jī)快速攪拌1分鐘,轉(zhuǎn)速約300r/min。隨即把其中5個(gè)燒杯移到別的 攪拌機(jī)上,1號(hào)燒杯繼續(xù)以20r/min轉(zhuǎn)速攪拌20分鐘。其它各燒杯分別用55r/min、 90r/min、125r/min、160r/min、200r/min 攪拌 20 分鐘:3關(guān)閉攪拌機(jī)，靜置10分鐘,分別用50mL注射針筒抽出燒杯中的上清液（共抽三 次約100mL放入200mL燒杯中，立即用濁度儀測(cè)定濁度（每杯水樣測(cè)定三次，記入表 1-3 中;4測(cè)量攪拌槳尺寸注意事項(xiàng)：1. 在最佳投藥量、最佳pH值實(shí)驗(yàn)中，向各燒杯投加藥劑時(shí)希望同時(shí)投加，避免因 時(shí)間間隔較長(zhǎng)各水樣加藥后反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短相

13、差太大 ，混凝效果懸殊。2. 在最佳pH實(shí)驗(yàn)中，用來測(cè)定pH的水樣，仍倒入原燒杯中.3. 在測(cè)定水的濁度、用注射針筒抽吸上清液時(shí)，不要擾動(dòng)底部沉淀物。同時(shí)，各 燒杯抽吸的時(shí)間間隔盡量減小。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理（一最佳投藥量實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 把原水特征、混凝劑投加情況、沉淀后的剩余濁度記入表。2. 以沉淀水濁度為縱坐標(biāo)，混凝劑加注量為橫坐標(biāo).繪出濁度與藥劑投加量關(guān)系 曲線,并從圖上求出最佳混凝劑投加量。（二最佳pH值實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 把原水特征、混凝劑加注量，酸堿加注情況，沉淀水濁度記入表。2. 以沉淀水濁度為縱坐標(biāo)，水樣pH值為橫坐標(biāo)繪出濁度與pH值關(guān)系曲線，從圖 上求出所投加混凝劑的混凝最佳 pH

14、值及其適用范圍。（三混凝階段最佳速度梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 把原水特征、混凝劑加注量、pH值、攪拌速度記入表。2. 以沉淀水濁度為縱坐標(biāo)，速度梯度G值為橫坐標(biāo)繪出濁度與G值關(guān)系曲線，從 曲線中求出所加混凝劑混凝階段適宜的 G值。六實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論?如何改進(jìn)？1根據(jù)最佳投藥量實(shí)驗(yàn)曲線，分析沉淀水濁度與混凝劑加注量的關(guān)系2本實(shí)驗(yàn)與水處理實(shí)際情況有哪些差別附錄:實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄格式實(shí)驗(yàn)小組號(hào)：實(shí)驗(yàn)日期：姓名：混凝劑:混凝劑濃度：原水濁度:原水PH:原水溫度：最小混凝劑量（ml:相當(dāng)于（mg/l:表1-1最佳混凝劑投加量水樣編號(hào)1 2 3 4 5 6投藥量 mg/l初磯花時(shí)間磯花沉淀情況剩余濁度表1-2最佳pH

15、水樣編號(hào)1 2 3 4 5 6鹽酸ml燒堿ml水樣PH剩余濁度表1-3最佳速度梯度水樣編號(hào)1 2 3 4 5 6攪拌速度剩余濁度實(shí)驗(yàn)三曝氣設(shè)備充氧能力的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕钚晕勰喾ㄌ幚磉^程中曝氣設(shè)備的作用是使空氣，活性污泥和污染物三者充分 混合，使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，促使氧氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相，從液相轉(zhuǎn)移到活性污泥 上，保證微生物有足夠的氧進(jìn)行物質(zhì)代謝。由于氧的供給是保證生化處理過程正常 進(jìn)行的主要因素之一，因此，工程設(shè)計(jì)人員和操作管理人員常需通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定氧的總 傳遞系數(shù)K La、評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備的供氧能力和動(dòng)力效率。通過本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到下述目的:（1掌握測(cè)定曝氣設(shè)備的氧總傳遞系數(shù)和充氧能 力的方法；（

16、2對(duì)比表面曝氣器在不同位置下的曝氣效果；（3 了解各種測(cè)試方法和數(shù)據(jù) 整理方法的特點(diǎn)。二實(shí)驗(yàn)原理評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備充氧能力的試驗(yàn)方法有兩種:（1不穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)，即試驗(yàn)過 程水中溶解氧濃度是變化的，由零增到飽和濃度；（2穩(wěn)定狀態(tài)下的試驗(yàn)，即試驗(yàn)過程水 中溶解氧濃度保持不變。試驗(yàn)可以用清水或在生產(chǎn)運(yùn)行條件下進(jìn)行。下面分別介紹 各種方法的基本原理。（一不穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用自來水或曝氣池出流的上清液進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，先用亞硫酸鈉（或氮?dú)?進(jìn)行脫氧，使水中溶解氧降到零，然后再曝氣，直至溶解氧升高到接近飽和水平。假定 這個(gè)過程中液體是完全混和的，符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，水中溶解氧的變化可用式（1表 示(

17、C C K dtdCs La -= （1式中:氧轉(zhuǎn)移速率（mg/L .h;dt dC /K La 氧的總轉(zhuǎn)遞系數(shù)（1/h;可以認(rèn)為是一混和系數(shù)，其倒數(shù)表示使水 中的溶解氧由C變到C s所需要的時(shí)間，是氣液界面阻力和界面面積的函數(shù)。C s 試驗(yàn)條件下自來水（或污水的溶解氧飽和濃度（mg/L; C 相應(yīng)于某一 時(shí)刻t的溶解氧濃度（mg/L.將式（1積分得（常數(shù)+?-=-t K C C La s In （2式（2表明,通過試驗(yàn)測(cè)得C s和相應(yīng)于每一時(shí)刻t 的溶解氧C值后，繪制1n（C s 一 C與t的關(guān)系曲線，其斜率即K La。另一種方法是 先作C與t關(guān)系曲線，再作對(duì)應(yīng)于不同C值的切線得到相應(yīng)的dC

18、 /dt最后作dC /dt 與C關(guān)系曲線，也可以求得K La。（二穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)如果能較正確地測(cè)定活性污泥的呼吸速率，也可以在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行條件下，通過 穩(wěn)定狀態(tài)下的充氧試驗(yàn)測(cè)定曝氣設(shè)備的充氧能力。試驗(yàn)時(shí)先停止進(jìn)水和回流污泥，使溶解氧濃度穩(wěn)定不變，并取出混合液測(cè)定活性污泥的呼吸速率，由于溶解氧濃度穩(wěn) 定不變,dC/dt=O,即(0=-=r C C K dtdCsw La （3式（3表明，測(cè)得r、C sw和C后，可以計(jì)算K La。微生物呼吸速率r , 可以用瓦勃呼吸儀或本實(shí)驗(yàn)中所采用的簡(jiǎn)便方法進(jìn)行測(cè)定（詳見實(shí)驗(yàn)步驟。由于溶解氧飽和濃度、溫度、污水性質(zhì)和攪動(dòng)程度等因素都影響氧的傳遞速率 在實(shí)際應(yīng)

19、用中為了便于比較，須進(jìn)行壓力和溫度校正，把非標(biāo)準(zhǔn)條件下的K La轉(zhuǎn)換 成標(biāo)準(zhǔn)條件（20C ,760毫米汞柱下的K La ,通常采用以下的公式計(jì)算(T T La La K K - ? =2020024.1 (4式中:T 試驗(yàn)時(shí)的水溫CC ;K La (T 水溫為T時(shí)測(cè)得的總傳遞系數(shù)(h -1:K La (20水溫20 C時(shí)的總傳遞系數(shù)(h -1.氣壓對(duì)溶解氧飽和濃度的影響為(試驗(yàn)時(shí)的大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓試驗(yàn)校正 冷s C s C (5當(dāng)采用表面曝氣時(shí)，可以直接運(yùn)用式(5,不須考 慮水深的影響。采用鼓風(fēng)曝氣時(shí)，空氣擴(kuò)散器常放置于近池底處，由于氧的溶解度受 到進(jìn)入曝氣池的空氣中氧分壓的增大和氣泡上升過程

20、氧被吸收分壓減少的影響，計(jì)算溶解氧飽和值時(shí)應(yīng)考慮水深的影響，一般以擴(kuò)散器至水面二分之一距離處的溶解 氧飽和濃度作為計(jì)算依據(jù)。計(jì)算方法如下1平均靜水壓力2110101 ? +=H P (6式中:P 上升氣泡受到的平均靜水壓力(kPa; H 擴(kuò)散器以上的 水深(m。2.氣泡內(nèi)氧所占的體積比由于氣泡上升過程中部分的氧溶解于水，所以當(dāng)氣泡從池底上升到水面時(shí)，氣泡 中氧的比例減少，其數(shù)值為(%100 XX -= S h h O O式中7:氣泡上升到水面時(shí)，氣泡內(nèi)氧的比例；O 在池底時(shí)，氣泡中氧的比例，21%(體積比；h O擴(kuò)散設(shè)備的空氣利用系數(shù)。池底到池面氣泡內(nèi)氧的比例的平均值為 3氧的平均飽和濃度(h

21、ss O O P PC XX=標(biāo)平均s C (8式中:C s標(biāo)、一一標(biāo)準(zhǔn)條件下氧的飽和濃度(mg/L; P 標(biāo)準(zhǔn) 大氣壓，等于101.325kPa。(三充氧能力和動(dòng)力效率充氧能力可以用下式表示OC =K La(20 C s(標(biāo) V (kgO 2/h (9式中:V 曝氣池體積(m 3。動(dòng)力效率常被用以比較各種曝氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效率，計(jì)算公式如下NOC E = (11式中:OC 標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧能力(kgO 2/h;N 采用葉輪曝氣時(shí),N為軸功率(kW。采用射流曝氣時(shí)，計(jì)算氧轉(zhuǎn)移效率：%100SOC E AHS 為 20r 的供氧量:20（Q 33.1%21S = X式中:Q （20 -20C時(shí)空氣量

22、（米3/時(shí),11 Q T P TP Q Q =00020（ Q t 轉(zhuǎn)子流量計(jì)上讀數(shù)（米3/時(shí)；P 0 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)空氣壓力（一個(gè)大氣壓；T0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)空氣絕對(duì)溫度；P實(shí)驗(yàn)條件下空氣壓力；T實(shí)驗(yàn)條件下空氣的絕對(duì)溫度。上述方法適用于完全混和型曝氣設(shè)備充氧能力的測(cè)定。推流式曝氣池中KLa、C sw是沿池長(zhǎng)方向變化的，不能采用上述方法進(jìn)行測(cè)定。三實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備（一實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置的主要部分為泵型葉輪、射流曝氣設(shè)備和模型曝氣池。為保持曝氣葉輪轉(zhuǎn)速在實(shí)驗(yàn)期間恒定不變，電動(dòng)機(jī)要接在穩(wěn)壓電源上。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器儀表1. 模型曝氣池 硬塑料制1個(gè)高度H =36cm ,直徑D =29cm2. 泵型葉輪銅制1個(gè)直徑d

23、 =12cm3. 電動(dòng)機(jī)單向串激電機(jī)1臺(tái)220V 2.5A4. 直流穩(wěn)壓電源YJ 44型1臺(tái)030V 02A5. 溶解氧測(cè)定儀1臺(tái)6. 電磁攪拌器1臺(tái)7. 卷尺1個(gè)8秒表1塊9. 燒杯200mL 3個(gè)10. 計(jì)算器（自帶四實(shí)驗(yàn)步驟1. 確定曝氣池內(nèi)測(cè)定點(diǎn)（或取樣點(diǎn)位置。通常在平面上測(cè)定點(diǎn)可以布置在三等 分池子半徑的中點(diǎn)和終點(diǎn)，在立面上布置在離池面和池底0.3m處，以及池子一半深 度處，共取12個(gè)測(cè)定點(diǎn)（或9個(gè)測(cè)定點(diǎn)。但本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^小，故可以僅確定一個(gè)測(cè)定 點(diǎn)，無需布置912個(gè)測(cè)定點(diǎn)。2. 曝氣池內(nèi)注入自來水，水面沒過葉輪5cm左右，測(cè)定曝氣池內(nèi)水的體積，并測(cè)定 水中溶解氧。3計(jì)算CoCi和Na

24、 2SO 3的需要量4223222ISO Na O SO Na CoCi? ? -? +從上而反應(yīng)式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加7.9mgNa 2SO各根據(jù)池子的容積和自來水（或污水的溶解氧濃度可以算出 Na 2SO 3的理論需要量。實(shí)際投加量應(yīng)為理論值的150200%o計(jì)算方法如下（%2001509.71 xx=s C V W式中:W 1 Na 2SO 3的實(shí)際投加量（mg;V 曝氣池體積（m 3或L。催化劑氯化鉆的投加量，按維持池子中的鉆離子濃度為 0.050.5mg/L左右計(jì) 算，（用溫克爾法測(cè)定溶解氧時(shí)建議用下限計(jì)算方法如下9式中:W 2CoCl 2 的投加量（mg4將Na 2

25、SO 3和CoCI 2溶解后直接投入在曝氣池內(nèi)，緩慢攪拌12分鐘使Na 2SO 3擴(kuò)散至完全混合。5. 待溶解氧降到零并達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，開始正常曝氣，計(jì)時(shí)每隔1015秒測(cè)定溶解氧 濃度，并作記錄,直到溶解氧達(dá)飽和值時(shí)結(jié)束試驗(yàn)。6. 重復(fù)試驗(yàn)一次，投加適量Na 2SO 3攪拌,并將溶解氧降至零后，將水面高度下降 到葉輪表面，正常曝氣每隔5秒記錄溶解氧濃度，直至飽和。注意事項(xiàng)：（1溶解氧測(cè)定儀需在指導(dǎo)下正確操作，用完后用蒸餾水仔細(xì)沖洗探頭，并用吸水 紙小心吸干探頭膜表面的水珠，蓋上探頭套待用。（2注意實(shí)驗(yàn)期間要保證供氣量恒定。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1記錄實(shí)驗(yàn)設(shè)備及操作條件的基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)日期：年月 日模型曝氣池

26、 內(nèi)徑D= m高度H=體積V = L水溫C室溫C氣壓（kPa實(shí)驗(yàn)條件下自來水的C s mg/LCoCi 2投加量（gNa 2S0 3投加量（g2記錄不穩(wěn)定狀態(tài)下充氧試驗(yàn)測(cè)得的溶解氧值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。3以溶解氧濃度C為縱坐標(biāo),時(shí)間t為橫坐標(biāo)，作C與t關(guān)系曲線。4根據(jù)C與t實(shí)驗(yàn)曲線計(jì)算相應(yīng)于不同 C值的dC/dt,以1n（C s C和dC/dt為縱 坐標(biāo)，時(shí)間t為橫坐標(biāo)，繪制出二條實(shí)驗(yàn)曲線。5分析在不同埋深高度下葉輪曝氣的 K La及充氧能力。六實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論1比較數(shù)據(jù)整理方法，哪一種誤差小些？2試考慮如何測(cè)定推流式曝氣池內(nèi)曝氣設(shè)備的K La。3 C s值偏大或偏小對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響如何 ？實(shí)驗(yàn)四過

27、濾實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪^濾是具有孔隙的物料層截留水中雜質(zhì)從而使水得到澄清的工藝過程常用的過濾方式有砂濾、硅藻土涂膜過濾，燒結(jié)管微孔過濾,金屬絲編織物過濾等過濾不僅 可以去除水中細(xì)小懸浮顆粒雜質(zhì)、而且細(xì)菌病毒及有機(jī)物也會(huì)隨濁度降低而被去 除。本實(shí)驗(yàn)按照實(shí)際濾他的構(gòu)造情況。內(nèi)裝石英砂濾料或陶瓷濾料、利用自來水進(jìn) 行清潔砂層過濾和反沖洗實(shí)驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到下述目的：（1掌握清潔砂層過濾 時(shí)水頭損失計(jì)算方法和水頭損失變化規(guī)律；（2掌握反沖洗濾層時(shí)水頭損失計(jì)算方法.二、實(shí)驗(yàn)原理為了取得良好的過濾效果，濾料應(yīng)具有一定級(jí)配。生產(chǎn)上有時(shí)為了方便起見，常 采用0.5mm和1.2mm孔徑的篩子進(jìn)行篩選。這樣就不可避免地

28、出現(xiàn)細(xì)濾料（或粗濾料有時(shí)過多或過少現(xiàn)象.為此應(yīng)采用一套不同篩孔的篩子進(jìn)行篩選，并選定d 10、d 80值，從而決定濾料級(jí)配。在研究過濾過程的有關(guān)問題時(shí)，常常涉及到孔限度的概念 其計(jì)算方法為VV G V V V V V V V m c c n -=-=-=11 （1式中:m 濾料孔隙（率度（%;Vn濾料層孔隙體積（cm 3;V 濾料層體積（cm 3V c 濾料層中濾料所占體積（cm 3;G 濾料重量（在105C下烘干（g;丫 料重度（g /cm 3。濾層截污量增加后，濾層孔隙度m減小,水流穿過砂層縫隙流速增大，于是水頭 損失增大。為了保證濾后水質(zhì)和過濾濾速，當(dāng)過濾一段時(shí)間后，需要對(duì)濾層進(jìn)行反沖

29、洗,使濾料層在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)工作能力。反沖洗的方式有多種多樣，其原理是一致的。反沖洗開始時(shí)承托層、濾料層未完全膨脹，相當(dāng)于濾池處于反向過濾狀態(tài)，這時(shí) 濾層水頭損失可用式（2計(jì)算。當(dāng)反沖洗速度增大后，濾料層完全膨脹，處于流態(tài)化狀 態(tài)。根據(jù)濾料居膨脹前后的厚度便可求出膨脹度 （率%10000X -=L L L e （2式中：L 砂層膨脹后厚度（cm;L 0砂層膨脹前厚度（cm;膨脹度e值的大小直接影響了反沖洗效果。而反沖洗的強(qiáng)度大小決定了濾料層的膨脹度。三、實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備本實(shí)驗(yàn)采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。過濾和反沖洗水來自高位水箱。高位水箱 的容積（圖中未注出為2X1.5 X1.5m，高出地面10m。

30、圖6-1過濾試驗(yàn)裝置示意圖1. 過濾柱2. 濾料層3. 承托層4. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)5. 過濾進(jìn)水閥門6. 反沖洗進(jìn)水閥門7.過濾出水閥門8.反沖洗出水管9.測(cè)壓板10測(cè)壓管 （二實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器儀表1. 過濾柱有機(jī)玻璃d=100mm L=2000mm 1根2. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)LZB 25型1個(gè)3. 測(cè)壓板長(zhǎng)滋 3500500m2 1塊4. 測(cè)壓管玻璃管 10 x 1000mm根5. 篩子孔徑0.2 2mm,中間不少于4檔1組6. 量筒 1000m1,l 00ml 各 1 個(gè)7容量瓶、比重瓶、干燥器、鋼尺、溫度計(jì)等。四、實(shí)驗(yàn)步驟（一清潔砂層過濾水頭損失實(shí)驗(yàn)步驟1. 開啟閥門6沖洗濾層Imin。2關(guān)閉閥門6

31、,開啟閥門5、7快濾5分鐘使砂面保持穩(wěn)定。3. 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，使出水流量約50L/h，待測(cè)壓管中水位穩(wěn)定后，記下濾柱最高 最低兩根測(cè)壓管中水位值。4. 增大過濾水量、使過濾流量依次為100、150、200、250、300L/H左右，分別 測(cè)出濾柱最高最低兩根測(cè)壓管中水位值，記入表1中。5. 量出濾層厚度L。6. 按步驟1-5,再重復(fù)做兩次。（二濾層反沖洗實(shí)驗(yàn)步驟1. 量出濾層厚度L0,慢慢開啟反沖洗進(jìn)水閥門6,調(diào)整反沖洗轉(zhuǎn)子流量計(jì)為 250L/h,使濾料剛剛膨脹起來，待濾層表面穩(wěn)定后，記錄反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度 L。2. 開大反沖洗轉(zhuǎn)子流量計(jì)，變化反沖洗流量依次為500 L/h、750

32、 L/h、1000L/h、1250 L/h、1500 L/h。按步驟1測(cè)出反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度L。3. 改變反沖洗流量直至砂層膨脹率達(dá)100%為止。測(cè)出反沖洗流量和濾層膨脹后的厚度L ,記入表2。4. 按步驟1-3,再重復(fù)做兩次。注意事項(xiàng)：1. 反沖洗濾柱中的濾料時(shí)，不要使進(jìn)水閥門開啟度過大，應(yīng)緩慢打開以防濾料沖出柱外2. 在過濾實(shí)驗(yàn)前，濾層中應(yīng)保持一定水位，不要把水放空以免過濾實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)壓管 中積存空氣。3. 反沖洗時(shí)，為了準(zhǔn)確地量出砂層厚度，一定要在砂面穩(wěn)定后再測(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理(一清潔砂層過濾水頭損失實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 將過濾時(shí)所測(cè)流量、測(cè)壓水頭填入表 1。2. 以流量Q為橫坐標(biāo)

33、，水頭損失為縱坐標(biāo)，繪制實(shí)驗(yàn)曲線。表1清潔砂層水頭損失實(shí)驗(yàn)記錄表 濾速實(shí)測(cè)水頭損失測(cè)壓管水頭cm序號(hào)測(cè)定次數(shù)流量 Q (ml/s Q/W (cm/s36Q/W(m/h h b h a h= h b - h a (cm1 23 1平均1 23 2平均1 23 3平均1 23 4平均3 5平均12 6 3平均h b最高測(cè)壓管水位值;h a最低測(cè)壓管水位值。（三濾層反沖洗實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1. 按照反沖洗流量變化情況、膨脹后砂層厚度填入表2。2以反沖洗強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，砂層膨脹度為縱坐標(biāo)，繪制實(shí)驗(yàn)曲線。匕1宦底K.Q in!6liWskM(pfn)L 丄、 ut14補(bǔ))2J字國(guó)123T聞*1Jf肉$1.；&I

34、2y六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論1試解釋:濾料級(jí)配和孔隙度2. 本實(shí)驗(yàn)存在什么問題？如何改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)五活性炭吸附實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕钚蕴刻幚砉に囀沁\(yùn)用吸附的方法來去除異味、某些離子以及難以進(jìn)行生物降 解的有機(jī)污染物。在吸附過程中，活性炭比表面積起著主要作用。同時(shí)，被吸附物質(zhì) 在溶劑中的溶解度也直接影響吸附的速度。此外，pH的高低、溫度的變化和被吸附物質(zhì)的分散程度也對(duì)吸附速度有一定影響。本實(shí)驗(yàn)采用活性炭間歇和連續(xù)吸附的方法通過本實(shí)驗(yàn)確定活性炭對(duì)水中所含某 些雜質(zhì)的吸附能力。希望達(dá)到下述目的:（1加深理解吸附的基本原理；（2掌握活性炭 吸附公式中常數(shù)的確定方法二實(shí)驗(yàn)原理活性炭對(duì)水中所含雜質(zhì)的吸附既有物理吸附現(xiàn)象，也

35、有化學(xué)吸著作用。有一些 被吸附物質(zhì)先在活性炭表面上積聚濃縮，繼而進(jìn)入固體晶格原子或分子之間被吸附 還有一些特殊物質(zhì)則與活性炭分子結(jié)合而被吸著。當(dāng)活性炭對(duì)水中所含雜質(zhì)吸附時(shí)，水中的溶解性雜質(zhì)在活性炭表面積聚而被吸 附，同時(shí)也有一些被吸附物質(zhì)由于分子的運(yùn)動(dòng)而離開活性炭表面，重新進(jìn)入水中即同時(shí)發(fā)生解吸現(xiàn)象。當(dāng)吸附和解吸處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)時(shí)，稱為吸附平衡。這時(shí)活性炭和水（即固相和液相之間的溶質(zhì)濃度，具有一定的分布比值。如果在一定壓力和溫度 條件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶質(zhì)，被吸附的溶質(zhì)為x毫克，則單位重量的活 性炭吸附溶質(zhì)的數(shù)量，即吸附容量可按下式計(jì)算x q e = （1 e q的大小除了決定于活性

36、炭的品種之外，還與被吸附物質(zhì)的性質(zhì)、濃 度、水的溫度及pH值有關(guān)。一般說來，當(dāng)被吸附的物質(zhì)能夠與活性炭發(fā)生結(jié)合反 應(yīng)、被吸附物質(zhì)又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭對(duì)被吸附物質(zhì)的 親和作用力強(qiáng)、被吸附物質(zhì)的濃度又較大時(shí)，值就比較大。e q描述吸附容量與吸附平衡時(shí)溶液濃度C的關(guān)系有Langmuir、BET和Frue ndlieh吸附等溫式。e q在水和污水處理中通常用 Frue ndlieh表達(dá)式來比較不同溫度和不同溶液濃 度時(shí)的活性炭的吸附容量，即ne KC q 1= （2式中:吸附容量（mg/g;e qK與吸附比表面積、溫度有關(guān)的系數(shù)；n與溫度有關(guān)的常數(shù),n1;C 吸附平衡時(shí)的溶液濃

37、度（mg/L。這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，通常用圖解方法求出K ,n的值.為了方便易解，往往將式（2 變換成線性對(duì)數(shù)關(guān)系式C nK m C C q e lg 1lg lg lg 0+=-= （3式中:C 0水中被吸附物質(zhì)原始濃度（mg/L;C 被吸附物質(zhì)的平衡濃度（mg/L;活性炭投加量（g/L連續(xù)流活性炭的吸附過程同間歇性吸附有所不同，這主要是因?yàn)榍罢弑晃降?雜質(zhì)來不及達(dá)到平衡濃度C,因此不能直接應(yīng)用上述公式。這時(shí)應(yīng)對(duì)吸附柱進(jìn)行被 吸附雜質(zhì)泄漏和活性炭耗竭過程實(shí)驗(yàn)，也可簡(jiǎn)單地采用Bohart-Adams關(guān)系式? ?- =1ln 0000B C C KN v D v C N T （4 式中:T 工作時(shí)

38、間（h;一一吸附柱中流速（m /h;v D一活性炭層厚度（m;K一流速常數(shù)（m 3/s h;-N 0-吸附谷量（g /m 3;C 0 入流溶質(zhì)濃度（mg/L;C B -容許出流溶質(zhì)濃度（mg/L。根據(jù)入流,出流溶質(zhì)濃度，可用式（5估算活性炭柱吸附層的臨界厚度，即保持出流 溶質(zhì)濃度不超過CB的炭層理論厚度。?- =1ln 000B C C KN v D （5式中D 0為臨界厚度，其余符號(hào)同上面。在實(shí)驗(yàn)時(shí)如果原水樣溶質(zhì)濃度為 C 01用三個(gè)活性炭柱串聯(lián)，則第一個(gè)活性炭柱 的出流濃度C B1,即為第二個(gè)活性炭柱的入流濃度 C 02,第二個(gè)活性炭柱的出流濃 度C B2即為第三個(gè)活性炭柱的入流濃度 C

39、03。由各炭柱不同的入流、出流濃度 C 0,C B便可求出流速常數(shù)K值。三實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備（一實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)間歇性吸附采用三角燒杯內(nèi)裝入活性炭和水樣進(jìn)行振蕩方法，連續(xù)流式 采用有機(jī)玻璃柱內(nèi)裝活性炭、水流自上而下連續(xù)進(jìn)出方法 ，圖（1是連續(xù)流吸附實(shí)驗(yàn) 裝置示意圖。（二實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器儀表（一實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)間歇性吸附采用三角燒杯內(nèi)裝入活性炭和水樣進(jìn)行振蕩方法，連續(xù)流式 采用有機(jī)玻璃柱內(nèi)裝活性炭、水流自上而下連續(xù)進(jìn)出方法 圖（1是連續(xù)流吸附實(shí)驗(yàn) 裝置示意圖。（二實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器儀表1振蕩器THZ82型1臺(tái)2. pH計(jì)pHS型1臺(tái)3. 活性炭柱d25X000mm有機(jī)玻璃管3根4. 活性炭上海15號(hào)2kg5.

40、 水樣調(diào)配箱硬塑料焊制長(zhǎng) X寬辭0.5 J0.5 %.6m31個(gè)6. 恒位箱硬塑料焊制長(zhǎng) 寬 高0.3 0.3 X0.4m 1個(gè)7. 測(cè)COD儀器1套8. 溫度計(jì)刻度0100C 1支9. 水泵CHB31臺(tái)四實(shí)驗(yàn)步驟（一畫出標(biāo)準(zhǔn)曲線1裝備0.00001M亞甲蘭溶液2用分光光度計(jì)得出吸收與波長(zhǎng)的關(guān)系3確定產(chǎn)生最大吸收時(shí)的波長(zhǎng)4將1準(zhǔn)備的亞甲蘭稀釋，每稀釋一次就用分光光度計(jì)從 3所得波長(zhǎng)測(cè)得吸收量（用吸光度或透光率表示。最少要求五個(gè)點(diǎn)。5畫出吸收量與亞甲蘭濃度（克分子/升的關(guān)系曲線，即標(biāo)準(zhǔn)曲線。（二吸附等溫線間歇式吸附實(shí)驗(yàn)步驟1將粒狀活性炭篩分,使其粒徑處于嚴(yán)格的范圍內(nèi)，例如20/30、30/40、

41、40/50、50/60目。用蒸餾水洗去細(xì)粉，并在105C溫度下烘至恒重。2在三角玻璃瓶中，裝入以下重量的已準(zhǔn)備好的粒狀活性炭：0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、120、140、160、180和200毫克；3準(zhǔn)備濃度為0.001M的亞甲蘭溶液各一升4在三角燒瓶各注入100毫升克0.001M的亞甲蘭溶液；5將錐性瓶置于振蕩器上震動(dòng)57天,然后用靜沉法或?yàn)V紙過濾法移除活性炭。6測(cè)定每個(gè)瓶中溶液的吸收量，并用標(biāo)準(zhǔn)圖交換為濃度單位；7計(jì)算每個(gè)瓶中轉(zhuǎn)移到活性炭表面上的亞甲蘭的量。以克分子（活性炭表示。（三連續(xù)流吸附實(shí)驗(yàn)步驟1在管中裝入活性

42、炭，活性炭必須用蒸餾水徹底浸透，以防止在實(shí)驗(yàn)中截留空氣2用自來水配制0.0004M的亞甲蘭投配溶液；3調(diào)整通過吸入的流量至25毫升/分鐘/厘米；4將調(diào)好流量的投配溶液與吸附管接通。開始由0開始記錄時(shí)間；5開始投配1小時(shí)后,取樣并測(cè)定亞甲蘭的濃度，此后每日起碼取樣并測(cè)定五次 直至整個(gè)管子穿透。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1吸附等溫線1根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)繪制吸附等溫線2確定常數(shù)K、n3討論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與吸附等溫線的關(guān)系。2連續(xù)流系統(tǒng)1繪制穿透曲線2計(jì)算亞甲蘭在不同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到活性炭表面的量。計(jì)算法可以采用圖解面積 分法（矩形法或梯形法，求得吸附管進(jìn)水或出水曲線與時(shí)間的面積；3畫出去除量與時(shí)間的關(guān)系線。實(shí)驗(yàn)六恒壓膜過濾實(shí)驗(yàn)

43、一實(shí)驗(yàn)?zāi)康奈勰啾茸瑁ɑ蚍Q比阻抗是表示污泥脫水性能的綜合斗指標(biāo)，污泥比阻愈大，脫水性 能愈差，反之脫水性能愈好。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定活性污泥的比阻 ，是以FeCI 3和A12（S0 43, 為混凝劑進(jìn)行試驗(yàn)。希望通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到下述目的:（1考察恒壓過濾過程中通量的變化；（2求通量衰減 指數(shù);（3測(cè)定恒壓過濾過程中阻力分布。二、實(shí)驗(yàn)原理膜污染是用膜過濾過程中污染阻力來表征的。根據(jù)達(dá)西（Darcy s la方程：R PJ 二及tA V J =式1中:J為膜通量（L/m 2.h,為膜兩側(cè)的壓力差（Pa ,為透過液粘度（Pa.s ,R為過濾總阻力，為濾液的 體積,A為膜表面積。其中，污染阻力是總阻力的一部分。從理論

44、上講，過濾總阻力R 包括清潔膜的固有阻力R m、過濾過程中的濃差極化阻力 R cp、凝膠層阻力RRepRp：孔堵塞阻力 Ra:吸附阻力 血：膜的陽力 血;凝膠層眥力 Repute極化阻 力圖1膜過濾阻力分布示意圖然而在實(shí)際研究中尸由于所選用的膜和所過濾的料液特征不同以及為了建立相應(yīng)的模 忙同的研究者對(duì)除了膜固有阻力以外的其余齊項(xiàng)有不同的理解和劃分,并由此產(chǎn)生T對(duì) 譏m I和的不同腳解.* tj.比加下.(1對(duì)于膜不完全截留if c m if ef p m f p m R R R R R R R R R R R +=+=+= (2(2對(duì)于膜完全截留c m ef p m R R R R R R +

45、=+= (3 (3 根據(jù)水力清洗irf rf m f m R R R R R R +=+= (4其中:R代表膜過濾過程中的總阻力Rm為清潔膜固有的阻力R p 為凝膠極化阻力(polarizati on layer resista neeR f 為污染阻力(fouli ng resista nee(=R ef +R if R ef為外部(external污染阻力R if為內(nèi)部(internal污染阻力R e定義為沉積阻力(cake resista nee（=R p +R ef R rf為可逆（reversible污染阻力（包括極化層阻力，代表能夠通過水力清洗去除的阻力R irf為不可逆（irre

46、versible污染阻力（不能通過水力清洗消除 從以上可以看出, 對(duì)膜污染阻力的劃分還無定論，其中的內(nèi)部污染是指小于膜孔的物質(zhì)在膜孔中的堵 塞和吸附；外部污染是指固體物質(zhì)通過物化作用與膜緊密結(jié)合所形成的沉積層；凝膠 極化阻力只有在膜過濾過程進(jìn)行時(shí)才得以體現(xiàn)。由于凝膠極化阻力與外部污染阻力 在實(shí)驗(yàn)中難以準(zhǔn)確區(qū)分，因此很多情況下將其合并考慮為沉積層阻力。式（2和（3中的膜污染都是根據(jù)污染發(fā)生的位置來劃分，而式（4則是根據(jù)水力清洗的效果來劃 分?？梢?，除了膜固有的阻力外，其它阻力都可根據(jù)實(shí)際情況的需要來描述膜污染。 廣義的膜污染阻力應(yīng)該定義為除了膜的固有阻力外的所有使通量衰減的過濾阻力 45。本研究

47、根據(jù)污染發(fā)生的位置，對(duì)各項(xiàng)污染阻力都進(jìn)行了分析測(cè)定，從而比較得 出優(yōu)勢(shì)污染阻力。式（2和（3中的R c可進(jìn)一步表達(dá)為：c c c r M R?電？oc= （5式中：和 r c分別是以（m / kg和（m -2為單位表示的污泥比阻，相應(yīng)M為沉積層 密度（kg/m 2,S為沉積層厚度（m。根據(jù)Carman-Kozeny公式：（P c pp p? F pa =118032 (6式中：為沉積層孔隙率，p為沉積層顆粒密度(kg/m 2,d p為沉積顆粒平均粒徑(m ,P h表示通過沉積層的水力透過性(m 2。(Pm p p c MA m pep?(-=1膜面積沉積層體積(7其中:m p為沉積層總干重(k

48、g ,A m為膜面積(m 2。所以(M A m d A m d r R mpp p mp pp C C C aeepp=-22322 (8膜污染過程的數(shù)學(xué)表達(dá)由上一節(jié)可知，對(duì)于膜的不完全截留，膜污染包括膜孔的堵塞和膜面沉積層的形 成;而對(duì)于膜的完全截留，則只有膜面沉積層的形成。對(duì)于 MBR而言,由于所過濾的 活性污泥混合液是由不同顆粒范圍的物質(zhì)組成，因此在污染過程中必然同時(shí)存在膜 孔的堵塞和沉積層的形成，一般的過程為：在過濾初期較短的時(shí)間內(nèi)(幾分鐘，以膜孔 的堵塞為主，之后，沉積層控制膜過濾。雖然達(dá)西方程可用于描述膜過濾過程，但不能 揭示膜污染的規(guī)律。本節(jié)采用用于非牛頓流體的標(biāo)準(zhǔn)堵塞過濾定律(

49、sta ndardblocking filtration law和沉積過濾定律(cake filtration law來表達(dá)恒壓條件下的死端 過濾膜污染過程。1標(biāo)準(zhǔn)堵塞過濾定律利用下式可以判斷過濾過程是否受堵塞控制：12Q V t t K s -= (92沉積過濾定律由下式可以判斷過濾過程是否受沉積層的控制：2Q V t V K c -= (10(一如圖所示點(diǎn)一 圖三實(shí)驗(yàn)裝覽圖班端過濾反應(yīng)藕壘一?？头e為350mL的有機(jī)玻璃杯式濾孫，內(nèi)設(shè)鐵力攪拌漿，在 I1 F提供對(duì)JB的水力消洗；外加除力通過烏Hi代提供；料液從頂部祁偵川附孔屮本試驗(yàn)設(shè)備和儀器儀表容積350mL圖加入;濾液流入電子天平上的容器

50、中，通過檢測(cè)重力的變化，再折 算為體積。試驗(yàn)用膜為PVDF平板膜，其直徑為6.5cm，膜面積為0.00332m 2孔徑為 0.10.2 11 m實(shí)1終端過濾器1個(gè),2磁力攪拌器1臺(tái)3電子天平1臺(tái)4氮?dú)馄?個(gè)5減壓閥1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)步驟1膜過濾試驗(yàn)方法察膜通量和總阻力的變化情況，另一方面根據(jù)式（4-14和（4-25分別于比較膜通量 不僅需要避免不同膜片所帶來的差異，而且需要考慮（不同階刻的膜通量J 0為清潔 膜的純水通量，該比值扣除了 4-36表示為：t At J J =0/ （4-36指數(shù)，為負(fù)值對(duì)膜過濾活性污泥中的各項(xiàng)污染阻力都進(jìn)行了測(cè)定，過程如下:（16實(shí)驗(yàn)用膜（PVDF若干7生物反應(yīng)器 長(zhǎng)寬

51、高分別為:250,250,400mm , 1個(gè)8進(jìn)水蠕動(dòng)泵1臺(tái)9膜抽吸蠕動(dòng)泵1臺(tái)10中空纖維膜組件2個(gè)11控制電腦1臺(tái)12漏斗13燒杯膜過濾試驗(yàn)一方面考做 卜t/V和Vt/V關(guān)系圖，來判斷堵塞和沉積作用在膜污染過程的控制情況。試驗(yàn)過程中先用清潔的膜對(duì)蒸餾水進(jìn)行過濾，測(cè)得初始通量，然后 再對(duì)一定體積的污泥混合液進(jìn)行過濾，從產(chǎn)生濾液開始，每10s記取一次濾液質(zhì)量，過 濾時(shí)間在40min左右，由所得的值可以計(jì)算出膜通量。試驗(yàn)中為了便段實(shí)驗(yàn)中料液溫度不同所帶來的影響，為此需采用相對(duì)通量值，并 將不同溫度下測(cè)得的過濾通量折算到 25C下的通量值。相對(duì)通量值定義為:J t /J 0,其中J t為t時(shí)不同膜

52、片之間的差異，因此具有可比 性。J t /J 0隨過濾時(shí)間的衰減趨勢(shì)可通過式（m式中:A為系數(shù),m定義為通量衰減。對(duì)通量變化中不同壓力下的過濾曲線按上 式進(jìn)行回歸，可得到m值2阻力系列試驗(yàn)方法本研究根據(jù)式（4-2在一定的壓力下，先用清潔膜對(duì)蒸餾水進(jìn)行過濾，通過達(dá)西方 程計(jì)算出膜固有阻力R m ;（2在相同壓力下用該膜對(duì)活性污泥進(jìn)行過濾（過濾過程中 不攪拌，取最初過濾時(shí)（第15秒所得瞬時(shí)阻力為總阻力 R ;（3將活性污泥從過濾器中取 出，并加入等量蒸餾水，在不加壓的情況下通過磁力攪拌將膜清洗5min，然后棄掉清洗液,再加入等量的蒸餾水，在相同壓力下進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，所測(cè)得的阻力值從總阻力中 扣除，即

53、被認(rèn)為是凝膠極化阻力 R p ；（4之后再將料液倒掉，將膜取出，并用脫脂棉擦去 膜面沉積物，再將膜重新裝好,加入等量蒸餾水，在相同壓力下測(cè)過濾阻力，該阻力扣除 膜固有的阻力即為內(nèi)部污染阻力R i ,而將該值從上次所測(cè)阻力中扣除即得外部污染阻力Re。該測(cè)試過程可以通過圖3來反映。料液jStS 水1/Kp1URef/RifRim圏3阻力計(jì)IT示趕圏五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1測(cè)定并記錄實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)日期年月日壓力kPa(1清水通量L / m2.h,膜面積=m2。2通量變化測(cè)得數(shù)據(jù)按表14-1記錄并計(jì)算。清潔膜阻力測(cè)定數(shù)據(jù)記錄：T(sM(g總阻力系數(shù)測(cè)量：150 T(s 0 15 30 45 60 75 9

54、0 105135120 M(gT(s 165 180 195 210 225240 255270 285 300 315 M(gT(s 330 345 360 375 390405 420435 450 465 480 M(gT(s 495 510 525 540 555570 585600 615 630 645 M(gT(sM(gT(sM(g3求通量衰減指數(shù)。表1壓力0.06、0.08、O.IMPa下不同時(shí)間的M值(濾液質(zhì)量和相關(guān)系數(shù)TO (s 0 10 20 30 40 50 60M(g0.06MPa20 30 40 50 60T1(s 0 10M(gT0 (s 0 10 20 30 40 50 60M(g0.08MPa20 30 40 50 60T1(s 0 10M(gT0 (s 0 10 20 30 40 50 60M(