实验名称：混凝沉淀实验

一、实验目的

1、通过实验观察混凝现象、加深对混凝沉淀理论的理解；

2、掌握确定最佳投药量的方法，选择和确定最佳混凝工艺条件；

3、了解影响混凝条件的相关因数。

二、实验原理

1.混凝作用原理   包括三部分：1）压缩双电层作用；2）吸附架桥作用；3）网捕作用。这三种混凝机理在水处理过程中不是各自孤立的现象，而往往是同时存在的，只不过随不同的药剂种类、投加量和水质条件而发挥作用程度不同，以某一种作用机理为主。对高分子混凝剂来说，主要以吸附架桥机理为主。而无机的金属盐混凝剂则三种作用同时存在。

胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。 一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。相反，当电位降到零，往往不是最佳混凝状态。因为水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒。胶体间存在着静电斥力，胶粒的布朗运动，胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大，若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结和沉降。

2.混凝剂    向水中投加的能使水中胶体颗粒脱稳的高价电解质，称之为“混凝剂”。混凝剂可分为无机盐混凝剂和高分子混凝剂。水处理中常用的混凝剂有：三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝（简称PAC）、聚丙烯酰胺等。本实验使用PAC，它是介于AlCl3 和Al(OH)3 之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al2(OH)nCl(6-n)]m其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。

3.投药量   单位体积水中投加的混凝剂量称为“投药量”，单位为mg/L。混凝剂的投加量除与混凝剂品种有关外，还与原水的水质有关。当投加的混凝剂量过小时，高价电解质对胶体颗粒的电荷斥力改变不大，胶体难以脱稳，混凝效果不明显；当投加的混凝剂量过大时，则高价反离子过多，胶体颗粒会吸附过多的反离子而使胶体改变电性，从而使胶体粒子重新稳定。因此混凝剂的投加量有一个最佳值，其大小需要通过试验确定。

4.影响混凝作用的因素   投药量、水中胶体颗粒的浓度、水温、水的pH值等。

5.浊度仪   浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中含有泥土、粉尘、微细有机物、浮游动物和其他微生物等悬浮物和胶体物都可使水中呈现浊度。浊度仪采用90°散射光原理。由光源发出的平行光束通过溶液时，一部分被吸收和散射，另一部分透过溶液。与入射光成90°方向的散射光强度符合雷莱公式，在入射光恒定条件下，在一定浊度范围内，散射光强度与溶液的混浊度成正比。因此，我们可以通过测量水样中微粒的散射光强度来测量水样的浊度。

三、实验仪器和试剂

1.仪器

（1）浊度仪一台（SGZ-2数显浊度仪，上海悦丰仪器仪表有限公司）

（2）混凝试验搅拌仪（MY3000-6普通型混凝试验搅拌仪，潜江梅宁仪器有限公司）

（3）电子天平（赛多利斯科学仪器，北京有限公司）

（4） 沉淀桶（600mL烧杯）6个；（5） 100mL取样瓶6个；（6）乳胶管或塑料软管（直径5~8mm）15~20cm；（7） 100mL烧杯1个；（8） 100mL量筒1个；

（9） 500mL量 筒1个；（10） 10mL 量筒 1个；

2.实验试剂

混凝剂：聚合氯化铝PAC； 原水（制备工作已由实验员完成）；自来水

四、实验步骤

1）  制备原水：事先用高岭土配制浊度为50 NTU左右的浑水，静沉1天以上，取上清液备用。（已由实验员完成）

2）  用电子天平称取混凝剂（PAC）3g溶于1L自来水中，浓度为3g/L。

3）  取600mL原水倒入与搅拌仪配套的沉淀桶中。共六个沉淀桶。

4）  根据原水体积，按照投加量80、120、160、200、300、400mg/L计算加药量，并换算成混凝剂溶液的体积量。换算后，混凝剂溶液的体积分别为：16、24、32、40、60、80mL。

5）  设置搅拌仪程序：

（1）转速400转/分，搅拌1.5 min ；（2）转速150转/分，继续搅拌5 min；

（3）转速60  转/分，继续搅拌5 min；（4）转速0转/分钟，沉淀15min

6）  用量筒量取步骤（3）计算的混凝剂量，快速加入沉淀桶中。贴好标签，将六个沉淀桶放置在搅拌仪上。

7）  开启搅拌仪，按照设定程序运行。（注意观察各个沉淀桶的絮凝沉淀情况）

8）  程序结束后，打开沉淀桶的小阀门，取每个沉淀桶中上清液50~100mL于清洗好的试管中。

9）  用浊度仪测定上清液浊度并进行记录（速度要快；使用前要调零；待浊度仪示数较稳定时读数）

五、实验结果记录及处理

表.不同加药量溶液的浊度

以投药量为横坐标，上清液浊度为纵坐标绘制不同混凝剂混凝沉淀图，从图中求出最低浊度时混凝的投加量。

图.不同混凝剂混凝沉淀图

从以上作图结果可以看出，以四次方的多项式拟合效果较好（R2=1），当溶液的浊度达到最低点时对应的投药量约为255mg/L，即该原水的最佳投药量为255mg/L。

六、结果与讨论

1.实验时，在搅拌过程中发现不同沉淀桶中呈现的颜色深浅不一，形成的絮状颗粒大小也不同。这说明，不同加药量会对混凝效果产生不同影响。

2.实验中，600mL原水未用量筒进行量取，而是直接根据沉淀桶上的刻度进行添加。沉淀桶上的刻度相对不精确，对实验结果会产生一定的影响。

3.测定上清液的浊度时，发现若是测定速度较慢，不同溶液的沉淀时间就不平行。较晚测定的溶液沉淀时间较长，这对实验结果的准确度也会造成影响。

4.测定浊度时发现浊度仪的示数不稳定，波动较大。造成该结果的原因可能是由于静置沉淀的时间不够长，溶液中的颗粒还处于较为剧烈的运动状态，这样测得光源被散射的散射光强度就会有较大变化，导致浊度仪示数不稳定。

5.对实验数据进行处理时，发现可以使用不同次幂的多项式对实验结果进行拟合。本实验用四次幂或五次幂的多项式进行拟合时，R2都等于1。而用三次幂的多项式进行拟合的R2则等于0.9999。根据观察拟合曲线的情况，选择以四次幂多项式拟合。最佳投药量是根据曲线进行估计的，并未进行精确地计算。这样得出的结果可能会存在一定的偏差。

六、思考题

1.选择混凝剂种类及确定其投加量时应考虑哪些因素？

混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质和浓度。如水中污染物主要呈胶体状态且电位较高则营先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；如絮体细小，还需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。同时，用于水处理的混凝剂要求混凝效果好，对人类健康无害，价廉易得，使用方便。对于混凝剂投加量的确定，主要考虑水中微粒种类、性质和浓度以及混凝剂品种、投加方式、介质条件等。对任何废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的问题，应通过试验确定。

2.混凝操作过程中应注意哪些问题？

1）取原水时要搅拌均匀，要一次量取以尽量减少所取原水浓度上的差别。

2）混凝包括混合与凝聚，混合过程（即混凝剂刚加入水中的混合过程）要求快速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而导致混凝效果悬殊。之后则要不断减慢速度，使脱稳胶体粒子相互凝聚。混合过程大约要在1~2分钟内完成，而凝聚过程则大约需要20~30分钟，沉淀过程则大约需要1个小时。试验室烧杯试验可适当缩短试验时间。

3）混凝过程要保持搅拌仪不被人为扰动，防止对混凝结果产生影响。

 

第二篇：混凝沉淀

混凝沉淀实验

——珠江某支流水质处理最佳投药量

摘要：用作为混凝剂来降低江河水样中的悬浮物，为了得出最佳投药量，作两次投加不同浓度药剂的比较实验，第一次为确定药量范围的实验，第二次为进一步优化药量实验，并对处理水的浊度，酸度和矾花下沉情况等指标进行比较

关键词：混凝沉淀；矾花；浊度

Abstract: The treatment of the sewage by  as coagulant For reduce the SS in the  water getting form river.We put some   into the water sample  for coagulant for the best quantity of the medicine  we put some different density medicine into the water example .first step we can determine the scope of the medicines quantity ,second step we can know how much medicine the water example need .

Key word: coagulation precipitation, growth velocity, turbidity

引言：随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,城市生活污水排放量持续增加。城市生活污水中通常含有一定浓度的氮、磷等营养物质,排入江河湖泊中,会加速水体的富营养化。混凝是工业用水和生活污水处理中最基本, 也是极为重要的处理过程。为进一步强化絮凝过程,发展了微絮凝-过滤组合新工艺,由于无传统的沉淀缓冲作用,所以对药剂投加量提出了严格要求。本实验所取水样来自珠江小谷围岛流段的表层水，悬浮物浓度本身不高，投药量自不必过多，利用作为混凝剂来使其中的有机悬浮物降低，通过对不同投药量的混凝效果做比较，得出最佳投药量。

实验样品来源：珠江小谷围岛流段的表层水

1.实验原理

水中粒径小的悬浮物以及胶体物质，由于微粒的布朗运动，胶体颗粒间的静电斥力和胶体表面的水化作用，致使水中这种含浊状态稳定。

向水中投加混凝剂后，由于如下原因：①能够降低颗粒间的排斥能峰，降低胶体微粒的δ电位，实现胶粒“脱稳”；②发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用；③网捕作用，从而达到颗粒的凝聚。

2.实验设备及药品

2．1

 2.2药品

① AL2（SO4）3；

②FeCl3。

3.实验方法

实验步骤如下：

⑴了解ZR4－6型混凝试验搅拌器的使用方法。

⑵用1000ml量筒取6个水样至6个1000ml烧杯中。所取水样要搅拌均匀，要一次量取，以尽量减少取样浓度上的误差。

⑶投药量：AL2（SO4）310、30、50、60、70、80mg/L。

⑷将第一组水样置于ZR4－6型混凝试验搅拌器下。(搅拌时间和程序已按说明书预先设定好)与此同时，按计算好的投入量，用移液管分别移取不同量的药液至加药管中。

⑸开动机器，在第一次自动加药后，用蒸馏水冲洗加药试管2次。

⑹混凝实验搅拌器以500r/min的速度搅拌30s，150r/min的速度搅拌5min，80r/min的速度搅拌10min。

⑺搅拌过程中，注意观察并记录“矾花”形成的过程，“矾花”外观、大小、密实程度等。

⑻搅拌过程完成后，停机，静沉15min,观察并记录“矾花”沉淀的过程。

⑼第一组6个水样，静止15min后，用医用针筒取出约100ml的上清液，置于6个洗净的125ml烧杯中，并分别用浊度仪测出剩余浊度，记录。

⑽比较第一组实验结果，根据6个水样所测得的剩余浊度值，以及水样混凝沉淀时现象观察记录的分析，对最佳投药量所在区间作出判断，缩小实验范围(加药量范围)，重新设定（第二组）实验的最大和最小投药量a和b以及
a、b之间的X1、X2、X3、X4值，重复以上实验。

4、实验过程中注意事项

⑴加药量的药液少时，要掺点蒸馏水摇匀，以免沾在试管上的药液过多，影响投药量的精确度。

⑵移取烧杯中的沉淀水上清液时，要用相同的条件取上清液，不要把沉下去的矾花搅起来。

⑶成果整理

以投药量为横坐标，以剩余浊度为纵坐标，绘制投药量剩余浊度曲线，从曲线上可求得最佳投药值。

5、数据记录

表 一：

表 二：

绘制投药量剩余浊度曲线（下图）:

初次试验结果：

优化试验结果：

实验结论与讨论

从投药量剩余浊度曲线上可得最佳投药量是28mg/L.

影响混凝效果的几个主要因素：影响混凝效果的因素有水温，pH值，混凝剂种类、加量以用搅拌速度和时间等。影响混凝效果的因素复杂，在某种情况下、某一特性参数是影响混凝效果的主要因素，这一因素的变化反映了混凝程度的变化。

混凝对水的处理效果并不随投药量的增加而逐渐变好，而是在某一投药范围内达到最好。这是由于投药量太少时，不足以将胶粒架桥联接起来，胶体仍处于稳定状态，不能产生大量的絮凝体，即不能达到混凝的效果，所以水中剩余浊度较大；当投药量在某一范围内时，胶体失稳，发生絮凝沉淀，水中剩余浊度低；当投药量超过上述范围时，会产生胶体保护作用，胶体又重新稳定，水中剩余浊度又增加。投药量太少或太大时混凝效果都不好，而只有在某一范围内才能达到较好的混凝效果。这一范围区间一般要通过实验测定。

7.参考文献

[1]张自杰  排水工程（下册）  北京   中国建筑工业出版社        1996

[2]张可方 水处理实验技术    广州    暨南大学出版社            2003