一、混凝实验（一）实验目的和要求①观察混凝现象及过程，从而加深对混凝理论的理解；②了解混凝现象的影响因素和混凝剂的筛选方法；③选择和确定最佳的混凝工艺条件。

（二）实验原理混凝是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去的过程。

它包括使胶体悬浮物的脱稳和接着发生使颗粒增大的凝聚作用。

胶体都带有电荷，它们之间存在着静电斥力、胶体的布朗运动和胶粒表面的水化作用，因而使胶体颗粒保持分散的悬浮状态，即稳定性。

脱稳的胶粒相互凝聚。

另外混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒间起吸附架桥作用，使颗粒逐渐结大，形成粗大絮凝体，即矾花。

形成矾花最佳的条件是要求PH值在等电离点或接近等电离点。

同混凝剂的反应必须有足够的碱度，对于碱度不足的废水应投加NaCO3 、NaOH或石灰。

在脱稳之后，凝聚促使矾花增大，以便使矾花随后能从水中去除。

在凝聚阶段将近结束时，投加0.2～0.1mg/L长链阴离子或非离子聚合物，通过架桥吸附作用，有助于矾花的聚集和长大。

整个混凝过程经历三个阶段：混合、絮凝、沉淀。

胶体脱稳发生在混合阶段，混合时间T为10～30s，最多不超过2min，速度梯度G为500～1000s-1,絮凝阶段生成大矾花，要保证足够的反应时间，速度梯度G为10～75s-1，沉淀阶段矾花与水分离。

（三）实验试剂、设备1、实验用水自配水2、实验药品聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、0.1mol/L盐酸、1mol/L氢氧化钠、石灰3、主要实验装置及设备①化学混凝实验装置采用可编程的六联电动搅拌器，其结构图如下图所示。

调节按钮显示窗口电源投加管搅拌桨片混合器化学混凝实验装置示意图②仪器 PHS-2型精密酸度计、浊度仪、1000mL烧杯、量筒、移液管。

（四）实验步骤1.最佳混凝剂的筛选利用所选废水的水质特点，利用聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺等常规混凝剂进行初步实验，根据实验现象和检测结果，筛选出适宜处理该废水的最佳混凝剂。

2.混凝剂最佳投加量的确定①在6个1000mL烧杯中分别加入1000mL原水，置于实验用的六联电动搅拌器平台上，使搅拌叶片位于烧杯正中，注意保持各烧杯叶片中的位置相同。

②分别测定原水水样的温度、浊度和PH，并记录。

③初步确定水样中能形成矾花的近似最小混凝剂用量。

方法如下：在一烧杯中，加200mL原水，慢慢搅动烧杯中的水样，每次增加0.5mL的混凝剂投加量，直到出现矾花为止，这时的混凝剂投加量为形成矾花的最小投加量。

④确定实验时的混凝剂投加量。

方法如下：分别向6个烧杯中投加混凝剂，使它们的浓度变化接近最小混凝剂投加量的25%～200%。

⑤熟悉搅拌器的操作，按要求调整搅拌器的运行参数。

a.混合搅拌转速：100～160r/min；b.混合时间：1～3min，可取2min；c.絮凝搅拌转速：20～40 r/min；d.絮凝时间：10～30min，可取15min；⑥按混合搅拌速度启动搅拌机，当达到预定的混合时间后，自动按预定的絮凝搅拌速度，降低搅拌机转速，在达到预定的絮凝时间后，自动关闭搅拌机。

注意记录过程中各矾花出现的时间及矾花尺寸、松散程度等现象。

⑦轻轻将搅拌机从水中提出，注意不要扰动水样，静止沉淀20min，注意观察记录各烧杯中矾花沉降情况。

⑧沉淀时间到达后，分别从各烧杯中用50mL注射针筒取其上清液共100mL左右放入200mL烧杯中，测定各自的剩余浊度并记录。

根据结果确定最佳混凝剂投药量。

3.最佳PH值的确定①向5个100mL的烧杯中分别加入1000mL原水。

②分别测定原水水样的温度、浊度和PH，并记录。

③调整原水PH，使其分别呈不同的酸碱度。

用移液管分别量取不同量的酸、碱溶液加入5个烧杯中，使其PH分别为4、6、8、10、12。

④将调节好的5个1000mL烧杯置于实验用搅拌机平台上，使搅拌叶片位于烧杯正中，注意保持各烧杯中叶片的位置相同。

重复步骤2中的⑤～⑧，测定各自的最终PH，并记录。

（五）实验结果整理以上清液的浊度为纵坐标、混凝剂投加量为横坐标，绘出剩余浊度与混凝剂投加量关系曲线，并根据曲线图求出最佳混凝剂投加量。

（2）最佳PH的确定数据记录如表1-2所示。

以上清液的浊度为纵坐标、水样PH为横坐标，绘出剩余浊度与PH值关系曲线，并根据曲线图求出最佳PH值的使用范围。

（六）注意事项①取水样时，必须把水样混合均匀，以保证各个烧杯中的水样性质一样。

取澄清水样的上清液时，应避免搅动已近沉淀的矾花，且尽量使各烧杯水样取上部同一清水层。

②注意避免某些烧杯中的水样受到热或冷的影响，各烧杯中水样温度差＜0.5℃。

③注意保证各搅拌轴放在烧杯中心处，叶片在杯内的高低位置一样。

二、间歇式活性污泥法实验模型（一）实验目的及要求①应熟练掌握SBR 活性污泥法工艺各工序的运行操作要点； ②熟练掌握活性污泥浓度和COD 的测定方法；③正确掌握SBR 活性污泥法作用机理、特点和影响因素； ④了解SBR 活性污泥工艺曝气池的内部构造和主要组成； ⑤了解有机负荷对有机物去除率及活性污泥增长率的影响。

（二）实验原理间歇式活性污泥处理系统又称序批性活性污泥处理系统，即SBR 工艺（sequencing batch reactor ）。

本工艺最主要的特征是集有机污染物降解与混合液沉降于一体，与连续式活性污泥法相比较，工艺组成简单，无需污泥回流设备，不设二沉池，一般情况下，不产生污泥膨胀现象，在单一的曝气池内能否进行脱氮和除磷反应，易于自动控制，处理水水质好。

间歇式活性污泥曝气池在流态上属于完全混合式，在有机物降解方面是时间上的推流，有机污染物是随着时间的推移而降解的，运行工艺如图5-7所示。

间歇式活性污泥曝气池的运行操作是由①进水、②反应、③沉淀、④出水、⑤待机（闲置）五个工序组成。

这五个工序构成了一个处理污水的周期，可以根据需要调整每个工序的持续时间，进水、排水、曝气等动作均由自动控制箱设置的程序自动运行。

（三）实验试剂、设备模型由本体、附属设备和工作台等组成，外形尺寸：长×宽×高=860mm ×760mm ×1250mm 。

本体为一有机玻璃制作的矩形水池，长×宽×高=800mm ×400mm ×400mm ，内有曝气管、厌氧搅拌器、浮动出水堰、进水管、排水管。

1.主要装置①曝气管上有8个微孔曝气头；②厌氧搅拌器一个，电机为Z50/20-220型，配电子调速器为KZT-01型；③浮动出水堰一个，外形尺寸为70mm ×100mm ，排水管上接一个DN15电磁阀； ④进水管配转子流量计，LZB-10,6-60L/H 。

2.配套装置①配水箱一个，长×宽×高=600mm ×400mm ×400mm ； ②进水泵一个，HQS-4000型潜水泵，Q=4500L/H,H=4m ； ③空气泵一个，LP-60型，Q=60L/min ，H=0.04MPa ；④自动控制箱一个，PVC 制作，长×宽×高=870mm ×750mm ×200mm 。

内有：a.DZ47-60进水反应沉淀待机（闲置）型漏电保护器一个；b.DHC8型时间继电器4个，进水、曝气、出水、搅拌各一个；c.插座4个。

3.实验装置配套测定设备及仪器①悬浮固体测定装置及设备；②COD测定装置及设备。

4.实验水样及活性污泥①生活污水；②城市污水厂回流泵房的活性污泥。

（四）实验步骤首先必须弄清楚组成模型的所有装置和连接管路的作用，以及相互之间的关系，了解模型的工作原理。

在此基础上，方可开始模型的启动和运行。

1.清水实验按进水-曝气-沉淀-排水-搅拌顺序设定4个继电器的运行时间，排水箱灌满自来水，用进水泵将水体打入本体，曝气一段时间，再停止曝气一段时间，打开排水电磁阀排一部分水，观察浮动出水堰是否灵活最后开动搅拌器慢速搅拌一段时间。

这是一个完整的运行周期，可跟实验目的调整继电器使用的个数和设定时间。

一个周期接着一个周期，周而复始，重复循环。

2.活性污泥的培养和驯化取城市污水处理厂回流泵房的活性污泥装入本体中，体积占本体有效容积的1、3～2、3，剩余体积装入自来水，只开动曝气的空气泵曝气1～2d，然后再配水箱中配低COD浓度的实验用水，或稀释的生活污水或工业废水，控制每次进水量，延长曝气时间。

根据污泥沉降性能和出水水质，逐步增大进水浓度和进水水量，直到直接进入原污水。

上述阶段主要有两个目的：一是使污泥适应将要处理废水中的有机物；二是使污泥具有良好的沉降性能。

装置运行稳定的标志是：①污泥浓度基本稳定；②有机物去除率基本稳定。

3.在活性污泥培养和驯化完成后，SBR反应器进入负荷运行实验根据污水、出水水质和污泥性质，确定每个周期的进水量、出水量、每个工序的持续时间。

通常一个周期的持续时间在4～8h，进水量或出水量在1/3左右，当考虑除去污水中氮、磷时，必须使用搅拌器，采用脱氮除磷的工艺参数。

有机物去除规律及污泥增长规律的实验：在投加废水后，2min、40min、100min。

180min 后取混合液样10mL进行测定，将混合液样过滤，测定其MLSS值，并测定滤后水的COD值。

（五）实验结果整理表2-1 COD测定数据记录表表2-2MLSS测定数据记录2.实验结果分析①制随时间而变化的COD及MLSS曲线。

②计算COD去除率，以MLSS计，讨论污泥负荷对COD去除率的影响。

由实验数据可知随着污泥负荷增大，COD去除率逐渐增大。

③讨论污泥增长率与COD去除率的关系。

三、污泥比阻测定实验(一)实验目的（1）通过实验掌握污泥比阻的测定方法。

（2）掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂。

（3）掌握确定污泥的最佳泥凝剂投加量。

（二）实验原理污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。

求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。

污泥比阻愈大，过滤性能愈差。

过滤时滤液体积V （mL ）与推动力p （过滤时的压强降，g/cm 2），过滤面积F （cm 2），过滤时间t （s ）成正比；而与过滤阻力R (cm*s 2/mL ），滤液黏度μ[g/(cm*s)]成正比。

(6-1)过滤阻力包括滤渣阻力R z 和过滤隔层阻力R g 构成。

而阻力只随滤渣层的厚度增加而增大，过滤速度则减少。

因此将式(6-1)改写成微分形式。

(6-2)由于只R g 比R z 相对说较小，为简化计算，姑且忽略不计。

(6-3)式中：α’—— 单位体积污泥的比阻； δ—— 滤渣厚度；C ’—— 获得单位体积滤液所得的滤渣体积。