水污染綜合實驗報告
一、實驗目的與要求
1． 掌握測試不同廢水的色度、濁度、COD、電導、pH等水質指標的分析方法。
2． 增強對污染物綜合分析能力。
3．根據廢水水質選擇所用的混凝劑、吸附劑類型；根據實驗結果計算出所選混凝劑、吸附劑對廢水的去除效率。
4．對廢水的進一步治理提出可行性治理方案。
二、實驗內容
1．根據高錳酸鉀法測定廢水的COD，利用pH酸度計，光電濁度計，色帶，色度計分別測定pH值、濁度、色度，并預習實驗內容，進行實驗準備。
2．按照自己所取鍋爐排污水、洗衣廢水或其他廢水的水質特點，自己設計實驗方案。
3．針對某一廢水，實驗比較后確定自己認為合適的處理流程。 確定每種處理流程最佳投藥量、pH值、攪拌速度及其他操作條件。給出治理結果。
4．處理結果達不到排放標準或回用標準的提出進一步治理方案。
三、實驗原理
由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜，水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。因此膠體微粒不能相互聚結而長期保持穩定的分散狀態。投加混凝劑能提供大量的正離子，可以壓縮雙電層，降低ζ電位，靜電斥力減少，水化作用減弱；混凝劑水解后形成的高分子物質或直接加入水中的高分子物質一般具有鏈狀結構，在膠粒與膠粒之間起吸附架橋作用，也有沉淀網捕作用。這樣投加了混凝劑之后，膠體顆粒脫穩后相互聚結，逐漸變成大的絮凝體后沉淀。
活性炭吸附就是利用活性炭的固體表面對水中一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的。活性炭的吸附作用產生于兩個方面，一是由于活性炭內部分子在各個方向都受著同等大小的力而在表面的分子則受到不平衡的力，這就是其他分子吸附于其表面上，此為物理吸附；另一個是由于活性炭與被吸附物質之間的化學作用，此為化學吸附。活性炭的`吸附是上述兩種吸附綜合作用的結果。
離子交換或臭氧氧化屬于深度凈化，可以有效降低廢水中的含鹽量、COD、色度等。 強酸H交換器失效后，必須用強酸進行再生，可以用HCl，也可以用H2SO4。相對來說，由于HCl再生時不會有沉淀物析出，所以操作比較簡單。再生濃度一般為2%~4%，再生流速一般為5m/h左右。強堿OH交換樹脂再生液濃度一般為1%~3%，流速≤5m/h。GB12145—1999水汽質量標準規定一級復床出水水質為：電導率≤5?S/cm。混床出水殘留的含鹽量在1.0mg/L以下，電導率在0.2S/cm以下，殘留的SiO2在20?g/L以下，pH值接近中性。
四、實驗儀器，設備及試劑
六聯攪拌器，pH酸度計，光電濁度計，溫度計1支，色度計 1000ml燒杯6個，1000ml量筒1個 1ml、2ml、5ml、10ml移液管各一支 200ml燒杯一個，吸耳球、FeCl3、 Al2(SO4)3、FeSO4、 NaSiO3 10%的NAOH溶液和10%HCl溶液500ml各1瓶 振蕩器，離子交換拄，臭氧發生器，水浴鍋，活性炭 電廠污水或工業廢水水樣
五、實驗裝置及方法
1）高錳酸鉀法測定廢水COD
1、實驗原理
高錳酸鉀指數是指在一定條件下，以高錳酸鉀為氧化劑，處理水樣時所消耗的氧量，以氧的mg/L來表示。水中部分有機物及還原性無機物均可消耗高錳酸鉀。因此，高錳酸鉀指數常作為水體受有機物污染程度的綜合指標。
水樣加入硫酸使呈酸性后，加入一定量的高錳酸鉀溶液，并在沸水浴中加熱反應一定的時間。剩余的高錳酸鉀加入過量草酸鈉溶液還原，再用高錳酸鉀溶液回滴過量的草酸鈉，通過計算求出高錳酸鹽指數。
2、儀器
水浴裝置 250mL錐形瓶 50mL酸式滴定管
3、試劑
1．高錳酸鉀溶液（C(1/5 KMnO4)=0.1mol/L）:稱取3.2g高錳酸鉀溶于1.2L水中，加熱煮沸，使體積減少到約１L，放置過夜，用G－3玻璃砂芯漏斗過濾后，濾液儲于棕色瓶中保存。
2．高錳酸鉀溶液（C(1/5 KMnO4)=0.01mol/L）：吸取25mL上述高錳酸鉀溶液，?用水稀釋至250mL，儲于棕色瓶中。使用前進行標定，并調節至0.01mol/L準確濃度。
3．1+3硫酸
4．草酸鈉標準溶液（C(1/2Na2C2O4)=0.1000mol/L）?：稱取0.6705g在105-110℃烘干一小時并冷卻的草酸鈉溶于水，移于100mL容量瓶中，用水稀釋至標線。
5．草酸鈉標準溶液（C(1/2Na2C2O4)=0.0100mol/L）?：吸取10.00mL上述草酸鈉溶液移入100mL容量瓶中，用水稀釋至標線。
4、實驗步驟
1．取100mL混勻水樣（如高錳酸鹽指數高于5mg/L，則酌量少取，并用水稀釋至100mL）于250mL錐形瓶中。
2．加入5mL（1+3）硫酸，搖勻。
3．加入10.00mL0.01mol/L高錳酸鉀溶液，搖勻，立即放入沸水浴中加熱30分鐘（從水浴重新沸騰起計時）。沸水浴液面要高于反應溶液的液面。
4．取下錐形瓶，趁熱加入10.00mL0.0100mol/L草酸鈉標準溶液，搖勻，?立即用0.01mol/L高錳酸鉀溶液滴定至顯微紅色，記錄高錳酸鉀溶液消耗量。
5．高錳酸鉀溶液濃度的標定：將上述已滴定完畢的溶液加熱至70℃，?準確加入10.00mL草酸鈉標準溶液（0.0100mol/L）再用0.01mol/L高錳酸鉀溶液滴定至顯微紅色。記錄高錳酸鉀溶液的消耗量，按照下式求得高錳酸鉀溶液的校正系數（K）：
K=10.00V
式中：V—高錳酸鉀溶液消耗量（mL）。若水樣經稀釋時，?應同時另取100mL水，同水樣操作步驟進行空白實驗。
2）混凝沉淀實驗
1.試驗機理: 根據研究，膠體微粒都帶有電荷。天然水中的粘土類膠體微粒以及污水中的膠態蛋白質和淀粉微粒等都帶有負電荷。微粒一般由膠核、固定層和擴散層組成。膠核和固定層一般稱為膠粒，膠粒與擴散層之間有一個電位差，此電位稱為ζ電位。膠粒在水中受幾方面的影響：
①帶相同電荷的膠粒之間產生的靜電斥力；
②膠粒在水中作的不規則運動，即“布朗運動”；
③膠粒之間的范德華引力；
④水化作用，由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜，水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。
因此膠體微粒不能相互聚結而長期保持穩定的分散狀態。投加混凝劑能提供大量的正離子，可以壓縮雙電層，降低ζ電位，靜電斥力減少，水化作用減弱；混凝劑水解后形成的高分子物質或直接加入水中的高分子物質一般具有鏈狀結構，在膠粒與膠粒之間起吸附架橋作用，也有沉淀網捕作用。這樣投加了混凝劑之后，膠體顆粒脫穩后相互聚結，逐漸變成大的絮凝體后沉淀。
2.試驗器材: 六聯攪拌器或磁力攪拌器1臺 pH酸度計1臺或pH試紙 光電濁度計1臺 溫度計1支 200ml燒杯4個 1000ml燒杯1個 1ml、2ml、5ml、10ml移液管各一支 10%的FeCl3、Al2(SO4)3、NaSiO3溶液各1瓶 500ml 的NaOH溶液和的HCl溶液各1瓶。
3.試驗步驟：
最佳投藥量實驗步驟
1、測定原水溫度、濁度及pH值。
2、分別取200ml水樣于250ml燒杯中，每組4個水樣，將4個水樣置于攪拌器上，分
別加入數滴濃度為10％的Al2(SO4)3藥液于各燒杯中。
3、投藥后迅速啟動攪拌機，使攪拌機快速運轉，同時開始記時，快速攪拌30S，快速攪拌完成后，迅速將轉速轉制慢速攪拌階段，時間15分鐘。
4、攪拌過程中觀察記錄礬花形成的過程、礬花外觀、大小、密實程度（記錄于表1中）。
5、攪拌完成后停機，將水樣杯取出置一旁靜沉，并觀察礬花形成及沉淀的情況，待沉淀20分鐘后，取燒杯中清液分別測定其pH值、濁度，同時記錄于表1中。
6、確定最佳投藥量。
最佳pH值實驗步驟
1、在4個250ml燒杯分別放入200ml原水樣，置于實驗攪拌器的平臺上。
2、確定原水特征（包括原水濁度、pH值、溫度）。
3、向各燒杯中加入相同量的混凝劑。（投加劑量按照最佳投藥量實驗中得出的最佳投藥量而確定）。
4、用HCl或NaOH調整至各杯水樣的pH至分別為6、7、8、9，記錄所用酸堿的投加量（表2）。
5、啟動攪拌器，快速攪拌30秒；然后同（一）。
6、關閉攪拌機，將水樣取出置一旁靜沉并觀察礬花形成及沉淀的情況，20分鐘后，取燒杯的上清液，分別測定其濁度，記錄于表2中。
7、確定最佳pH.。
完成第一組水樣后，按同樣步驟，用第二種混凝劑做第二組實驗。
六、 實驗數據及數據處理結果
表二 最佳投藥量結果記錄
原水溫度 10 C 濁度 31.3 pH 6 混凝劑的種類、濃度 FeCl3 10％
表三 最佳pH試驗結果記錄
原水溫度 10 C 濁度 31.3 pH 6 使用混凝劑的種類、濃度 FeCl3 10％
1. 高錳酸鉀溶液的校正系數（K）：
K=
已知：V=18.2ml-10.4ml=7.8ml 得： K=1.28 2．水樣不經稀釋
高錳酸鉀指數(O2,mg/L)=10.00V
[(1V1)K10]M81000
100
已知：V1 =7.80ml K=1.28 M=0.01mol/L 得;高錳酸鉀指數(O2,mg/L)=10.23 3．水樣經稀釋
高錳酸鉀指數(O2,mg/L)＝
{[(10V1)K10][(10V0)K10]C}M81000V2
已知：V1 =7.80ml K=1.28 M=0.01mol/L V0=ml C=0.5 V2=100ml 得：高錳酸鉀指數(O2,mg/L)=4.58
六．實驗結果討論
由以上數據及處理結果可知水樣高錳酸鉀指數(O2,mg/L)=10.23，PH=6； 當混凝劑滴入0.4ml時混凝效果最好，PH為9時混凝效果最好。
七．思考題
1、為什么最大投藥量時，混凝效果不一定好？
投入的藥量應根據膠體濃度及無機金屬鹽水解產物的分子形態、荷電性質和荷電量等而確定。當高分子混凝劑投藥量最大時，會產生“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產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，應該根據具體廢水的性質以及共存雜質的種類和濃度，通過實驗，選定出適當的混凝劑種類與投加的劑量。
2、助凝劑的作用是什么？
助凝劑的作用機理是橋接固體炫富顆粒，從而使懸浮物迅速下沉。
3、臭氧氧化的影響因素有哪些？
溫度、pH值、處理時間、空氣濕度等。
4、化學處理與生物處理的區別何在？
化學處理采用化學試劑，如絮凝劑； 生物處理采用微生物的代謝來處理污染物。
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