一、实验目的和要求
1、了解混凝沉淀的现象及过程，净水作用及影响混凝的主要因素；
2、学会求污水最佳混凝条件(包括投药量、 pH值、水流速度梯度)的基本方法。
二、方法原理
胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。 Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。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Zeta电位降到零，往往不是最佳混凝状态。
投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。
在水中投加混凝剂如 A12(SO4)3、 FeCl3后，生成的AI(lIl)、 Fe(III)化合物对胶体的脱稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度、水温的影响，还受水的 pH值影响。如果pH值过低(小于4)，则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。如果pH值过高(大于9—10)，它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好地发挥絮凝作用。
投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体，这时，水流速度梯度G值的大小起着主要的作用。在混凝搅拌实验中，水流速度梯度G值可按下式计算：
式中： P一搅拌功率(J／s)； µ一水的粘度(Pa·S)； V—被搅动的水流体积(m3)。
搅拌功率P值的计算方法为：
竖直桨板搅拌功率P1
式中： m一竖直桨板块数，这里m为2，
CD1一阻力系数，决定于桨板的长宽比，见表一；
γ一水的重度(KN／m3)； ω一桨板旋转角速度(rad／s)；
L1一桨板长度(m)： r1一竖直桨板内边缘面积；
r2一竖直桨板外边缘面积。
表一 阻力系数与桨板长宽比的关系
| b/L | 小于1 | 1—2 | 2.5—4 | 4.5—10 | 10.5—18 | 大于18 |
| CD | 1.10 | 1.15 | 1.19 | 1.29 | 1.40 | 2.00 |
2、水平桨板搅拌功率P2
式中： m一水平桨板块数，这里m=4； L2一水平桨板宽度(m)； 其余符号同上。
于是搅拌桨总功率P
只要改变搅拌转速ω值，就可求出不同的功率P值，由ΣP值便可求出平均速度梯度：
式中： ΣP一不同旋转速度时的搅拌功率之和(J／s)。 其余符号同前。
本实验G位可直接由搅拌器显示板读出。
三、实验仪器与试剂
实验水样：
含油废水（原水浊度约为14 ）
实验设备：
1、梅宇SC2000-6智能型六联搅拌机(附1000ml烧杯)： 2、转速表(用于校正搅拌机的转速)；
3、ORION828型pH计； 4、温度计； 5、 HANNALP2000浊度仪。
实验药剂：
1、浓度为0.5%的聚合硫酸铁溶液： 2、浓度为0.5%的聚合氯化铝溶液；
3、浓度为10％的HCl溶液(化学纯)或1（浓硫酸）：100（水）的硫酸溶液；5、浓度为10％的NaOH溶液(化学纯)。
四、实验步骤
本实验分为最佳投药量、最佳pH值、最佳水流速度梯度三部分。在进行最佳投药量实验时，先选定一种搅拌速度变化方式和pH值，求出最佳投药量。然后按照最佳投药量求出混凝最佳pH值。最后根据最佳投药量、最佳PH值，求出最佳的速度梯度。
(一)最佳投药量实验步骤
1、用6个1000mL的烧杯，分别放入1000mL原水，放置在实验搅拌机平台上；
2、确定原水特征，即测定原水水样混浊度、 pH值、温度。
3、确定形成矾花所用的最小混凝剂量。方法是通过慢速搅拌烧杯中200mL原水，并每次增加1mL混凝剂投加量，直到出现矾花为止。这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量；
4、确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤3得出的形成矾花的最小混凝剂投加量，取其1／3作为1号烧杯的混凝剂投加量，取其2倍作为6号烧杯的混凝剂投加量，用依次增加相等混凝剂投加量的方法求出2—5号烧杯的混凝剂投加量，把混凝剂分别加入到1—6号烧杯中；
对于本实验FTU=的含油废水，可分别加入的混凝剂（1.5）、（3）、（5）、（7）、（10）、（14）mL。
5、启动搅拌机，快速搅拌一分半钟，转速为200RPM，慢速搅拌10分钟，转速为50RPM。上述搅拌速度可根据原水时性质进行适当调整；
6、关闭搅拌机，静置沉淀15min，用50mL注射管抽出烧杯中的上清液(共抽三次约100mL)放入200mL烧杯内，立即用浊度仪测定浊度(每杯水样测定三次)，并对测定结果进行纪录。
(二)最佳pH值实验步骤
1、用6个1000ml的烧杯，分别放入1000mL原水，放置在实验搅拌机平台上；
2、确定原水特征，即测定原水水样混浊度、 pH值、温度。本实验所用原水和最佳投药量实验时相同：
3、调整原水的pH值，使1—6号烧杯水样的pH值分别等于3、5、7、8.5、10、11(注意搅拌均匀)。
4、用移液管向各烧杯中加入相同剂量的混凝剂(投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最佳投药量而确定)；
5、启动搅拌机，快速搅拌一分半钟，转速为200RPM，慢速搅拌10分钟，转速为50RPM；
6、关闭搅拌机，静置沉淀15min，用50ml注射管抽出烧杯中的上清液(共抽三次约100mL)放入200mL烧杯内，立即用浊度仪测定浊度(每杯水样测定三次)，并对测定结果进行纪录。
(三)混凝阶段最佳速度梯度实验步骤
1、按照最佳pH值实验和最佳投药量实验所得出的最佳混凝pH值和投药量，分别向6个装有1000mL水样的烧杯中加入相同剂量的HCl(或NaOH)和混凝剂，置于搅拌机平台上；
2、启动搅拌机，快速搅拌一分钟，转速为300RPM。随即将1—6号烧杯中水样分别用30RPM、60RPM、90RPM、120RPM、150RPM和180RPM的转速搅拌10min；
3、关闭搅拌机，静置沉淀15min，用50ml注射管抽出烧杯中的上清液(共抽三次约100mL)放入200mL烧杯内，立即用浊度仪测定浊度(每杯水样测定三次)，并对测定结果进行纪录；
4、测量搅拌桨尺寸。
五、计算
1、把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的剩余浊度纪录于表二中
2、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，并从图上求出最佳混凝剂投加量。
表二 最佳混凝剂投加量实验纪录
第小组 姓名实验日期水样名称原水水温℃ 浊度度 pH
使用混凝剂种类、浓度
| 水样编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 混凝剂投加量（mg/L） | |||||||
| 矾花形成时间（min） | |||||||
| 沉淀水浊度 （度） | 1 | ||||||
| 2 | |||||||
| 3 | |||||||
| 平均 | |||||||
| 备注 | 1 | 快速搅拌 （min） | 转速 （RPM） | ||||
| 2 | 慢速搅拌 （min） | 转速 （RPM） | |||||
| 3 | 沉淀时间 （min） | ||||||
| 4 | 人工配水情况： | ||||||
（二）最佳pH值实验结果整理
1、把原水特征、混凝剂投加量、酸碱投加情况、沉淀后的剩余浊度纪录于表三中
2、以上清液的浊度为纵坐标、水样pH值为横坐标，绘出剩余浊度与pH值关系曲线，并从图上求出所投加混凝剂剂量的混凝最佳pH值及其适用范围。
表三 最佳pH值实验纪录
第小组 姓名实验日期水样名称原水水温℃ 浊度度 pH
使用混凝剂种类、浓度
| 水样编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| HCl或硫酸投加量（mL） | |||||||
| NaOH投加量（mL） | |||||||
| pH值 | |||||||
| 混凝剂投加量（mL） | |||||||
| 沉淀水浊度 （度） | 1 | ||||||
| 2 | |||||||
| 3 | |||||||
| 平均 | |||||||
| 备注 | 1 | 快速搅拌 （min） | 转速 （RPM） | ||||
| 2 | 慢速搅拌 （min） | 转速 （RPM） | |||||
| 3 | 沉淀时间 （min） | ||||||
(三)混凝阶段最佳速度梯度实验结果整理
1、把原水特征、混凝剂投加量、 pH值、搅拌速率记入表四
2、以上清液浊度为纵坐标、速度梯度G值为横坐标绘出浊度与 G值关系曲线，从曲线中求出与最佳混凝剂投加量适宜的G值范围。
表四 混凝阶段最佳速度梯度实验纪录
第小组 姓名实验日期水样名称原水水温℃ 浊度度 pH
使用混凝剂种类、浓度
| 水样编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| pH值 | |||||||
| 混凝剂投加量（mL） | |||||||
| 快速搅拌 | 速度（RPM） | ||||||
| 时间（min） | |||||||
| 慢速搅拌 | 速度（RPM） | ||||||
| 时间（min） | |||||||
| 速度梯度G值 | 快速 | ||||||
| 慢速 | |||||||
| 平均 | |||||||
| 上清液浊度 （度） | 1 | ||||||
| 2 | |||||||
| 3 | |||||||
| 平均 | |||||||
六、注意事项
1、在最佳pH值实验中，用来测定pH值的水样，仍倒入原烧杯中；
2、在测定水的浊度用注射管抽吸上清液时，不要扰动底部沉淀物。同时，各烧杯抽吸的时间间隔应尽量减小。
QY-HJGC36混凝沉淀实验装置
