12 水处理工程应用实验 是定性关系,一类是相关关系。但不论是哪一类关系,均可用表格、图形或公式表示。 1)表格表示法 表格表示法,就是将实验中的自变量与因变量的各个数据通过分析处理后依一定的 形式和顺序相应列出来,借以反应各变量间的关系。 列表法虽然具有简单易作、使用方便的优点,但是也有对客观规律反映不如其他表示 法明确,在理论分析中不方便的缺点。 2)图示法 ①图示法 图示法是在坐标纸上绘制图线来反映所研究变量之间相互关系的一种表示法。它具 有形式简明直观便于比较变化的规律易于显示并可直接提供某些数据等特点。 ②图线类型 图线类型一般可分为两类,一类是已知变量间的依赖关系图形,通过实验,利用有限 次的实验数据作图,反映变量间的关系,并求出相应的一些参数;另一类是两个变量间的 关系不清,在坐标纸上将实验点绘出,一来反映变量间数量的关系,二来分析变量间内在 关系、规律。图示法要求图线必须清楚,能正确反映变量间的关系,且便于读数。 ③图线的绘制 1)选择合适的坐标纸。坐标纸有直角坐标纸对数坐标纸、极坐标纸等,作图时要根 据研究变量间的关系及欲表达的图线形式选择适宜的坐标纸。 2)选轴。横轴为自变量纵轴为因变量,一般是以被测定量为自变量。轴的末端注明 所代表的变量及单位。 3)坐标分度。即在每个坐标轴上划分刻度并注明其大小 a.精度的选择应使图线显示其特点划分得当并和测量的有效数字位数对应。 b坐标原点不一定和变量零点一致。 c.两个变量的变化范国表现在坐标纸上的长度应相差不大,以尽可能使图线在图纸 正中,不偏于一角或一边。 d.描点。将自变量与因变量一一对应地画在坐标纸内,当同时有几条图线时,应用 不同符号加以区别并在空白处注明符号意义。 e.连线。根据实验点的分布,连成一条直线或连成一条光滑曲线,但不论是哪一类 图线,连线时,必须使图线紧靠所有实验点,并使实验点均匀分布于图线的两侧。 f.注图名。在图线上方或下方注上图名等。 2回归分析 实验结果变量间关系虽可列表或用曲线表示,但是为理论分析及计算方便,多用数 学表达式反映,而回归分析,正是用来分析解决两个或多个变量间数量关系的一个有效的 工具
第二章数据的误差与实验数据的分析处理 (1)一元线性回归 一元线性回归就是工程中经常遇到的配直线的问题,也就是说如果变量x和y之 间存在线性相关关系,那么就可以通过一组观测数据(x;,y)(=1,2,…,n)用最小二乘 法求出参数a,b,并建立起回归直线方程 E a (217) 所谓最小二乘法,就是要求上述几个数据的绝对误差平方和达到最小,即选择适当的 与b值,使 Q=2(y-y)2=2[y-(a+br;)]2=最小值 (2.18) 以此求出a,b值,并建立方程,其中b称为回归系数,a为截距。 (2)二元线性回归 在多元回归分析中,多元线性回归是比较简单也是应用较广泛的一种方法。二元线 性回归的数学表达式为 y=a+b1x:+62x2 (2.19) 式中y-—因变量 x1,x2两个独立的自变量 b1,b2—回归系数; 常数项 实验数据分析处理是从带有一定客观信息的大量实验数据中,经过数学的方法找出 事物客观规律的一种方法。因此,一个实验完成之后,往往要经过实验数据误差分析、实 验数据的整理、实验数据的处理这几个过程。 本篇对实验中常用的上述数理统计知识结合实验数据分析处理的实用方法做了简单 介绍,可供学习参考
第三章给水排水处理工程实验 给水处理工程指的是生活饮用水或工业用水经过某种处理方式,使水中杂质得以净 化的过程。 排水处理工程指的是生活污水或工业废水经过处理后能够达到回用或安全排放的过 程 给水处理工程和排水处理工程的处理工艺是实验教学的重点通过这些实验使理论 与实践相结合,从中了解给水处理和排水处理的工艺原理、工艺的运行全过程及处理后的 效果。 第一节给水处理工程实验 给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质,使之符合生活饮用或工业使 用所要求的水质。水处理方法应根据水源水质和用水对象对永质的要求来确定。给水处 理常规的工艺为“混凝一沉淀一过滤一吸附一消毒”。这一工艺中每一部分的处理方法都 具有某一特定的处理效果,为达到某一处理目的,往往将这些方法结合使用。本节分别列 出了多种给水处理的主要工艺,让学生通过实验去了解其目的。 实验一混凝实验 、实验目的 (1)通过实验观察混凝现象,加深对混凝理论的理解。 (2)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素。 、实验原理 混凝阶段所处理的对象,主要是水中悬浮物和胶体杂质。混凝过程的完善程度对后 续处理,如沉淀、过滤影响很大,所以,它是水处理工艺中十分重要的一个环节。我们知 道,天然水中存在着大量悬浮物悬浮物的形态是不同的,有些大颗粒悬浮物可在自身重 力作用下沉降;而另一种是胶体颗粒,是使水产生浑浊的一个重要原因,胶体颗粒靠自然 沉降是不能除去的,因为,水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒,胶粒间存在着静电
第三章给水排水处理工程实验 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。压缩胶 团的扩散层,使电位转变为不稳定因素,也有利于胶粒的吸附凝聚。水化膜中的水分子与 胶粒有固定联系,具有弹性较高的粘度,把这些水分子排挤出去需要克服特殊的阻力,这 种阻力阻碍胶粒直接接触,有些水化膜的存在决定于双电层状态。若投加混凝剂降低E 电位,有可能使水化作用减弱,混凝剂水解后形成的高分子物质(直接加入水中的高分子 物质一般具有链状结构),在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用,即使电位没有降低或 降低不多,胶粒不能相互接触,通过高分子链状物吸附胶粒,也能形成絮凝体。 消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。脱稳后的胶粒,在一定的水力条件下, 才能形成较大的絮凝体俗称矾花。直径较大且较密的矾花容易下沉,自投加混凝剂直至 形成矾花的过程叫混凝。 混凝过程最关键的是确定最佳混凝工艺条件因混凝剂的种类较多,例如,有机混凝 剂、无机混凝剂、人工合成混凝剂(阴离子型、阳离子型、非离子型)天然高分子混凝剂(淀 粉、树胶、动物胶)等,所以,混凝条件也很难确定;要选定某种混凝剂的投加量,还需考虑 pH值的影响,如p值过低(小于4)则所投的混凝剂的水解受到限制,其主要产物中没有 足够的羟基(OH)进行桥联作用也就不容易生成高分子物质絮凝作用较差;如果pH值 过高(大于9时),它又会出现溶解生成带负电荷的络合离子而不能很好地发挥混凝作用 的情况。 另外,加了混凝剂的胶体颗粒在逐步形成大的絮凝体过程中,会受到一些外界因素 影响如水流速度(搅拌速度)pH值及沉淀时间等等,所以,相关因素也需要加以考虑。 由于实验条件有限,在此搅拌速度及沉淀时间拟定,不加考虑。 三、实验设备及仪器 (1)六联搅拌器(1台); (2)光电浊度仪(台); (3)酸度计(1台); (4)烧杯(1000ml,500ml,200m各6个); (5〕烧杯(50ml3个); (6)移液管(1ml,2m,5m,10m各4支); (7)注射针筒(50m2支); 8)温度计(1支)。 四、实验用试剂 (1)硫酸铝Al(SO4)318H2O(10g/); (2)三氯化铁FeCl3·6H2O(10g1); (3)盐酸HCI(质量分数10%);
水处理工程应用实验 (4)氢氧化钠NaOH(质量分数10%); (5)聚丙烯酰胺(1mg1) 五、实验操作步骤 1.混凝剂的确定 在硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺三种混凝剂中,确定一种最佳混凝效果的混凝剂。 (1)确定原水特征,即测定原水的浊度、温度、H值,记录在表1中。 (2)用3支500的烧杯,分别取200ml原水,将装有水样的烧杯置于混凝仪上。 (3)分别向3支烧杯中加入FEC3、Al2(SO)3、聚丙烯酰胺,并每次加1.0ml,同时进 行搅拌(屮速50rmin,5mn),直到其中一个试样出现矾花,这时记录下每个试样中混 凝剂的投加量,并记录在表1中。 (4)停止搅拌,静止10min (5)用50ml注射针筒抽取上清液,用浊度仪测出三个水样的浊度记录在表1中。 (6)根据测得的浊度确定出最佳混凝剂。 2确定混凝剂的最佳投量 (1)用6支1000ml烧杯,分别取800ml原水,将装有水样的烧杯置于混凝仪上。 (2)采用实验1中选定的最佳混凝剂按不同的投量(依次按25%-100%剂量)分 别加入到800m1原水样中,利用均分法确定此组实验的6个水样的混凝剂投加量,记录 在表2中。 (3)启动搅拌机快速搅拌约300rmin,0.5mim,中速搅拌约150rhi,5m,慢速 搅拌约70rmin,10min (4)搅拌过程中注意观察“矾花”的形成过程。 (5)停止搅拌,静止沉淀10min,然后用50ml注射针筒分别抽出6个烧杯中的上清 液,同时用浊度仪测定水的剩余浊度,记录在表2中。 3最佳pH值的影响 (1)6只1000ml的烧杯,分别取800ml原水,将装有水样的烧杯置于混凝仪上。 (2)调整原水pH值,用移液管依次向1#,2“,3装有原水的烧杯中,分别加入 25m,15ml,10mIC,再向4+,5“,65装有原水的烧杯中,分别加入02ml,0.7ml, 1. 2 ml NaOH. (3)启动搅拌机,快速搅拌300rmin,0.5min,随后停机,从每只烧杯中取50ml水 样,依次用pH仪测定各水样的pH值,记录在表3中 (4)用移液管依次向装有原水烧杯中加入相同剂量的混凝剂投加剂量照最佳投药量 实验中得出的最佳投加量而确定。 (5)启动搅拌机快速搅拌300r/min,0.5min,中速搅拌150rmin,10min,慢速搅拌 70rmin,10min,停机