实验一混凝水处理教案(清华大学精品课程)

混凝沉淀法课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解混凝沉淀法的原理，掌握其基本操作流程。

2. 学生能掌握影响混凝沉淀效果的主要因素，如pH值、温度、搅拌速度等。

3. 学生能了解混凝沉淀法在污水处理中的应用及其重要性。

技能目标：1. 学生能够独立进行混凝沉淀实验，熟练操作相关设备。

2. 学生能够通过实验数据分析，判断混凝沉淀效果，并提出优化方案。

3. 学生能够运用所学知识，解决实际生活中与混凝沉淀相关的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对环保事业的关注和责任感，认识到混凝沉淀法在保护水资源、改善环境中的重要作用。

2. 学生培养团队协作意识，学会在实验过程中相互配合、共同解决问题。

3. 学生养成严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和实验操作的规范性。

本课程旨在通过讲解和实践，使学生在掌握混凝沉淀法基本知识的基础上，提高实验操作技能，培养科学思维和环保意识。

课程针对八年级学生的认知水平和学习能力，结合教材内容，注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中感受科学探究的乐趣，激发学习兴趣，提高解决实际问题的能力。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 混凝沉淀法基本原理：- 混凝剂的种类及其作用机理。

- 混凝沉淀的基本过程和关键步骤。

- 教材第四章第二节：混凝沉淀法基本原理。

2. 影响混凝沉淀效果的因素：- 水质参数对混凝沉淀效果的影响，如pH值、水温、浊度等。

- 混凝剂投加量、搅拌速度等操作条件的影响。

- 教材第四章第三节：影响混凝沉淀效果的因素。

3. 混凝沉淀实验操作与应用：- 实验设备的使用方法及注意事项。

- 混凝沉淀实验的操作流程和数据处理。

- 污水处理实例分析，了解混凝沉淀法在实际工程中的应用。

- 教材第四章第四节：混凝沉淀实验及操作。

教学进度安排：第一课时：讲解混凝沉淀法基本原理，介绍混凝剂的种类和作用机理。

第二课时：分析影响混凝沉淀效果的因素，讨论操作条件对实验结果的影响。

混合--水处理教案清华大学精品课程第一章：水处理概述1.1 教学目标了解水处理的基本概念及其重要性掌握水处理技术的分类和应用范围理解水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.2 教学内容水处理的基本概念水处理技术的分类（物理、化学、生物处理技术）水处理的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.3 教学方法讲授法：介绍水处理的基本概念、技术分类和应用范围案例分析法：分析实际水处理案例，阐述水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议课后作业：布置相关案例分析题，加深学生对水处理技术的理解和应用能力第二章：混合水处理技术2.1 教学目标了解混合水处理技术的原理和特点掌握混合水处理技术的应用范围和效果理解混合水处理技术在水处理工程中的重要性2.2 教学内容混合水处理技术的原理和特点（吸附、絮凝、膜分离等）混合水处理技术的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）混合水处理技术的效果评估（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的原理、特点和应用范围实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第三章：混合水处理技术的设计与优化3.1 教学目标掌握混合水处理技术的设计原理和方法学会优化混合水处理技术的操作条件理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略3.2 教学内容混合水处理技术的设计原理和方法（反应器设计、操作参数优化等）优化混合水处理技术的操作条件（pH值、反应时间、搅拌速度等）混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略（难降解有机物、重金属离子等）混合水处理技术的设计和优化案例分析3.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的设计原理、方法和操作条件优化实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的设计和优化案例3.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第四章：混合水处理技术的经济与环境评估4.1 教学目标了解混合水处理技术的经济成本和效益掌握混合水处理技术的环境影响评估方法学会综合评估混合水处理技术的可行性和可持续性4.2 教学内容混合水处理技术的经济成本（投资、运行、维护等）混合水处理技术的效益（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术的环境影响评估方法（水质、能耗、污泥产量等）混合水处理技术的经济与环境综合评估案例分析4.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的经济成本、效益和环境影响评估方法实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的经济与环境综合评估案例4.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第五章：混合水处理技术的应用案例分析5.1 教学目标掌握混合水处理技术在不同领域的应用案例学会分析混合水处理技术的实际效果和优化策略理解混合水处理技术在环境保护和可持续发展中的作用5.2 教学内容混合水处理技术在城市供水中的应用案例混合水处理技术在污水处理中的应用案例混合水处理技术在工业水处理中的应用案例混合第六章：混合水处理技术的案例分析与实践6.1 教学目标分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例理解和评价混合水处理技术在实际工程中的效果掌握混合水处理技术在实际应用中的操作要点和优化策略6.2 教学内容分析混合水处理技术在城市供水工程中的应用案例评价混合水处理技术在污水处理工程中的应用效果探讨混合水处理技术在工业水处理中的应用策略混合水处理技术实践操作要点的讲解和分析6.3 教学方法案例分析法：分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例实地考察法：组织学生参观水处理工程现场，了解混合水处理技术的实际应用情况操作演示法：演示混合水处理技术的实际操作过程，讲解操作要点6.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，分享实地考察心得和操作体验实践报告：学生完成实践考察报告，评价混合水处理技术的实际效果第七章：混合水处理技术的前沿与发展趋势7.1 教学目标了解混合水处理技术最新的研究动态和发展趋势掌握混合水处理技术在新技术领域的应用前景探讨混合水处理技术在可持续发展中的作用7.2 教学内容混合水处理技术最新的研究进展和成果混合水处理技术在新领域的应用探索（如纳米技术、生物技术等）混合水处理技术在可持续发展中的角色和责任混合水处理技术未来发展趋势的展望7.3 教学方法学术报告法：邀请相关领域的专家学者进行专题报告小组讨论法：组织学生进行小组讨论，分享对混合水处理技术未来发展的见解项目研究法：引导学生开展混合水处理技术的研究项目，探索新技术的应用7.4 教学评估课堂报告：学生进行学术报告，分享最新的研究成果和发展趋势第八章：混合水处理技术的政策与管理8.1 教学目标理解混合水处理技术相关政策法规的含义和应用掌握混合水处理技术管理的原理和方法探讨混合水处理技术政策与管理在实践中的挑战和策略8.2 教学内容混合水处理技术相关政策和法规的解读和应用混合水处理技术管理的原理和方法（如水质监测、运行维护等）混合水处理技术政策与管理实践中的问题和解决策略混合水处理技术政策与管理案例分析8.3 教学方法讲授法：讲解混合水处理技术相关政策和法规，介绍管理原理和方法案例分析法：分析混合水处理技术政策与管理实践中的案例模拟演练法：组织学生进行模拟演练，提高混合水处理技术管理的实际操作能力8.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议管理报告：学生完成管理案例分析报告，提出政策与管理建议第九章：混合水处理技术的创新与创业9.1 教学目标激发学生对混合水处理技术创新的兴趣和意识培养学生的创业精神和实践能力引导学生探索混合水处理技术在创业领域的应用9.2 教学内容混合水处理技术创新的重要性和方法（如技术改进、新材料应用等）混合水处理技术创业的机会和挑战混合水处理技术创新项目的实践和案例分析9.3 教学方法讲座法：邀请成功的创业家分享混合水处理技术创新和创业的经验头脑风暴法：组织学生进行头脑风暴，激发创新思路项目实践法：引导学生开展混合水处理技术创新项目，培养创业能力9.4 教学评估课堂报告：学生进行创新项目报告，分享创业经验和成果创业计划书：学生完成创业计划书，提出混合水处理技术的创新应用方案第十章：混合水处理技术的综合应用与未来发展10.1 教学目标综合运用混合水处理技术解决实际问题探索混合水处理技术在未来的发展潜力培养学生对混合水处理技术的全面理解和应用能力10.2 教学内容综合应用混合水处理技术解决实际工程案例探索混合水处理技术在新能源、环保等领域的未来发展混合重点和难点解析1. 混合水处理技术的基本概念及其重要性难点解析：理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略和效果评估。

实验一混凝实验一、实验目的1、观察混凝现象及过程，加深对混凝机理的理解，了解混凝效果的影响因素；2、掌握混凝烧杯搅拌实验的方法和一般步骤；3、学会确定一般水体最佳混凝条件的基本方法，包括投药量、pH 值和速度梯度。

二、实验原理混凝是通过向水中投加药剂使胶体物质脱稳并聚集成较大的颗粒，以使其在后续的沉淀过程中分离或在过滤过程中能被截除。

在水体中投加混凝剂，如Al2(SO4)3、FeCl3，经过水解反应后生成的Al (III)、Fe (III)化合物对胶体脱稳的效果不仅受到投加混凝剂量、水中胶体颗粒的浓度、水温的影响、还受水的pH 值影响。

在投加了混凝剂的天然水中，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的大小起着主要的作用。

在混凝搅拌实验中，根据碰撞能量的来源不同，可采用式G =√pμ和G =√gh vμ来计算G值。

从混凝剂与水混合到絮体形成是整个混凝工艺的全过程。

根据所发生的作用不同，分为混合和絮凝两个阶段。

在混合阶段，以胶体的异向凝聚为主，要使药剂迅速均匀地分布到水中以利于水解、聚合及脱稳；在絮凝阶段，主要以同向絮凝（以水利或机械搅拌促使颗粒碰撞絮凝）为主，同向絮凝效果与速度梯度G和絮凝时间T有关。

三、实验装置及药品1、六联搅拌仪1 台、光电浊度仪1 台；2、酸度计1 台；3、温度计1 支；4、1000mL 烧杯6 个，250mL 烧杯6 个；5、1000mL 量筒1 个；6、1mL 移液管2 支，2mL 移液管1 支，5mL 移液管1 支；7、50mL 注射针筒4 支；8、浓度10g/L 的三氯化铁溶液10、浓度10g/L 的聚合氯化铝[A12(OH)mC16-m]11、浓度10%的盐酸溶液12、浓度10%的氢氧化钠溶液四、实验步骤实验内容分为最佳投药量、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。

实验1 化学混凝实验混凝实验是水处理的基础实验之一，被广泛应用于科研、生产中。

分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化膜作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀法去除。

向这种水中投加混凝剂后，可以使分散颗粒相互结合聚集增大，从水中分离出来。

由于各种原水有很大差别，混凝效果不尽相同。

混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的pH值、水流速度梯度等因素。

通过混凝实验，不仅可以选择投加药剂种类、数量，还可确定混凝最佳条件。

一、实验目的1. 学会求得某水样最佳混凝条件(包括pH值、投药量)的基本方法。

2. 了解混凝的现象及过程，观察矾花的形成及混凝沉淀效果。

3. 加深对混凝机理的理解。

二、实验原理化学混凝法是用来去除水中无机和有机的胶体颗粒。

通常废水中的胶体颗粒的大小变化约在100埃到10微米之间，胶粒之间的静电斥力、胶粒的布朗运动及胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，使胶粒靠自然沉淀不能除去。

混凝过程包括胶体的脱稳和颗粒增大的凝聚作用，随后这些大颗粒可用沉淀、气浮或过滤法去除。

消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳，脱稳是通过投加强的阳离子电解质如Al3+、Fe3+或阳离子高分子电解质来降低Zeta电位，或者是由于形成了带正电荷的含水氧化物而吸附胶体，或者是通过阴离子和阳离子高分子电解质的自然凝聚，或者是由于胶体被围在含水氧化物的矾花内等方式来完成的。

混凝剂使胶体脱稳的主要作用是压缩双电层和吸附架桥。

脱稳后的胶粒，在一定的水力条件下，能形成较大的絮凝体（俗称矾花），该过程称为凝聚。

由于布朗运动造成的颗粒碰撞絮凝，叫“异向絮凝”；由机械运动或液体流动造成的颗粒碰撞絮凝，叫“同向絮凝”。

异向絮凝只对微小颗粒起作用，当粒径大于1~5微米时，布朗运动基本消失。

从胶体颗粒变成较大的矾花是一连续过程，为了研究方便可划分为混合和反应两个阶段。

混合阶段要求混凝剂和废水快速混合均匀，一般在几秒钟或一分钟内完成，该阶段只能产生肉眼难以看见的微絮凝体；反应阶段要求搅拌强度随矾花的增大而逐渐降低以免结大的矾花被打碎而影响混凝的效果，反应时间约15~30min，该阶段微絮凝体形成较密实的大粒径矾花。

实验一化学混凝实验一、实验目的分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀方法去除。

向这种水中投加混凝剂后，可以使分散颗粒相互结合聚集增大，从水中分离出来。

由于各种废水差别很大，混凝效果不尽相同。

混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂种类、投加量，同时还取决于水的pH、水温、浊度、水流速度梯度等影响。

通过本次实验，希望达到以下目的：1、加深对混凝沉淀原理的理解；2、掌握化学混凝工艺最佳混凝剂的筛选方法；3、掌握化学混凝工艺最佳工艺条件的确定方法。

二、实验原理化学混凝的处理对象主要是废水中的微小悬浮物和胶体物质。

根据胶体的特性，在废水处理过程中通常采用投加电解质、相反电荷的胶体或高分子物质等方法破坏胶体的稳定性，使胶体颗粒凝聚在一起形成大颗粒，然后通过沉淀分离，达到废水净化效果的目的。

关于化学混凝的机理主要有以下四种解释。

1、压缩双电层机理当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。

加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。

由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。

颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。

2、吸附电中和机理异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，ξ电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。

3、吸附架桥机理吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。

4、沉淀物网捕机理当采用铝盐或铁盐等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀。

这基本上是一种机械作用。

在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。

三、实验材料及装置1、主要实验装置及设备（1）化学混凝实验装置采用是六联搅拌器，其结构如图1所示。

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)第三章废水好氧生物处理工艺（1）——活性污泥法第一节活性污泥法的基本原理一、活性污泥法的基本工艺流程1、活性污泥法的基本组成①曝气池：反应主体②二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。

③回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。

④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。

⑤供氧系统：提供足够的溶解氧2、活性污泥系统有效运行的基本条件是：①废水中含有足够的可容性易降解有机物；②混合液含有足够的溶解氧；③活性污泥在池内呈悬浮状态；④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；⑤无有毒有害的物质流入。

二、活性污泥的性质与性能指标1、活性污泥的基本性质①物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”：颜色：褐色、（土）黄色、铁红色；气味：泥土味（城市污水）；比重：略大于1，（1.002~1.006）；粒径：0.02~0.2 mm；比表面积：20~100cm2/ml。

②生化性能：1) 活性污泥的含水率：99.2~99.8%；固体物质的组成：活细胞（M a）、微生物内源代谢的残留物（M e）、吸附的原废水中难于生物降解的有机物（M i ）、无机物质（M ii ）。

2、活性污泥中的微生物：① 细菌： 是活性污泥净化功能最活跃的成分，主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等；基本特征：1) 绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌；2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为20~30分钟；4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。

② 其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥中大约为103个/ml 3、活性污泥的性能指标：① 混合液悬浮固体浓度（MLSS ）（Mixed Liquor Suspended Solids ）：MLSS = M a + M e + M i + M ii 单位： mg/l g/m 3② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS ）（Mixed V olatile Liquor Suspended Solids ）：MLVSS = M a + M e + M i ；在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的，对城市污水，一般是0.75~0.85③ 污泥沉降比（SV ）（Sludge V olume ）：是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常数值为20~30%。

混凝沉淀实验一、实验目的1、要求认识几种混凝剂，掌握其配制方法；2、观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解。

二、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能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的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。

三、实验设备及药品按每4人一组配置数量如下：1、设备⑴1000mL量筒，2个；⑵1000mL烧杯，6个；⑶100mL烧杯，2个；⑷l0mL移液管，2个；⑸2mL移液管，1个；⑹医用针筒，1个；⑺洗耳球，1个；⑻2100P浊度仪，1台；⑼ZR4-6混凝搅拌器，1台；⑽pH计，1台。

⑾温度计，1根。

2、药品⑴Al2(SO4)3⑵FeCl3四、实验方法1、方法一混凝搅拌器变速混凝实验实验步骤如下：(1)认真了解ZR4--6型混凝搅拌器的使用方法。

(2)用1000ml量筒取6个水样至6个1000mL烧杯中。

注意：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。

(3)按10、20、30、40、50、60、70、80mg／L的量将Al2(SO4)3或FeCl3依次加入各水样中。

(4)将第一组水样置于ZR4--6型混凝搅拌器下。

(搅拌时间和程序已按说明书预先设定好)与此同时，按计算好的投药量，用移液管分别移取不同体积的混凝剂逐个加到加药试管中。

(5)开动机器，在搅拌器第一次自动加药后，用蒸馏水冲洗加药试管2次。

(6)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。

(7)搅拌过程中，注意观察并记录“矾花”形成的过程，“矾花”形成的快慢、外观、大小、密实程度、下沉快慢等。

(8)搅拌过程完成后，搅拌器自动停机，水样静沉15min，继续观察并记录“矾花”沉淀的过程，记入表1—1—2内。

混凝——水处理教案（清华大学精品课程）第一章：混凝水处理概述1.1 教学目标了解混凝水处理的基本概念、原理和应用。

掌握混凝水处理的主要工艺流程和操作方法。

理解混凝水处理在水资源保护和环境保护中的重要性。

1.2 教学内容混凝水处理的定义和作用。

混凝水处理的基本原理和关键技术。

混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。

混凝水处理的应用领域和案例分析。

1.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的基本概念、原理和应用。

案例分析法：分析混凝水处理的实际案例，加深学生对理论知识的理解。

第二章：混凝水处理的原理与技术2.1 教学目标掌握混凝水处理的基本原理和关键技术。

学会计算混凝剂的投加量和控制参数。

了解混凝水处理中的各种设备和材料的选择。

2.2 教学内容混凝水处理的基本原理：混凝剂的作用、混凝反应的机理。

关键技术：混凝剂的选择和投加量的计算，混凝反应条件的控制。

设备和材料的选择：混凝设备、搅拌设备、检测设备等。

2.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的基本原理和关键技术。

实验法：进行混凝水处理的实验操作，加深对理论知识的理解。

第三章：混凝水处理工艺流程与操作3.1 教学目标掌握混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。

学会操作混凝水处理设备，并进行正常运行维护。

了解混凝水处理过程中的监测和调控方法。

3.2 教学内容混凝水处理的主要工艺流程：原水预处理、混凝反应、絮凝沉淀、过滤等。

操作步骤：设备启动、运行、停止等操作流程。

监测和调控方法：pH值、粒径、浓度等参数的监测和调控。

3.3 教学方法讲授法：讲解混凝水处理的主要工艺流程和操作步骤。

实操法：进行混凝水处理设备的操作演练，提高学生的实际操作能力。

第四章：混凝水处理的案例分析4.1 教学目标了解混凝水处理的应用领域和案例分析。

学会分析混凝水处理工程中的问题并提出解决方案。

掌握混凝水处理工程的设计和施工要点。

4.2 教学内容混凝水处理的应用领域：饮用水处理、工业废水处理、城市污水处理等。