給水排水工程專業(yè)實驗指導書

1、給水排水工程專業(yè)實驗指導書馮素敏 李偉 李貴霞 張磊 龐會從 編寫給水排水工程系環(huán)境科學與工程學院二oo八年七月目 錄實驗一 雷諾實驗1實驗二 有壓管沿程水頭損失實驗3實驗三 局部水頭損失實驗5實驗四 化學混凝實驗8實驗五 水靜置沉淀實驗14實驗六 離子交換試驗實驗19實驗七 加壓溶氣氣浮實驗24實驗八 臭氧氧化實驗27實驗九 活性污泥評價指標實驗30實驗十 空氣擴散系統(tǒng)中氧的總轉移系數(shù)的測定34實驗十一 厭氧消化實驗37實驗十二 水處理工藝路線研究41附錄一 化學需氧量的測定 重鉻酸鉀法44附錄二 采用phs2型酸度計測定ph值47附錄三 六價鉻的測定標準比色法49附錄四 樹脂的預處理51附

2、錄五 色度測定方法53附錄六 揮發(fā)酚的測定56附錄七 臭氧濃度的測定60附錄八 溶解氧的測定方法（碘量法）62實驗一 雷諾實驗一、實驗目的 1觀察液體在不同流動狀態(tài)時流體質(zhì)點的運動規(guī)律； 2觀察流體的流動狀態(tài)，由層流變紊流及紊流變層流的過渡過程； 3測定液體在圓管中流動時的上、下臨界雷諾數(shù)re。二、實驗原理 流體在管道中流動，有兩種不同的流動狀態(tài)，阻力性質(zhì)也不同。如圖所示，在實驗的過程中，保持水箱中的水位恒定， 即水頭h不變。如果管路中出口閥門開啟較小，在管路中就有穩(wěn)定的平均流速v，開啟紅色水閥門，這對紅色水與自來水同步在管路中沿軸線向前流動，紅顏色水呈一條紅色直線，其流體質(zhì)點沒有垂直于主流方

3、向的橫向運動，紅色直線沒有與周圍的液體混雜，層次分明的在管路中流動，流體在粘性力影響較大，慣性力影響較小的狀態(tài)下運動，為層流運動。如果將出口閥門逐漸開大，管路中的紅色直線出現(xiàn)脈動，流體質(zhì)點還沒有出現(xiàn)相互交換的現(xiàn)象，流體的流動呈臨界狀態(tài)。如果將出口閥門繼續(xù)開大，出現(xiàn)流體質(zhì)點的橫向脈動，使紅色線完全擴散與自來水混合，此時流體的流動狀態(tài)為紊流運動。 雷諾數(shù)re 根據(jù)連續(xù)方程：av=q v= 流量用體積法測出，即在t時間內(nèi)流入計量水箱中流體的體積v q= a= 式中：a管路的橫截面積 d管路直徑 1.水泵 2.儲水箱3.顏色水罐 4.恒水位水箱 5.針頭 6.實驗水管 7.閥門 8.計量水箱圖1-1

4、雷諾實驗裝置示意圖 三、實驗方案設計要求1、根據(jù)實驗目的及相關水力學原理，制定詳細、可行的實驗方案；2、調(diào)整流速（流量），觀察流動狀態(tài)的變化情況；記錄層流與紊流狀態(tài)數(shù)據(jù)各一組；3、測定上、下臨界雷諾數(shù)；記錄上臨界雷諾數(shù)一次，下臨界雷諾數(shù)兩次4、設計實驗記錄與計算表，要求保留完整的原始數(shù)據(jù)及相應計算數(shù)據(jù)；四、討論1. 如果實驗裝置不變，改為其它液體為介質(zhì)，則臨界雷諾數(shù)是否相同？為什么？2. 上、下臨界雷諾數(shù)是否相同？試分析其中原因。實驗二 有壓管沿程水頭損失實驗一、實驗目的1測定等斷面直管道中不同雷諾數(shù)時的沿程阻力系數(shù)；2熟悉液體在管道中流動時的能量損失及其計算方法，并對能量損失有一個數(shù)量上的概

5、念。 二、實驗原理沿程水頭損失是由于流體在等直管道中流動中克服沿程阻力而引起的能量損失。根據(jù)達西公式，有壓管沿程水頭損失hf與管長l和流速水頭v2/2g成正比，與管道直徑d成反比，即：三、實驗方法及步驟1、打開進水閥門，接通水泵電源，排凈測壓管中的氣泡。2、逐漸開大進水閥門，水流穩(wěn)定時，讀測壓管的液注高和壓差值，并測定流量，計量時間（至少測6組數(shù)據(jù)）實驗數(shù)據(jù)記入記錄表。3、實驗完畢，切斷電源，打開閥門，放空給水箱積水，整理實驗臺。四、實驗數(shù)據(jù)與處理儀器參數(shù)：水槽（長 cm、寬 cm）、水溫 、管徑 mm、管長 cm。表2-1 原始數(shù)據(jù)記錄表編號123456h1（cm）h2（cm）h（cm）t（

6、s）表2-2 實驗數(shù)據(jù)計算表編號123456h（cm）q（cm3/s）v（m/s）re五、實驗注意事項1、每次改變流量后要等測壓管水柱穩(wěn)定后方可測量數(shù)據(jù)，流量越小需等待的時間越長。讀取測壓管數(shù)據(jù)時，視線要與測壓管液面的凹面水平相切，否則讀數(shù)有誤差，若測壓管內(nèi)液面有波動，讀其平均值。2、調(diào)節(jié)出水閥門時宜輕開輕關，以減少水流穩(wěn)定時間。實驗三 局部水頭損失實驗一、實驗目的1掌握有壓管路的局部阻力系數(shù)測定方法；2用實驗方法測定三種局部管件（突然擴大、突然縮小和閥門）局部水頭損失及局部阻力系數(shù)，并與理論值進行分析比較。二、實驗原理與裝置突然擴大局部水頭損失是由于管道突然擴大后，在斷面突變處水流脫離邊壁，

7、形成邊界層分離，在邊界層分離區(qū)域產(chǎn)生漩渦，改變了斷面流速和壓強分布，在漩渦區(qū)與主流的交界面上，質(zhì)點動量交換加劇，加大了水流內(nèi)部剪切摩擦以及動能與勢能的相互轉化而造成機械能的損失。局部阻力系數(shù)測定儀的主要部件為局部阻力實驗管，它由細管和粗管組成一個突擴和一個突縮組件，并在等直徑細管道的中間接入一個閥門組件。每個局部阻力組件的兩側有一定間距，均設有測壓孔，并用測壓導管與測壓板上相應的測壓管相連接。當流體流經(jīng)實驗管路時，可以測出各測壓孔截面上測壓管的水柱高度及前后截面的水柱高度差h。實驗時，還需要測定實驗管路中流體的流量。由此可測出水流流經(jīng)個局部阻力組件式的水頭損失h,從而得出各局部阻力管件的局部阻

8、力系數(shù)，任何一種局部水頭損失都可以表示為局部阻力系數(shù)與流速水頭v2/2g乘積的形式，即：其通用計算公式為： 注：局部阻力系數(shù)計算時用的流速v除流經(jīng)突然擴大斷面時可用組件前流速v1外，一般不加說明的都是指組件后流速v2。此外，上述計算中都忽略了管路的沿程阻力損失。實驗裝置的整體結構如圖所示，利用水泵將出水箱中的水打入實驗管路，利用進水閥門和出水閥門調(diào)節(jié)和控制出水流量，管路末端設有回水水箱和計量水箱，計量流出體積和相應出流時間，從而可算出流體的流速。三、實驗方法及步驟1、接通電源，啟動水泵，慢慢打開出水閥門，使水流經(jīng)實驗管路。觀察和檢查管路系統(tǒng)和測壓管及其導管有無氣泡存在，盡可能利用實驗管路上的放

9、氣閥門或其他措施排凈系統(tǒng)中的氣泡。2、調(diào)節(jié)進水閥門和出水閥門，使各組壓差達到測壓管可測量的最大高度（注意：應防止測壓管中的水柱超過測壓管高度，以免測壓管溢流）。3、水流穩(wěn)定時，讀測壓管的液注高和壓差值，并測定流量，計量時間。4、調(diào)節(jié)出水閥門，適當減小流量，測量在新的工作條件下實驗結果，可作35個實驗點（各實驗點的壓差值不宜太接近）。5、實驗完畢，切斷電源，打開閥門，放空給水箱積水，整理實驗臺。 1.水泵 2.儲水箱3.恒水位水箱4.細管5.粗管 6.測壓管（板） 7.閥門 8.計量水箱圖3-1 實驗裝置示意圖四、實驗數(shù)據(jù)處理1、將實驗所得測試結果及實驗裝置的必要技術數(shù)據(jù)計入表3-1。表3-1編

10、號h1h2h3h4h5w（升）t（s）123452、計算出前后截面的水柱高度差值及相應的流量值填入表3-2。表3-2編號h12h23h34h56q（m3/s）備注123453、計算各局部阻力組件的阻力水頭損失和局部阻力系數(shù)，填入表3-3。表3-3編號突擴突縮閥門備注hhh123454、將實驗測試結果和理論計算及參考資料的數(shù)據(jù)相比較，進行分析和討論。實驗四 化學混凝實驗一、實驗目的分散在水中的膠體顆粒帶有電荷，同時在布朗運動及其表面水化作用下，長期處于穩(wěn)定分散狀態(tài)，不能用自然沉淀方法去除。向這種水中投加混凝劑后，可以使分散顆粒相互結合聚集增大，從水中分離出來。由于各種廢水差別很大，混凝效果不盡相

11、同?；炷齽┑幕炷Ч粌H取決于混凝劑投加量，同時還取決于水的ph、水流速度梯度等影響。通過本次實驗，希望達到以下目的：1、加深對混凝沉淀原理的理解；2、掌握化學混凝工藝最佳混凝劑的篩選方法；3、掌握化學混凝工藝最佳工藝條件的確定方法。二、實驗原理化學混凝的處理對象主要是廢水中的微小懸浮物和膠體物質(zhì)。根據(jù)膠體的特性，在廢水處理過程中通常采用投加電解質(zhì)、不同電荷的膠體或高分子等方法破壞膠體的穩(wěn)定性，然后通過沉淀分離，達到廢水凈化效果的目的。關于化學混凝的機理主要有以下四種解釋。1、壓縮雙電層機理當兩個膠粒相互接近以至雙電層發(fā)生重疊時，就產(chǎn)生靜電斥力。加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力將部

12、分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。由于擴散層減薄，顆粒相撞時的距離減少，相互間的吸引力變大。顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變?yōu)橐砸橹?，顆粒就能相互凝聚。2、吸附電中和機理異號膠粒間相互吸引達到電中和而凝聚；大膠粒吸附許多小膠?；虍愄栯x子，電位降低，吸引力使同號膠粒相互靠近發(fā)生凝聚。 3、吸附架橋機理吸附架橋作用是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的現(xiàn)象。4、沉淀物網(wǎng)捕機理當采用鋁鹽或鐵鹽等高價金屬鹽類作凝聚劑時，當投加量很大形成大量的金屬氫氧化物沉淀時，可以網(wǎng)捕、卷掃水中的膠粒，水中的膠粒以這些沉淀為核心產(chǎn)

13、生沉淀。這基本上是一種機械作用。在混凝過程中，上述現(xiàn)象常不是單獨存在的，往往同時存在，只是在一定情況下以某種現(xiàn)象為主。三、實驗材料及裝置 1、主要實驗裝置及設備（1）化學混凝實驗裝置采用是六聯(lián)攪拌器，如圖4-1所示。圖4-1 化學混凝實驗裝置（sc956實驗攪拌機） （2）phs-2型精密酸度計；（3）cod測定裝置；（4）干燥箱；（5）分析天平。2、實驗用水生活污水、造紙廢水、印染廢水等。3、實驗藥品（1）混凝劑：聚合硫酸鐵（pfs）、聚合氯化鋁（pac）、聚合硫酸鐵鋁（pafs）、聚丙烯酰胺（pam）等；（2）助凝劑：石灰、消石灰、氫氧化鈉、聚丙烯酰胺等；（3）cod測試相關藥品。四、實驗

14、內(nèi)容實驗分：混凝劑最佳投藥量確定、混凝最佳ph值確定、混凝劑篩選三部分。（一）混凝劑最佳投藥量的確定1、測定原水水質(zhì)（cod、ph、色度、溫度等），記入表4-2。2、設定攪拌時間和攪拌速度插上電源線，按動“定時器1”和“定時器2”上的“+”、“-”鍵，調(diào)至所需攪拌時間。將“自動-手動”鍵扳至“自動”、“雙速-沉淀”鍵扳至“雙速”。合上電源開關，攪拌軸開始旋轉，速度表顯示“定時1”轉速，同時“定時1”開始記時。調(diào)節(jié)“調(diào)速1”旋鈕，直至所需轉速。當攪拌至“定時1”預置時間后，自動轉入“定時2”，調(diào)節(jié)“調(diào)速2”旋鈕至所需轉速。至“定時2”預置時間后，停止攪拌，攪拌軸自動提起、停機。3、依次用量筒取4

15、00ml水樣，倒入燒杯中，將燒杯置攪拌機平臺上，進行預攪拌0.5min。4、用移液管分別稱取混凝劑0.5、1、1.5、2、2.5、3ml，依次加入水樣燒杯中。5、攪拌：快速300轉/分2min；慢速60轉/分10min。攪拌過程中，觀察礬花形成的過程，記錄礬花形成的時間。攪拌結束后，攪拌軸自動提機、停機。6、靜置沉降30分鐘。觀察并記錄礬花的大小、密實和沉降過程。7、取各燒杯水樣上清液進行測定ph、色度和cod值（標準重鉻酸鉀法），記錄數(shù)據(jù)（表4-2）。cod值、ph、和色度測定的方法分別見附錄一、二、五。8、繪制cod去除率-投藥量的關系曲線，初步確定藥量的范圍。9、由8的結果，進一步設定投

16、藥量，重復步驟3-8，從而確定最佳投藥量mg/l。注：最佳投藥量是指使膠體體系脫穩(wěn)所需的投藥量，即設備處理效果（cod、色度等）最好時的投藥量。實際上，由于工廠產(chǎn)品品種和生產(chǎn)工藝的不同，且對出水水質(zhì)要求也不同，所以，最佳投藥量一般是指設備出水達到一定的水質(zhì)要求（國家制定的排放標準或回用標準等）時的最小投藥量。表4-2 最佳投藥量實驗記錄第 組 姓名 實驗日期 原水溫度 色度 ph cod mg/l使用混凝劑的種類、濃度 水樣編號123456混凝劑投加量mg/l礬花形成時間min絮體沉降快慢絮體密實程度處理后水質(zhì)色度ph值cod（mg/l）攪拌條件快速攪拌時間（分）轉速（r/min）中速慢速沉降

17、時間（分）（二）最佳ph值的確定1、 步驟同試驗（一）中1、2。2、 取實驗水樣400ml, 分別加入六只燒杯中，用6mol/l naoh或1：1鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph值分別為6、7、8、9、10、11，置于攪拌機的平臺上，進行預攪拌0.5min。3、 按試驗（一）中所確定的最佳投藥量，按最佳投藥量取定量的混凝劑加入試驗水樣中進行試驗。4、 按（一）中的5、6、7步驟進行實驗，實驗數(shù)據(jù)記入表4-3。5、 繪制cod去除率-ph值的關系曲線，并確定最佳ph值。表4-3 最佳ph值實驗記錄第 組 姓名 實驗日期 原水溫度 色度 ph cod mg/l使用混凝劑的種類和濃度 水樣編號123456hcl投加

18、量mlnaoh投加量ml實驗水樣的ph值混凝劑投加量mg/l絮體沉降快慢處理水水質(zhì)色度ph值codmg/l攪拌條件快速攪拌時間（分）轉速r/min中速慢速沉降時間（分）（三）混凝劑的篩選對于混凝劑的選擇，首先根據(jù)廢水的水質(zhì)，對出水水質(zhì)的要求及有關的實驗資料，初步確定幾種混凝劑，按實驗步驟（一）、（二）進行實驗，確定每種混凝劑的最佳投藥量和最佳ph值，據(jù)此進行經(jīng)濟對比，從中選擇既經(jīng)濟處理效果又好的混凝劑。五、數(shù)據(jù)處理及結果討論1、畫出相應曲線（cod去除率曲線），并得出最佳混凝劑投藥量、最佳混凝ph值和最佳混凝劑。2、不同混凝劑對cod去除率的影響；3、混凝劑的投加量對cod去除率的影響；4、p

19、h值對cod去除率的影響；5、攪拌速度和攪拌時間對cod去除率的影響；6、混凝最佳工藝條件的確定。7、簡述影響混凝效果的幾個主要因素。 六、思考題1、當投藥量超過最佳投藥量后，混凝效果反而降低，分析其原因。2、cod測定時加入硫酸汞的原因。七、參考文獻1 嚴煦世，范瑾初給水工程（第四版）北京：中國建筑工業(yè)出版社，19992 許保玖，安鼎年給水處理理論與設計北京：中國建筑工業(yè)出版社，19923 李圭白，張杰水質(zhì)工程學北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005實驗五 水靜置沉淀實驗一、實驗目的沉淀是水污染控制用以去除水中雜質(zhì)的常用方法。沉淀有四種基本類型：即自由沉淀、凝聚沉淀、成層沉淀和壓縮沉淀。自由沉淀

20、用以去除低濃度的離散性顆粒，如沙礫、鐵屑等。這些雜質(zhì)顆粒的沉淀性能一般都要通過實驗測定。本實驗擬采用沉降柱實驗，找出顆粒物去除率與沉降速度的關系。通過本實驗，希望達到以下目的：1、掌握沉淀特性曲線的測定方法；2、了解固體通量分析過程；3、加深對沉淀的理解，為沉淀池的設計提供必要的設計參數(shù)。二、實驗原理在含有分散性顆粒的廢水靜置沉淀過程中，設試驗筒內(nèi)有效水深為h，通過不同的沉淀時間t，可求得不同的顆粒沉淀速度u，u=h/to對于指定的沉淀時間to，可求得顆粒沉淀速度uo。對于沉淀等于或大于uo的顆粒在to時可全都去除，而對于沉淀uuo的顆粒只有一部分去除，而且按u/uo的比例去除。h圖5-2 顆

21、粒物沉降速度累計頻率分配曲線圖5-1沉降柱設xo代表沉速uo的顆粒所占百分數(shù)，于是在懸浮顆?？倲?shù)中，去除的百分數(shù)可用1-xo表示。而具有沉速uuo的每種粒徑的顆粒去除的部分等于u/uo。因此考慮到各種顆粒粒徑時，這類顆粒的出去百分數(shù)為：總去除率=（1-xo）+ 式中第二項可將沉淀分配曲線用圖解積分法確定，如上圖中的陰影部分。對于絮凝型懸浮物的靜置沉淀的去除率，不僅與沉淀速度有關，而且與深度有關。因此試驗筒中的水深應與池深相同。沉降柱的不同深度設有取樣口，在不同的選定時段，自不同深度取水樣，測定這部分水樣中的顆粒濃度，并用以計算沉淀物質(zhì)的百分數(shù)。在橫坐標為沉淀時間、縱坐標為深度的圖上繪出等濃度曲

22、線，為了確定一特定池中懸浮物的總去除率，可以采用與分散性顆粒相似的近似法求得。上述是一般廢水靜置沉淀試驗方法。這種方法的實驗工作量相當大，因此實驗過程中對上述方法進行了改進。沉淀開始時，可以認為懸浮物在水中的分布是均勻的?？墒请S著沉淀歷時的增加，懸浮物在沉降柱內(nèi)的分布變?yōu)椴痪鶆虻?。嚴格地說經(jīng)過沉淀時間t后，應將沉降柱內(nèi)有效水深h的全部水樣取出，測出其懸浮物含量，來計算出t時間內(nèi)的沉淀效率。但是這樣工作量太大，而且每個試驗筒內(nèi)只能求一個沉淀時間的沉淀效率。為了克服上述弊端，又考慮到試驗筒內(nèi)懸浮物濃度沿水深的變化，所以我們提出的實驗方法是將取樣口裝在沉降柱h/2處。近似地認為該處水的懸浮物濃度代表

23、整個有效水深懸浮物的平均濃度。我們認為這樣做在工程上的誤差是允許的，而試驗及測定工作量可大為簡化，在一個沉降柱內(nèi)就可多次取樣，完成沉淀曲線的實驗。三、實驗用水生活污水、造紙、高爐煤氣洗滌等工業(yè)廢水或粘土配水。四、主要實驗設備和儀器1、沉降柱（見圖5-3）：直徑200mm，工作有效水深1500mm。2、真空抽濾裝置或過濾裝置。3、懸浮物定量分析所需設備，包括分析天平，帶蓋稱量瓶，干燥器，烘箱等。4、快速測定濁度儀（wgz-1型）。圖5-3 水靜沉實驗裝置五、實驗步驟1、將水樣倒入攪拌桶中，用泵循環(huán)攪拌約5min，使水樣中懸浮物分布均勻。2、用泵將水樣輸入沉淀試驗筒，在輸入過程中，從筒中取樣三次，

24、每次約50ml（取樣后要準確記下水樣體積）。此水樣的懸浮物濃度即為實驗水樣的原始濃度co。3、當廢水升到溢流口，溢流管流出水后，關緊沉淀試驗筒底部的閥門，停泵，記下沉淀開始時間。4、觀察靜置沉淀現(xiàn)象。5、隔5、10、20、30、45、60、90min，從試驗筒中部取樣二次，每次約50毫升左右（準確記下水樣體積）。取水樣前要先排出取樣管中的積水約10ml左右，取水樣后測量工作水深的變化。6、將每一種沉淀時間的兩個水樣作平行試驗，用濾紙抽濾（濾紙應當是已在烘箱內(nèi)烘干后稱量過的），過濾后，再把濾紙放入已準確稱量的帶蓋稱量瓶內(nèi)，在105-110烘箱內(nèi)烘干后稱量濾紙的增量即為水樣中懸浮物的重量。注：如采

25、用濁度儀測定溶液濁度來代替懸浮物濃度的確定的話，則將每一種沉淀時間的兩個水樣作平行試驗，用濁度儀測定濁度n，并數(shù)據(jù)記錄（表5-1）。7、計算不同沉淀時間t的水樣中的懸浮物濃度c，沉淀效率e，以及相應的顆粒沉速u，畫出e-t和e-u 的關系曲線。注：采用濁度儀時，計算不同沉淀時間t的水樣中的濁度n，沉淀效率e，以及相應的顆粒沉速u，畫出e-t和e-u的關系曲線。數(shù)據(jù)處理：（1）懸浮物的濃度 c（mg/l）=100（2）沉降效率 e = 100%（3）沉降速度 u = 六、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理1實驗現(xiàn)象：觀察沉降界面的變化。2數(shù)據(jù)記錄與處理表5-1 試驗數(shù)據(jù)靜沉時間(min)051020304560

26、90濁度計讀數(shù)(ntu)水樣濁度(ntu)顆粒沉速(cm/min)沉淀效率e注：（1）沉降效率： （2）沉降速度：3作沉淀曲線e-t線，e-u線七、實驗結果與討論2、分析實驗所得結果；3、分析不同工作水深時的沉淀曲線，如應用到實際沉淀池的設計時，需注意什么問題？3本實驗中采用濁度測定來代替懸浮物濃度的測定，濁度是否能夠完全表征懸浮物濃度？請回答濁度與懸浮物濃度的區(qū)別與聯(lián)系。八、參考文獻1 嚴煦世，范瑾初給水工程（第四版）北京：中國建筑工業(yè)出版社，19992 許保玖，安鼎年給水處理理論與設計北京：中國建筑工業(yè)出版社，19923 李圭白，張杰水質(zhì)工程學北京：中國建筑工業(yè)出版社，20054張自杰，顧

27、夏聲等排水工程（第四版）北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000實驗六 離子交換試驗實驗一、實驗目的離子交換法是處理電子、醫(yī)藥、化工等工業(yè)用水和處理有害金屬離子的廢水、回收廢水中貴金屬的普遍方法。它可以去除或交換水中溶解的無機鹽、去除水中的硬度、堿度以及制度無離子水。在應用離子交換法進行水處理時，需要根據(jù)離子交換樹脂的性能設計離子交換設備，決定交換設備的運行周期和再生處理。這既有理論計算問題，又有實驗操作問題。通過本實驗，希望達到以下目的：1、掌握六價鉻離子的測定方法；2、離子交換容量的分析與計算；3、交換帶的移動過程；4、掌握穿透曲線和再生曲線的繪制技術。二、實驗原理離子交換以往主要引用于水的軟化

28、和脫鹽，隨著離子交換樹脂品種的增多和實用技術的發(fā)展，離子交換在回收有用物質(zhì)和處理工業(yè)廢水中有害物質(zhì)諸方面也得到了日益廣泛的應用，并且出現(xiàn)了一些定型處理設備，為使用離子交換法處理工業(yè)廢水提供了許多好的經(jīng)驗。離子交換反應是在兩相中進行的，它服從當量定律和質(zhì)量作用定律，并且是可逆反應。離子交換法就是基于等當量交換和可逆反應進行交換和再生。陰、陽離子交換樹脂在交換過程中的反應為：陰、陽離子在再生過程中的反應為：樹脂的交換容量用來定量地表示樹脂交換能力的大小，是樹脂的重要性能指標。樹脂的總交換容量一般用滴定法測定。工作交換容量只有總交換容量的6070%，它受樹脂的再生程度，進水中離子的種類和濃度、交換終

29、點的控制、樹脂層高度及水流速等因素影響。當含一定濃度離子的原水自上而下地通過樹脂層時，水中的例子首先和樹脂表層進行交換，一旦該層飽和后，就不起交換作用了，交換層就轉移到下一層樹脂，這是樹脂層就分為飽和區(qū)、交換區(qū)（交換帶）和未交換區(qū)。在樹脂層工作過程的每一瞬間，只有交換層起作用。隨著交換帶向下推移，為交換區(qū)逐漸被壓縮直至泄漏。樹脂層飽和后，需用酸、堿再生劑再生后才能恢復交換能力，樹脂的再生效果與再生方式、再生劑的種類、濃度以及再生液流速等因素有關。三、實驗裝置及材料1、離子交換實驗裝置圖6-1 離子交換實驗裝置廢水池；去離子水池；再生劑池；離子交換柱；收集筒2、722分光光度計；3、酸度計；4、

30、電導儀；5、容量瓶；6、陰離子交換樹脂（717#）；7、實驗用水：用重鉻酸鉀配制的模擬廢水；8、六價鉻測定方法及樹脂預處理方法見附錄三、四。五、實驗步驟（一）穿透曲線的繪制1、按實驗工藝流程圖安裝實驗裝置；2、把與處理好的一定重量的陰離子交換樹脂（717#）轉入交換柱，脂層高度為0.1m左右，計算離子樹脂的體積；3、測定原水中cr6+的濃度，記錄入表6-1；表6-1 原水水質(zhì)及實驗裝置參數(shù)記錄原水cr6+濃度（mg/l）交換柱內(nèi)徑（mm）樹脂層高度（mm）樹脂名稱及型號4、把含鉻廢水注入廢水池；5、打開進水閥，用轉子流量計控制廢水流量，使廢水以2060ml/min的流速通過樹脂層，用量筒計算出

31、水體積。每收集0.05l出水，取樣測定cr6+的濃度。當交換帶前沿就近出水口時，可改為每收集0.01l或更少的出水體積，測定一次cr6+濃度；所得數(shù)據(jù)填入表5-2。表5-2 實驗記錄序號取樣體積（ml）運行時間（min）稀釋倍數(shù)分光光度計讀數(shù)出水濃度cr6+（mg/l）126、繪制穿透曲線（cr6+的泄漏量出水體積）；并計算當cr6+的泄漏量為0.5mg/l時的工作交換容量。7、改變廢水的濾速，重復上述步驟；8、根據(jù)所得的數(shù)據(jù)，繪制當六價鉻的泄漏量為0.5mg/l時的濾速出水體積的關系曲線。（二）再生效率曲線的繪制1、用去離子水反沖樹脂層，將樹脂層中殘留的含鉻廢水頂回廢水池，直至出水無色為止。

32、2、正向接通去離子水，調(diào)節(jié)出水閥使濾速為12 l/(l樹脂h)，拆除去離子線，使交換柱內(nèi)液面降至樹脂層頂部下一厘米處，接通再生液線，使10%的naoh流入交換柱，注意觀察出水的顏色變化，一旦出現(xiàn)黃色，立即用50ml量筒收集之。當再生液為0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.3、1.5、1.7、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0倍樹脂體積時，測定再生液中cr6+的濃度。3、再生結束后，停止進堿，把交換柱內(nèi)的堿全部排空收集之。4、正洗樹脂用水量：強堿陰樹脂45倍樹脂體積，時間1520min。弱堿陰樹脂67倍樹脂體積，時間2030min，正洗水帶黃色部分收集于廢水池。5、反沖：以1030倍

33、流速逆流反向進水，反沖樹脂層，反沖水量：強堿陰樹脂1倍樹脂體積，時間35min。弱堿陰樹脂2倍樹脂體積，時間510min。6、落床待用。7、繪制再生效率曲線，即再生效率與再生劑用量（樹脂體積的倍數(shù)）之間的關系曲線。六、試驗結果1、實驗現(xiàn)象：觀察實驗過程中吸附帶的移動規(guī)律。2、繪制穿透曲線：按照實驗數(shù)據(jù)，繪制離子交穿透曲線（cr6+的濃度出水體積曲線）。3、繪制再生效率曲線，即再生效率與再生劑用量（樹脂體積的倍數(shù)）之間的關系曲線。4、穿透曲線、再生效率曲線表現(xiàn)了什么結果？七、問題討論實驗過程中，應將含六價鉻的廢水、廢液貯存于指定的廢水槽中，禁止隨意傾倒。實驗結束后調(diào)節(jié)廢水ph=34，加入定量的鐵

34、屑，攪拌，直到廢水呈無色，再加naoh至ph=89，沉淀靜置。為什么？八、參考文獻1 嚴煦世，范瑾初給水工程（第四版）北京：中國建筑工業(yè)出版社，19992 許保玖，安鼎年給水處理理論與設計北京：中國建筑工業(yè)出版社，19923 李圭白，張杰水質(zhì)工程學北京：中國建筑工業(yè)出版社，20054張自杰，顧夏聲等排水工程（第四版）北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000實驗七 加壓溶氣氣浮實驗一、實驗目的在水處理工程中，固-液分離是一種很重要的，常用的物理方法。氣浮法是固液分離的方法之一，它常被用來分離密度小于或接近于水、難以用重力自然沉降法去除的懸浮顆粒。氣浮法廣泛應用于分離水中的細小懸浮物、藻類及微絮體；回收

35、造紙廢水的紙漿纖維；分離回收廢水中的浮油和乳化油等。通過本實驗達到以下目的：1、了解壓力溶氣氣浮法處理廢水的工藝流程；2、了解溶氣水回流比對處理效果的影響；3、掌握色度的測定方法。二、氣浮原理氣浮法是進行固液分離的方法之一。該法是在水中通入空氣，產(chǎn)生微細泡（有時還需要同時加入混凝劑），使水中細小的懸浮物黏附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣，再用刮渣機收集。這樣，廢水中的懸浮物質(zhì)得到了去除，同時凈化了水質(zhì)。氣浮分為射流氣浮、葉輪氣浮和壓力溶氣氣浮。氣浮法主要用于洗煤廢水、含油廢水、造紙和食品等廢水的處理。三、實驗水樣自配模擬水樣。四 實驗設備及工藝流程實驗設備見圖7-1。五 實驗步驟1、熟

36、悉實驗工藝流程。2、將廢水用6mol/l的naoh溶液調(diào)至ph=89，在500ml的量筒內(nèi)分別加入廢水200、250、300、350、400ml。3、啟動廢水泵，將混凝池和氣浮池注滿水。圖7-1 壓力溶氣氣浮實驗工藝流程圖4、啟動空氣壓縮機，待氣泵內(nèi)有一定壓力時開啟清水泵，同時向加壓溶氣罐內(nèi)注水、進氣，打開溶氣罐的出水閥。5、迅速調(diào)節(jié)進水量使溶氣罐內(nèi)的水位保持在液位計的2/3處，壓力為0.30.4mpa。如進氣量過大，液位不能穩(wěn)定，可適當打開溶氣罐的放水閥(或關閉進氣閥，采取間歇進氣)，使液位基本保持穩(wěn)定，直到釋放器釋放出含有大量微氣泡的乳白色的溶氣水。觀察實驗現(xiàn)象。6、向各水樣加入混凝劑，使

37、其濃度為250 350mg/l，并攪拌均勻。7、從溶氣罐取樣口向各水樣中注人溶氣水，使最終體積為500ml。靜置2030min，取樣測定色度。實驗數(shù)據(jù)填入表7-1。表7-1 加壓溶氣氣浮實驗數(shù)據(jù)記錄廢水體積ml0200250300350400450備注溶氣水體積ml回流比氣浮時間min色度原水出水色度去除率%8 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制色度去除率與回流比之間的關系曲線。六、測定方法色度測定方法采用鉑鈷標準比色法或稀釋倍數(shù)法見附錄四。七、參考文獻1 張自杰，顧夏聲，等排水工程(下冊)m北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996520-5382 高廷耀，顧國維，等水污染控制工程（下冊）m北京：高等教育出版社，19

38、9944-573 李圭白，張杰水質(zhì)工程學m北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005122-125實驗八 臭氧氧化實驗 臭氧是氧的同素異構體，具有很很強的氧化性，不僅能容易地氧化廢水中的不飽和有機物，而且還能使芳香族化合物開環(huán)和部分氧化，提高廢水的可生化性，降低廢水的色度。 臭氧極不穩(wěn)定，在常溫下分解為氧。用臭氧處理廢水的最大優(yōu)點是不產(chǎn)生二次污染，且能增加水中的溶解氧，臭氧通常用于水體的消毒、廢水脫色及深度處理中。 工業(yè)上，一般采用無聲放電制取臭氧，原料為空氣，廉價易得。因此利用臭氧處理水和廢水具有廣闊的前景。一、實驗目的 1、了解臭氧發(fā)生器的構造、原理和使用方法。 2、通過對印染廢水的處理，了解臭氧

39、對工業(yè)廢水進行脫色處理的基本過程。二、實驗工藝流程及設備：三、實驗水樣 印染廢水四、實驗步聚 1、熟悉實驗工藝裝置流程。 2、打開水箱出水閥，啟動水泵，水泵工作，用轉子流量計控制一定的流量，將印染廢水吸入水泵，然后打開系統(tǒng)氣路球閥。3、先后打開制氧機電源開關與臭氧發(fā)生器電源開關，調(diào)節(jié)氣體流量計使供氧量符合要求，設備開始運行。 4、當通入的氧氣的時間為0、4、8、12、16、20、24、28min時，相應地從混合罐取樣口取樣100ml（取樣前應排除取樣管中的積液）測定色度，同時取樣測定水中臭氧的濃度。 5、運行結束后，先關掉臭氧電源開關及制氧機開關，然后關閉氣路球閥，再將水泵關閉，系統(tǒng)停止工作，

40、關閉系統(tǒng)水路閥門。 6、將實驗數(shù)據(jù)填入下表氧化時間(min)0481216202428通入氧氣體積（l）出水的色度 （倍）色度的去除率 臭氧的濃度 mg/l尾氣中臭氧的濃度 mg/l臭氧的利用率 臭氧的投加量 mg 7、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制廢水色度的去除率臭氧投加量的工作曲線。 8、繪制臭氧利用率臭氧投加量的工作曲線。 9、根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，對臭氧脫色工藝作出分析。五、測定方法色度測定方法采用鉑鈷標準比色法或稀釋倍數(shù)法見附錄五。六、參考文獻1 張自杰，顧夏聲，等排水工程(下冊)m北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996494-5062 李圭白，張杰水質(zhì)工程學m北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005215-2

41、23實驗九 活性污泥評價指標實驗一、實臉目的在廢水生物處理中，活性污泥法是很重要的一種處理方法，也是城市污水處理廠最廣泛使用的方法?；钚晕勰喾ㄊ侵冈谌斯す┭醯臈l件下，通過懸浮在曝氣池中的活性污泥與廢水的接觸，以去除廢水中有機物或某種特定物質(zhì)的處理方法。在這里，活性污泥是廢水凈化的主體。所謂活性污泥，是指充滿了大量微生物及有機物和無機物的絮狀泥粒。它具有很大的表面積和強烈的吸附和氧化能力，沉降性能良好?；钚晕勰嗌L的好壞，與其所處的環(huán)境因素有關，而活性污泥性能的好壞，又直接關系到廢水中污染物的去除效果。為此，水質(zhì)凈化廠的工作人員經(jīng)常要通過觀察和測定活性污泥的組成和絮凝、沉降性能，以便及時了解曝氣

42、池中活性污泥的工作狀況，從而預測處理出水的好壞。本實驗的目的：1、了解評價活性污泥性能的四項指標及其相互關系；2、掌握sv、svi、mlss、mlvss的測定和計算方法。二、實臉原理活性污泥的評價指標一般有生物相、混合液懸浮固體濃度（mlss）、混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(mlvss)污泥沉降比（sv,污泥體積指數(shù)（svi)和污泥令（c）等。混合液懸浮固體濃度（mlss)又稱混合液污泥濃度。它表示曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含活性污泥固體物的總質(zhì)量，由活性細胞（ma），內(nèi)源呼吸殘留的不可生物降解的有機物（me）、人流水中生物不可降解的有機物（mi）和入流水中的無機物（mii）4部分組成?；旌弦簱]發(fā)性

43、懸浮固體濃度（mlvss）表示混合液活性污泥中有機性固體物質(zhì)部分的濃度，即由mlss中的前三項組成。活性污泥凈化廢水靠的是活性細胞（ma），當mlss一定時，ma越高，表明污泥的活性越好，反之越差。mlvss不包括無機部分（mii），所以用其來表示活性污泥的活性數(shù)量上比mlss為好，但它還不真正代表活性污泥微生物（ma）的量。這兩項指標雖然在代表混合液生物量方面不夠精確，但測定方法簡單易行，也能夠在一定程度上表示相對的生物量，因此廣泛用于活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行。對于生活污水和以生活污水為主體的城市污水，mlvss與mlss的比值在0.75左右。性能良好的活性污泥，除了具有去除有機物的能力

44、以外，還應有好的絮凝沉降性能。這是發(fā)育正常的活性污泥所應具有的特性之一，也是二沉池正常工作的前提和出水達標的保證?；钚晕勰嗟男跄两敌阅?，可用污泥沉降比（sv）和污泥體積指數(shù)（svi)這兩項指標來加以評價。污泥沉降比是指曝氣池混合液在100 ml筒中沉淀30 min，污泥體積與混合液體積之比，用百分數(shù)（%）表示?；钚晕勰嗷旌弦航?jīng)30 min沉淀后，沉淀污泥可接近最大密度，因此可用30 min作為測定污泥沉降性能的依據(jù)。一般生活污水和城市污水的sv為15%-30%。污泥體積指數(shù)是指曝氣池混合液經(jīng)30 min沉旋后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容積，以ml計，即ml/g，但習慣上把單位略去。

45、svi的計算式為svi= 在一定的污泥量下，svi反映了活性污泥的凝聚沉淀性能。如svi較高，表示sv較大，污泥沉降性能較差；如svi較小，污泥顆粒密實，污泥老化，沉降性能好。但如svi過低，則污泥礦化程度高，活性及吸附性都較差。一般來說，當svi 200時，沉降性能較差，污泥易膨脹。一般城市污水的svi在100左右。三、實驗裝置與設備1、曝氣池（圖5-34)：1套； 2、電子分析天平；1臺。 3、烘箱：1臺；4、馬福爐：1臺；5、量筒：100 ml，1只；6、三角燒瓶：250 ml，1只；7、短柄漏斗：1只；8、稱量瓶：40x70 mm，1只；9、瓷坩堝：30 ml，1只；10、干燥器：1臺

46、。圖9-1 曝氣設備充氧能力實驗裝置1模型曝氣池；2泵型葉輪；3電動機； 4電動機支架；5溶解氧儀；6溶解氧探頭；7穩(wěn)壓電源；8廣口瓶；9電磁攪拌器四、實驗步驟1、將12.5 cm的定量中速濾紙折好并放人已編號的稱量瓶中，在103105的烘箱中烘2h，取出稱量瓶，放人干燥器中冷卻30 min，在電子天平上稱重，記下稱量瓶編號和質(zhì)量m1（g）；2、將已編號的瓷坩堝放入馬福爐中，在600溫度下灼燒30 min，取出瓷坩堝，放人干燥器中冷卻30 min，在電子天平上稱重，記下坩堝編號和質(zhì)量m2(g)；3、用100 ml量筒量取曝氣池混合液100 ml（v1），靜止沉淀30 min，觀察活性污泥在量筒

47、中的沉降現(xiàn)象，到時記錄下沉淀污泥的體積v2（ml )；4、從已知編號和稱重的稱量瓶中取出濾紙，放置到已插在250 ml三角燒瓶上的玻璃漏斗中，取100 ml曝氣池混合液慢慢倒入漏斗過濾；5、將過濾后的污泥連濾紙放人原稱量瓶中，在103-105的烘箱中烘2h，取出稱量瓶，放人干燥器中冷卻30 min，在電子天平上稱重，記下稱量瓶編號和質(zhì)量m3（g）；6、取出稱量瓶中已烘干的污泥和濾紙，放人已編號和稱重的瓷坩堝中，在600溫度下灼燒30 min，取出瓷坩堝，放人干燥器中冷卻30 min，在電子天平上稱重，記下瓷坩堝編號和質(zhì)量m4（g）。五、實驗數(shù)據(jù)整理1、實驗數(shù)據(jù)記錄：參考表1記錄實驗數(shù)據(jù)。表1

48、活性污泥評價指標實驗記錄表實驗日期：_稱量瓶質(zhì)量/g瓷坩堝質(zhì)量/g揮發(fā)分質(zhì)量/g編號m1m3m3-m1編號m2m4m4-m2(m3-m1)-(m4-m2)2、污泥沉降比計算：sv=3、混合液懸浮固體濃度計算：mlss(g/l)= 4、污泥體積指數(shù)計算：svi= 5、混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度計算：svi= 六、實驗結果與討論1、測污泥沉降比時，為什么要規(guī)定靜止沉淀30min？2、污泥體積指數(shù)svi的倒數(shù)表示什么？為什么可以這么說？3、當曝氣池中mlss一定時，如發(fā)現(xiàn)svi大于200，應采用什么措施？為什么？4、對于城市污水來說，svi大于200或小于50各說明什么問題？實驗十 空氣擴散系統(tǒng)中氧的

49、總轉移系數(shù)的測定一、實驗原理氧向液體的轉移是污水生物處理的重要過程?？諝庵械难跸蛩修D移，通常以雙膜理論作為理論基礎。雙膜理論認為，當氣液兩相作相對運動時，其接觸界面兩側分別存在氣膜和液膜。氣膜和液膜均屬層流，氧的轉移就是在氣、液雙膜進行分子擴散和在膜外進行對流擴散的過程。由于對流擴散的阻力比分子擴散的阻力小得多，因此傳質(zhì)的阻力主要集中在雙膜上。在氣膜中存在著氧的分壓梯度，在液膜中存在著氧的濃度梯度，這就是氧轉移的推動力。對于難溶解的氧來說，轉移的決定性阻力又集中在液膜上，因此通過液膜是氧轉移過程的限制步驟，通過液膜的轉移速率便是氧擴散轉移全過程的控制速度。氧向液體的轉移速度可由下式表達： 式

50、中 cs氧的飽和濃度，mg/l; c氧的實際濃度，mg/l; kla氧的總轉移系數(shù)，h-1;積分得：式中 c0t=0時液體溶解氧濃度，mg/l。二、實驗裝置和試劑1、實驗裝置包括玻璃水槽、曝氣裝置、溶解氧瓶，實驗裝置如圖10-1所示。2、實驗試劑（1）na2so3飽和溶液； （2）1得cocl26h2o溶液；（3）0.1mol/l碘溶液； （4）0.025mol/lna2s2o3。圖10-1 空氣擴散系數(shù)中氧的總轉移系數(shù)的測定裝置圖1曝氣器；2擴散器；3反應器；4取樣管三、實驗內(nèi)容測定在非穩(wěn)態(tài)條件下氧的轉移，并計算氧的總轉移系數(shù)kla。四、實驗步驟1、缸內(nèi)注滿清水。2、測試水溫。本實驗采用室溫。3、接通曝氣器電源，觀察鼓入空氣情況，調(diào)好后關閉曝氣器電源。4、加入na2s2o3和cocl26h2o溶液：加入