水質(zhì)工程學實驗報告

1、水質(zhì)工程學實驗報告實驗一曝氣充氧實驗一、實驗目的(1) 掌握氧轉(zhuǎn)移機理及影響因素。(2) 學會圖解法求曝氣設(shè)備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa方法。(3) 了解掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能的測定方法。二、實驗原理活性污泥處理過程中氧氣設(shè)備的作用是使氧氣、活性污泥、營養(yǎng)物三者充分混合，使污泥處于懸浮狀態(tài)，促使氧氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相，從液相轉(zhuǎn)移到活性 污泥上，保證微生物有足夠的氧進行物質(zhì)代謝。由于氧的供給是保證生化處理 過程正常進行的主要因素，因此工程設(shè)計人員通常通過實驗來評價曝氣設(shè)備的 供氧能力。一 dc根據(jù)氧轉(zhuǎn)移基本方程 于二KLa(CsC)積分整理后，所得到的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)表dt達式為2.303Cs - CqLa

2、ln。tCs Ct式中：KLa總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1；t 曝氣時間，h；cs飽和溶解氧濃度mg/L;co曝氣筒內(nèi)初始溶解氧濃度 mg/L，本實驗中t=0時，co =0 ；ct t時刻曝氣筒內(nèi)溶解氧濃度 mg/L ；整理得In20仏 t，以In為縱坐標，t為橫坐標繪制直線，通cs ct 2.303cs Ct過圖解法求得直線斜率可以確定 KLa值。本實驗采用間歇非穩(wěn)態(tài)法，即實驗過程中不進水也不出水的清水實驗對充氧性能進行測定。三、實驗設(shè)備與儀器(1) 溶解氧側(cè)定儀。(2) 空氣壓縮機。(3) 曝氣筒，內(nèi)徑18.5cm,有效水深為2.2m。(4) 攪拌器。(5) 秒表。(6) 分析天平。四、實驗用試劑(

3、1) 脫氧劑：無水亞硫酸鈉。(2) 催化劑：氧化鉆(0.1mg/L)。五、實驗操作步驟(1) 向曝氣筒中注入清水至2.2m，取水樣測得水中溶解氧值5.66mg/L,并 根據(jù)溶解氧濃度公式確定水中溶解氧量：JT 2兀 18523Vd2 H ()2 2.2=0.0591m3-59.1L44100G 二C *V =5.66 59.1 =334.506mg(2) 計算脫氧劑無水硫酸鈉用量其反應(yīng)式為INaSO, + O. 5 INa.SO,由方程式得0232 J，即亞硫酸鈉的用量可以由下式計算2Na2SO42528g=(1.11.5)G 8，其中(1.11.5)為安全系數(shù)，通常取1.5，貝Ug =1.5

4、0 8 =1.5 334.506 8 = 4014.072mg = 4.014g(3) 計算催化劑用量。所用催化劑濃度為0.1mg/L,則加入催化劑量為0.1 59.1=5.91mg。(4) 將所得的脫氧劑與催化劑加入曝氣筒內(nèi)充分混合后，反應(yīng)10min左右 測DO值。(5) 當水樣脫氧至零后，開始正常曝氣，計時每隔1、2、3等分鐘取樣一 次，在現(xiàn)場測定DO值，直至水中溶解氧值不再增長，飽和溶解氧為12.62mg/L 300污泥膨脹。正常情況下，城市污水在100-150 間。三、實驗設(shè)備及儀器(1) 實驗用模型(2) 烘箱(1臺)(3) 秒表、量筒(100ml)、濾紙、漏斗、三角瓶、移液管、稱量

5、瓶、干燥器(4) 測懸浮物儀器(5) 可選用污泥離心濃縮機四、實驗用試劑（1）水樣（生活污水或自行配制）五、實驗步驟（1）將活性污泥濃縮脫水后去除上清液。（2）量取一定量的濃縮污泥放入大燒杯中。（3）用虹吸管準備取出100ml混合液注入100ml量筒內(nèi)，當液面到100ml刻度 時開始計時，并觀察沉淀過程，當時間為 1min，3min，5min， 10min， 15min， 20min，30min時分別記下污泥容積。（4）沉淀30min時的污泥容積即為污泥沉降比。（5）將經(jīng)30min沉淀后的污泥和上清夜用定量濾紙過濾，測污泥濃度。（6）將以上測得數(shù)據(jù)記入表2。六、數(shù)據(jù)記錄及整理表2沉降性能實驗數(shù)

6、據(jù)時間/mi筒內(nèi)污泥所占體積/ml9524.518.516.114.013.012.2MLSS124.96g/LSV(ml/L)950245185161140130122SVI(ml/g)7.601.961.481.291.121.040.98（1）測定污泥沉降比SV值。填入上表（2）計算污泥容積指數(shù)SVI值。填入上表（3）以污泥容積為縱坐標，以時間為橫坐標，繪制污泥容積隨時間變化曲線污湄界面下的容積隨時間的變化10013510t/min系列丄七、思考題1分析影響活性污泥吸附性能的因素。答：活性污泥的性能指標包括：混合液懸浮固體 （MLSS），污泥沉降比（SV）， 污

7、泥指數(shù)污泥體積指數(shù)（SVI ），污泥密度指數(shù)（SDI）。影響活性污泥性能的環(huán)境因素：溶解氧溶解氧濃度以不低于2mg/L為宜（24mg/L）。水溫一一維持在1525攝氏度，低于5攝氏度微生物生長緩慢。營養(yǎng)料一一在培養(yǎng)微生物時，可按菌體的主要成分比例供給營養(yǎng)。微生物賴以生活的主要外界營養(yǎng)為碳和氮，此外，還需要微量的鉀，鎂，鐵，維生素等。碳源-異氧菌利用有機碳源，自氧菌利用無機碳源。氮源-無機氮（NH3及NH4+）和有機氮（尿素，氨基酸，蛋白質(zhì)等）。 一般比例關(guān)系：BOD : N : P=100： 5： 1 好氧生物處理：BOD5=500 1000mg/l有毒物質(zhì)主要毒物有重金屬離子（如鋅，銅，鎳，

8、鉛，鉻等）和一些非金屬化合物（如 酚，醛，氰化物，硫化物等）。2發(fā)育良好地污泥具有哪些特征？答：首先，污泥的顏色為棕褐色，沉降性能良好。SVI值保持在70100,沒有污泥膨脹發(fā)生。MLSS值一般在24g/L。3污泥容積指數(shù)與污泥沉降比區(qū)別于聯(lián)系。答：區(qū)別：容積指數(shù)表示單位質(zhì)量的干污泥所占有的體積數(shù)。沉降比表示沉降30min后，污泥占總混合液體積的百分數(shù)。聯(lián)系：SVI=SV/MLSS。兩者都是評價污泥性能的指標。4分析活性好的污泥的沉降過程有何特征。答：性能好的污泥，沉降的速度和效率高。自由沉降的速度快，混合液很快就 分層。絮凝沉淀時，絮凝體顆粒較大，粒度均勻，下降速度快。下層開始成層 沉淀和壓

9、縮沉淀的時間短，最后的污泥體積指數(shù) SVI較小，污泥較緊密。實驗四不含好氧微生物的污水曝氣充氧修正系數(shù) a、B值的測定一、實驗目的(1) 了解a B的意義。(2) 掌握非耗氧微生物污水 a， B的測定方法。二、實驗原理曝氣水的水質(zhì)對氧轉(zhuǎn)移的影響表現(xiàn)在以下兩個方面：由于待曝氣充氧的污水中含有各種各樣的雜質(zhì)，它們會對氧的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生一定的影響，所以相對于清水，污水曝氣充氧得到的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)會比清水的氧轉(zhuǎn)移系數(shù) 值低，為此引入修正系數(shù)由于污水中含有大量鹽分，它會影響氧在水中的飽和度，相對于相同條件下清水CIu 丫而言，污水中氧的飽和度 要比清水中的飽和度 低，為此引入修正系數(shù)P = Qw/Cs由此可知的測

10、定實際上就是分別測定同一曝氣設(shè)備在清水和污水中充氧的氧總 轉(zhuǎn)移系數(shù)及飽和溶解氧值。對曝氣液體內(nèi)無生物消耗物質(zhì)的清水，曝氣池的上清液等，曝氣池內(nèi)存在如下關(guān)系: dt/dt = Kr,(Cs -C)對曝氣池混合液曝氣充氧時，由于有生物耗氧物質(zhì)，池內(nèi)存在如下關(guān)系式：d7=KLaw(Cs-C)-Yx式中：一單位污泥好氧速率；x污泥濃度。實驗采用間歇非穩(wěn)態(tài)方法進行，當水樣為污水或曝氣池上清液時，在相同條件下按照IZ清水充氧實驗方法，分別進行清水與污水充氧實驗，求出清水充氧的和污水中充氧的 ，并按式、求出、值。三、實驗設(shè)備及儀器曝氣罐：有機玻璃內(nèi)徑18cm,高度H=2.2m，內(nèi)設(shè)工字形布氣管，孔徑0.75

11、mm, 熱電偶測溫計，攪拌葉片，溶解氧測定儀探頭等。儀器控制箱：裝有溶解氧測定儀轉(zhuǎn)子流量計、電壓表、溫度表、可控硅電壓調(diào)整器等；溶解氧記錄儀；小型空氣壓縮機；實驗用水樣；脫氧劑：無水亞硫酸鈉；催化劑：氯化鉆0.1mg/L四、實驗步驟及記錄1) 向曝氣筒中注入清水至 2.2m，取清水樣測得水中溶解氧值5.66mg/L，并根 據(jù)溶解氧濃度公式確定水中溶解氧量：兀 2兀 18.5 23V d H ()2.2 =0.0591m =59.1L44100G 二C Z =5.66 59.1 =334.506mg同樣，取污水水樣測得溶解氧為5.60mg/L，同理計算水中溶解氧量為330.96mg。2) 計算脫

12、氧劑無水硫酸鈉用量其反應(yīng)式為INaSO, + O. 3 、INa.SO,由方程式得0232 -，即亞硫酸鈉的用量可以由下式計算2Na2SO42528g =(1.1 1.5)G 8，其中(1.11.5)為安全系數(shù)，通常取1.5，貝U清水：g =1.5G 8=1.5 334.506 8 =4014.072mg =4.014g污水： g=3.972g(3) 計算催化劑用量。所用催化劑濃度為 0.1mg/L,則加入催化劑量為0.1 59.1 = 5.91mg。(4) 將所得的脫氧劑與催化劑分別加入兩個曝氣筒內(nèi)充分混合后，反應(yīng)10min左右測DO值。(5) 當水樣脫氧至零后，開始正常曝氣，計時每隔 1、

13、2、3等分鐘取樣一次，在現(xiàn)場測定DO值，直至水中溶解氧值不再增長，飽和溶解氧為12.62mg/L。(6) 記錄數(shù)據(jù)。六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理根據(jù)公式計算不同時刻In的值，并將計算數(shù)據(jù)填入下表，以InCs 5為縱坐標，t為橫坐標繪制直線，通過圖解計算斜率方法，求出KLa值清水曝氣充氧實驗計算數(shù)據(jù)t/minG(mg/L)In CCcs q10.430.03529.361.3542.511.562.477312.223.4523.512.434.196412.494.576512.545.061612.48/污水曝氣充氧實驗計算數(shù)據(jù)t/minCt(mg/L).Cs CoInCs ct15.030.59

14、1.56.870.962.07.041.012.57.061.013.07.451.123.57.881.254.07.971.284.58.891.655.09.752.205.59.852.296.010.93/ln(Cs-C0/Cs_Ct)0.1703X+ 0 3991-B-ln(Cs-CO/Cs-Ct)線性(ln(Cs-CO/Cs-Ct)由折線圖可以看出，KLa/2.303=0.1703, a =0.39 h-1。所以，a =K_a/KLa=0.25B =G/Cs=10.93/12.48=087七、思考題1. 簡述a、B的含義。答：由于待曝氣充氧的污水中含有各種各樣雜質(zhì)，如表面活性劑、

15、油脂、懸浮 固體等，它們會對氧的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生一定影響，特別是在兩活性物質(zhì)這類兩親分子 會集結(jié)在氣、液接觸面上，阻礙氧的擴散。相對于清水，污水曝氣充氧得到的 氧轉(zhuǎn)移系數(shù)K La會比清水中的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa低，為此引入修正系數(shù)a = K La/ KLa；該式是在相同的設(shè)備中，在相同條件下數(shù)值比較。另外，由于污水中含有大量鹽分，它會影響氧在水中的飽和度，相對于相同條件的清水而言，污水中氧的飽和度Cs要比清水中的氧飽和度 Cs低，為此引入B = Cs / Cs;轉(zhuǎn)移速度由下式表示：dc/dt=KLa（Cs-Cs）（式中符號同上）2. a、B各受什么影響？為什么？1）溫度對a值的影響，水溫對曝氣充氧的影響，已有定論。水溫增加，水中飽 和溶解氧雖有所降低，但是由于微生物分解速率加快、液體粘滯度減小、分