環(huán)境工程專業(yè)實驗講義(終版)

1、環(huán) 境 工 程 專 業(yè) 實 驗 講 義吉林化工學院環(huán)境與生物工程學院環(huán)境工程系目 錄第一部分水污染控制工程實驗實驗一、廢水中顆粒物的自由沉降1實驗二、混凝實驗5實驗三、壓力溶氣氣浮實驗7實驗四、曝氣設(shè)備充氧能力的測定9實驗五、活性污泥法處理有機廢水12實驗六、活性污泥性質(zhì)的測定14實驗七、吸附法處理含酚廢水16實驗八、廢水可生化性實驗18實驗九、SBR法計算機自動控制系統(tǒng) 21實驗十、污泥比阻試驗23實驗十一、聚醚砜微濾膜動力學參數(shù)的測定26實驗十二、無機納濾膜動力學參數(shù)的測定29實驗十三、超濾中水回用實驗32第二部分大氣污染控制工程實驗實驗一、旋風除塵器性能測定34實驗二、旋風除塵器對不同顆

2、粒物的去除效率測定38實驗三、袋式除塵器性能測定41實驗四 利用袋式除塵器測定不同粉塵除塵效率 45實驗五、校園鍋爐房除塵過程演示49實驗六、氣態(tài)污染物去除效率實驗51實 驗 守 則1、 生進入實驗室做實驗以前，必須詳細閱讀實驗講義，明確為什么要做和如何做此項實驗。指導教師在做實驗前提問，了解學生的準備情況，檢查實驗預習報告。2、 生使用貴重儀器之前，必須先熟悉該儀器的性能和操作方法，并得到指導教師的許可，才能動用。3、 玻璃制品必須小心輕拿輕放，以防打碎。4、 祥瓶及試劑瓶應貼好標簽，并編號，以防弄錯。5、 用化學試劑時必須小心謹慎，從標定好的瓶中取出試劑后不準再倒回。使用強酸強堿應帶手套，

3、防護眼鏡和圍裙。禁止將水倒人強酸中，防止爆炸。6、 生做完實驗后，應將所用試劑瓶和設(shè)備擦洗干凈。并把實驗臺上、水、電、氣開關(guān)關(guān)上，經(jīng)指導教師檢查后可以離開實驗室。7、 愛護實驗室的每一件物品，不要隨意挪動、挪用，要節(jié)約使用藥品，如不慎損壞實驗室的物品，應向指導教師報告并登記，酌情處理。8、 實驗室，不準吸煙，玩鬧。61 / 64文檔可自由編輯打印實驗一 廢水中顆粒物的自由沉降一、實驗目的本實驗采用測定沉淀柱底部不同歷時累計沉泥量方法，找出去除率與沉速的關(guān)系。通過本實驗希望達到下述目的：1.初步了解用累計沉泥量方法計算顆粒物雜質(zhì)去除率的原理和基本實驗方法。2.比較該方法與累計曲線(或重深分析曲線

4、)法的共同特點。3.加深理解沉淀的基本概念和顆粒物的沉降規(guī)律。二、實驗原理若在一水深為B的沉淀柱內(nèi)進行自由沉淀實驗(圖1-1)，實驗開始時，沉淀時間為零，水樣中懸浮物濃度為C0（mg/L），此時沉淀去除率為零，當沉淀時間為t1時，能夠從水面到達和通過取樣口斷面的顆粒沉速為u01=H/t1，而分布在hi高度內(nèi)沉速小于u01的顆粒也能通過取樣口斷面，但分布在hi高度以上的沉速小于u01的顆粒又平移到hi高度內(nèi)，所以在t1時取樣所測得的懸浮物中不含有沉速大于、等于u01的顆粒。令t1時取樣濃度為C1，得到小于沉速u01的懸浮物濃度為C1。C1/C0是沉速小于u01的懸浮物占所有懸浮物的比例。令C1/

5、C0 =P01，便可依次得到u02，P02，u03，P03，把u0，P0繪成曲線就得到了不同沉速的累積曲線。利用u0與P0的關(guān)系曲線可以求出不同臨界沉速的總?cè)コ?。按照這樣的實驗方法，取樣時應該取到沉淀柱整個斷面，否則若只取到靠近取樣口周圍的部分水樣，誤差較大，同時繪制的u0與P0的關(guān)系曲線應有盡量多的點，無疑這是一種非常麻煩且精度不高的方法。取樣口取樣口ui hi HH圖1-1 累計曲線法自由沉淀示意圖圖1-2 累積沉泥量法自由沉淀示意圖如果把取樣口移到底部(圖1-2)，直接測定累計沉泥量Wt，則是計算總?cè)コ实妮^好方法。例如，取t1=10分鐘，測得底部累計沉泥量W1，而W1與水祥中懸浮物含

6、量W0之比就是臨界沉速為u01=H/t1時的總?cè)コ省＿@樣，這種方法也適用于凝聚沉淀，它避免了重深分析法中比較繁瑣的測定，作圖，計算等過程。累計沉泥量測定法的具體計算分析如下。假定沉降顆粒具有同一形狀和密度，由此得出兩個關(guān)系式：顆粒沉速us與顆粒重量m的函數(shù)關(guān)系式：顆粒沉速us與顆粒數(shù)目n的函數(shù)關(guān)系式：式中,是系數(shù),與顆粒形狀、密度,水的粘滯性等因素有關(guān),其中大于1。由以上二式可得出水樣中原始懸浮物濃度C0（11）水中等于、大于沉速uS，的顆粒濃度為（12）令 ， 則：(13)那么水中所有小于流速uS的顆粒濃度為，則：（14）（15）經(jīng)過沉淀t時間，沉淀柱內(nèi)殘余的懸浮物含量有多少呢？應首先求出

7、經(jīng)沉淀t時間，沉淀柱內(nèi)全部沉淀的顆粒量(即沉泥量)Wt值。設(shè)沉淀柱半徑為r，高為H，u0=H/t為臨界沉速。上式第二項中，（16）因為 ， ，則：（17）式中：沉淀柱中原有懸浮物質(zhì)量（g）；經(jīng)過沉淀t時間后沉淀柱中剩余懸浮物質(zhì)量（g）。剩余懸浮物量與起始懸浮物量之比稱為t時間未去除的比例Pt，于是得到：（18）這樣，由式（1-5）或（1-8）均可求出A，B值。對于累計沉泥量測定去除率用式（1-8）較為合適?？衫貌煌腜t值求出A、B值，也可用式（1-8）變換變量，得：令 ， ， ，即得直線方程y=a+Bx，用一元線性回歸做直線后便可求得a、B并求得A值。沉淀柱總?cè)コ视嬎闶綖镋=1-Pt。1

8、213456三、實驗裝置與設(shè)備(一)、裝置圖1.高位水箱2.攪拌機3.沉淀柱4.取樣5.溢流管6.進水閥門(二)、設(shè)備1. 高位水箱、鐵管、沉淀柱、橡膠管；2. 電熱干燥箱、分析天平、真空抽濾裝置；3. 量筒、燒杯、卷尺、定量濾紙。四、實驗步驟，本實驗采用測定沉淀柱底部不同歷時得沉泥量方法，沉泥量累計值也是累計沉淀時間得懸浮物去除率，它與沉淀柱內(nèi)原水的懸浮物含量之比、就是在累計沉淀時間內(nèi)懸浮物總?cè)コ省＞唧w步驟如下：1. 在高位水箱中裝滿配好的水樣；2. 開啟沉淀柱進水閥門，進水過程中取1O0mL水樣抽濾，烘干稱重，測定原水中懸物含量，記錄；3. 沉淀柱充滿水樣后，關(guān)閉進水閥門即記錄沉淀開始時

9、間；4. 經(jīng)過5、10、20、30、40、50、60分鐘分別在錐底取樣口取樣一次，每次取水樣50至100mL，以把底泥全部排出為宜，然后把水樣抽濾烘干稱重，記錄。注意事項，1. 開啟底部取樣口閥門時，開啟度不宜過大，只要能在短時間里把沉泥排出即可；2. 每次取樣前測量水面高度H，記入表1-1中；3. 如果原水樣懸浮物含量較低時，應把取樣時間延長；4. 濾紙須先恒重，水樣抽濾烘干后，總重減去紙重即沉泥量。五、實驗結(jié)果整理1、把實驗數(shù)據(jù)記錄填入表1-1；2、根據(jù)表1-1實驗數(shù)據(jù)進行整理記算，結(jié)果填入表1-2；3、利用表1-2數(shù)據(jù)和式(1-8)求出沉淀去除率表達式：4、上機計算線性回歸方程，y=ax

10、+b求a、b相關(guān)系數(shù)。沉淀柱內(nèi)徑d=90mm 原水中懸浮物含量C0= mg/L表1-1實驗數(shù)據(jù)記錄表序號沉淀時間t（min）沉淀高度H（cm）取樣體積V（mL）取樣沉泥量（Wt）干重（g）1234567沉淀柱水樣體積10升 ；原水樣中懸浮物重量（干重）W0= g表1-2 自由沉淀實驗計算表序號累計沉淀時間（min）平均沉淀高度H（cm）平均臨界沉速（cm/min）累計沉泥量（干重）（g）去除率（%）123六、實驗結(jié)果討論1. 累計沉泥量實驗方法測得懸浮物去除率有什么問題?如何改進？2. 實驗測得去除率E與數(shù)學計算比較誤差為多少?誤差原因何在?3. 累計沉泥量方法與累計曲線法相比有何優(yōu)缺點?實驗

11、二 混 凝 實 驗一、實驗目的1. 求出混凝過程的最優(yōu)加藥量。2. 求出混凝過程的最優(yōu)pH值。二、混凝原理混凝過程一般有下面幾個作用，雙電層壓縮、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等。其最后目的是產(chǎn)生一中種結(jié)實而又比重大的礬花。這種礬花的產(chǎn)生與下列許多因素有關(guān):(1)原水中懸浮顆粒的種類、粒度和濃度；(2)原水中離子的成分和濃度；(3)混凝劑的種類和用量；(4)混凝過程中的PH值；(5)混凝過程中的水溫；(6)混凝過程中各種藥劑投入的順序；(7)混凝過程中攪拌的強度和時間。由于混凝過程的復雜關(guān)系，對于某一種水質(zhì)采用什么混凝劑和加多少藥劑，都只能靠實驗決定。三、實驗設(shè)備與材料1. 多聯(lián)攪拌儀，濁度

12、計，溫度計，PH試紙；2. 燒杯，容量瓶，移液管，水桶；3. 廢水水樣，混凝劑。四、實驗步驟實驗設(shè)備一般利用多聯(lián)混凝試驗攪拌器。攪拌葉片有四組的，也有六組的，但四組更適合于用0.618優(yōu)選法定加藥量，攪拌的葉片一般為6x4厘米，葉片的旋轉(zhuǎn)攪拌速度可以在25160轉(zhuǎn)/分內(nèi)變化，試驗用燒杯裝一定容積的水樣并將葉片放在水中的適當位置。將時間設(shè)定I定為4分鐘，時間設(shè)定為10分鐘。然后按100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速開始攪拌，攪拌3分鐘后，同時向四個燒杯內(nèi)投入混凝劑，每個杯子內(nèi)投不同加藥量，從投藥時算起攪拌一分鐘，這是模擬生產(chǎn)過程中的混合過程；自動切換后，將轉(zhuǎn)速調(diào)整為20轉(zhuǎn)/分，共攪拌10分鐘，這是模擬生產(chǎn)過程中的

13、反應過程。停止攪拌后，把葉片從燒杯內(nèi)提升出來，讓加藥攪拌后的水樣靜止沉淀10分鐘。在實驗過程要進行必要的水質(zhì)分析和觀察，最后做出每一燒杯的混凝沉淀效果的總評價，得出一個效果最好的加藥量。五、0.618法優(yōu)選加藥量及混凝劑的配制按四個燒杯試驗，先定出每個燒杯中的加藥量:以a、x1、x2、b表示，a和b代表最小和最大的加藥量，根據(jù)經(jīng)驗先定下來a和b的值大小，按a、b范圍把最優(yōu)加藥量包括在內(nèi)來考慮，加藥的效果可以看成是加藥量的單峰函數(shù)，最優(yōu)加藥量可按0.618的優(yōu)選法來選擇，x1和x2的計算公式如下:x2=a+0·618（b-a）x1=a+b-x2一般經(jīng)驗上確定最優(yōu)加藥量在1060mg/L

14、，則:x2=10+0.618(60-10)=40.9mg/Lx1=10+60-40.9=29.1mg/L即取a、x1、x2、b分別為10、30、40、60mg/L。用1%的混凝劑配制成1O、30、40、60mg/L反應濃度的水樣，將0.5mL1%的混凝劑加入500mL廢水中得到10mg/L的反應濃度的水樣，同樣加1.5mL、2mL、3mL混凝劑即為30、40、60毫克/升的水樣。六、注意事項1. 每個燒杯內(nèi)所裝的水樣水質(zhì)應完全一樣，包括它們的溫度、濁度，色度等，這樣才能做到試驗結(jié)果是在相同的基礎(chǔ)上進行比較。2. 應該在攪拌器開動穩(wěn)定后再加藥。3. 應該做到全部燒杯都在同一時間加藥。七、記錄舉例

15、八、思考題1. 在實驗過程中為什么要調(diào)整轉(zhuǎn)速?2. 為什么混合過程時間短而反應過程時間長?3. 若想進一步再找出最優(yōu)加藥量應該怎么辦?實驗三 壓力溶氣氣浮實驗一、實驗目的在水處理工藝中，氣浮法是進行固液分離的一種方法，它常被用來分離密度小于或接近于1、難以用重力自然沉降法去除的懸浮顆粒，有時還用以去除溶解性污染物。由于懸浮顆粒的性質(zhì)和濃度、微氣泡的數(shù)量和直徑等多種因素都對氣浮效率有影響，因此，氣浮處理系統(tǒng)的設(shè)計運行叁數(shù)常要通過試驗確定。通過本實驗希望達到以下目的:1.了解和掌握壓力溶氣氣浮方法的原理及其工藝流程；2.掌握氣浮法設(shè)計參數(shù)“釋氣量”的測定方法及整個實驗的操作技術(shù)。二、實驗原理壓力溶

16、氣氣浮法的工藝流程包括全部廢水加壓溶氣氣浮、部分廢水加壓溶氣氣浮、部分處理后廢水回流加壓溶氣氣浮三種形式，目前以部分回流式應用最廣。進行氣浮時，用水泵將水抽送到壓力為24個大氣壓的溶氣罐中，同時注入加壓空氣?？諝庠诠迌?nèi)溶解于加壓的污水中，然后使溶氣水通過減壓閥進入氣浮池，此時由于壓力突然降低，溶解于污水中的空氣便以微氣泡的形式從水中釋放出來。微細的氣泡在上升的過程中附著于懸浮顆粒上，使顆粒密度減小，上浮到氣浮池表面與液體分離。影響加壓溶氣氣浮的因素很多，其中溶解空氣量的多少，釋放的氣泡直徑大小，是重要的影響因素。空氣的加壓溶解過程服從亨利定律，但是由于溶氣罐形式的不同，其過程也有所不同。此外，

17、由于減壓裝置的不同，溶解氣體釋放的數(shù)量、氣泡直徑的大小也不同。因此進行釋氣量測定實驗對溶氣系統(tǒng)、釋氣系統(tǒng)的設(shè)計、運行均具有重要意義。三、實驗設(shè)備與裝置1. 空氣壓縮機，溶氣罐，加壓泵，管道，閥門，釋放器，壓力表，水槽；2. 釋氣量測定裝置（如圖）。水槽水泵空壓機溶氣罐釋放器進水閥分流閥入流閥釋氣瓶三通量氣管水位調(diào)節(jié)瓶四、實驗步驟1. 啟動空氣壓縮機，啟動水泵將自來水打入溶氣罐。2. 開啟溶氣罐進氣閥門，使壓縮空氣進入溶氣罐，待罐內(nèi)壓力達到預定值時(一般為0.30.4MPa)，調(diào)整放空閥門穩(wěn)定充氣10分鐘，使罐內(nèi)水中溶解空氣達到飽和。3. 打開量氣管的三通，使之與外界及釋氣瓶相通，注入清水至釋氣

18、瓶的計量刻度；向水位調(diào)節(jié)瓶內(nèi)注水，將量氣管內(nèi)液位調(diào)至零刻度。4. 打開進水閥(釋放器)和分流閥，使加壓溶氣水從分流口流出，在確認流出的加壓溶氣水正常后，開入流閥，關(guān)分流閥，使加壓溶氣水進入釋氣瓶內(nèi)。5. 當釋氣瓶內(nèi)增加300mL左右水后，關(guān)閉進水閥和入流閥，快速關(guān)閉三通，使釋氣瓶與量氣管連通，輕輕搖晃釋氣瓶，使加壓溶氣水中能釋放出的氣體全都從水中分離出來。6. 關(guān)閉量氣管的三通，使釋氣瓶只與外界通，上下移動水位調(diào)節(jié)瓶，使調(diào)節(jié)瓶中的液位與量氣管中的液位處于同一水平線上，此時記錄的氣體增加量即排入釋氣瓶中加壓溶氣水的釋氣量。7. 放出釋氣瓶中的水至計量刻度，準確計量排出水的體積。8. 重復上述實驗

19、3次。9. 記錄各實驗數(shù)據(jù)，并計算溶氣效率：=（釋氣量/理論釋氣量）×100%五、實驗數(shù)據(jù)記錄:內(nèi)容序號加壓溶氣水釋氣壓力（Mpa）體積（L）水溫（）理論釋氣量（mL/L）釋氣量（mL）溶氣效率（%）1234注:上表中理論釋氣量：V=KT×P （mL/L）釋氣量：V1=KT×P×W （mL）式中:P空氣所受的壓力，MPa(表)；KT亨利系數(shù)，見下表；W加壓溶氣水的體積，(L)。不同溫度時的KT值溫度（）01020304050亨利系數(shù)0.0380.0290.0240.0210.0180.016六、問題討論1. 試述工作壓力對溶氣效率的影響。2. 影響加壓溶

20、氣氣浮的因素有哪些?3. 氣浮法和沉淀法有什么相同之處，有什么不同之處?實驗四 曝氣設(shè)備充氧能力的測定一、實驗目的活性污泥法處理過程中曝氣設(shè)備的作用是使空氣、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥處于懸浮狀態(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之一。因此，需要通過實驗測定氧的總傳遞系數(shù)，評價曝氣設(shè)備的供氧能力。本實驗希望達到下述目的:1.掌握測定曝氣設(shè)備的氧總傳遞系數(shù)和充氧能力的方法。2.了解該測試方法和數(shù)據(jù)整理方法的特點。二、實驗原理評價曝氣設(shè)備充氧能力的試驗方法有兩種:(1)不穩(wěn)定狀態(tài)下進行試

21、驗，即試驗過程水中溶解氧濃度是變化的，由零增到飽和濃度；(2)穩(wěn)定狀態(tài)下的試驗,即試驗過程水中溶解氧濃度保持不變。試驗可以用清水或在生產(chǎn)運行條件下進行。下面就方法(1)加以介紹其原理。(一)不穩(wěn)定狀態(tài)下進行試驗自來水用亞硫酸鈉(或氮氣)進行脫氧，使水中溶解氧降到零，然后再曝氣，直至溶解氧升高到接近飽和水平，假定這個過程中液體是完全混合的。符合一級動力學反應,水中溶解氧的變化可以表示為:式中: 氧轉(zhuǎn)移速率(mg/L·h)；氧的總傳遞系數(shù)(h-1)；試驗條件下自來水的溶解氧飽和度(mg/L)；C相應于某一時刻t的溶解氧濃度(mg/L)。將式積分得: 常數(shù) 式表明，通過試驗測得CS和相應于

22、每一時刻t的溶解氧C值后，繪制出ln(CS-C)與t的關(guān)系曲線，其斜率即，見圖1。另一種方法是先作C與t關(guān)系曲線，再作對應于不同C值的切線得到相應的dC/dt，最后作dC/dt與C的關(guān)系曲線，求得，見圖2、3。由于溶解氧飽和濃度、溫度、污水性質(zhì)和攪動程度等因素都影響氧的傳遞速率，在實際應用中為了便于比較，須進行壓力和溫度校正。把非標準條侍下的轉(zhuǎn)換成標準條件下的(2O、760mmHg)，通常采用以下的公式計算: 式中: T試驗時的水溫()；水溫為T時測得的總傳遞系數(shù)(h-1)；水溫為2O時的總傳遞系數(shù)(h-1)。飽和溶解氧值最好用實測值，即曝氣池內(nèi)的溶解氧達到穩(wěn)定時的數(shù)值。ln(CS-C) (m

23、g/L)t (min)圖1.(CS-C)與t關(guān)系曲線(半對數(shù)坐標)C (mg/L)t (min)圖2 .c與t關(guān)系曲線dC/dt (mg/L.min)C (mg/L)圖3.dC/dt與C關(guān)系曲線(二)充氧能力充氧能力可以用表示為:也可以表示為: V曝氣池體積(m3或L)；QC充氧能力(gO2/h)；標準條件下氧的飽和度(mg/L)，。三、實驗裝置與設(shè)備1.電動機，泵形葉輪，溶解氧測定儀，水槽，秒表，卷尺；123452.裝置圖1.水槽2.葉輪3.電機4.探頭5.溶解氧測定儀四、實驗步驟1.水槽內(nèi)注入自來水，測量水深及水槽表面積，計算出水的有效體積V（L）。2.接通電源，使葉輪快速旋轉(zhuǎn)，對水進行充

24、分曝氣，測定試驗條件下自來水的溶解氧飽和度CS和水溫。3.計算CoCl2和Na2SO3的需要量，Na2SO3是脫氧劑，CoCl2是催化劑。催化劑氯化鈷的投加量W，(mg或g)：Na2S03的投加量W應為理論值的150200%：W=V·CS·7.9×(150200%)WNa2SO3的實際投加量(kg或g)；V曝氣池體積(m3或L)。4.將Na2SO3和CoCl2溶解后直接加入水槽，減慢葉輪轉(zhuǎn)速,使藥品迅速擴散,進行脫氧。5.待溶解氧降到零或接近零時，升高葉輪轉(zhuǎn)速，對水中曝氣充氧，并定時測定水槽中溶解氧濃度，直到溶解氧達飽和值時結(jié)束實驗。注意事項：1.葉輪的轉(zhuǎn)速通過調(diào)

25、節(jié)變壓器的電壓控制；2.對水中曝氣充氧時，要保證葉輪的轉(zhuǎn)速恒定；3.記錄水的復氧過程時，開始的時間間隔應很短(10秒左右)，隨時間的延續(xù)，記錄間隔可以相應延長(30秒、1分鐘)。五、實驗結(jié)果整理1.記錄基本參數(shù):曝氣池（水槽）體積V= L；水溫T= ；室溫 ；實驗條件下自來水的CS= mg/L；CoCl2投加量 (mg)； Na2SO3投加量 (g)。2.記錄不穩(wěn)定狀態(tài)下充氧試驗測得的溶解氧值,并進行整理。表1 溶解氧隨時間變化的數(shù)據(jù)記錄與整理t(s)C(mg/L)CS-C(mg/L)t(s)C(mg/L)CS-C(mg/L)t(s)C(mg/L)CS-C(mg/L)3.以溶解氧濃度C為縱坐標

26、，時間t為橫坐標，用上表數(shù)據(jù)描點作C與t關(guān)系曲線。4.根據(jù)C與t實驗曲線計算相應于不同C值的dC/dt記錄于下表。C (mg/L)dC/dt(mg/(L·s)5.分別以ln(CS-C)和dC/dt為縱坐標，分別以時間t和C為橫坐標，繪制出二條曲線。6.計算和充氧能力Qc。六、實驗結(jié)果與討論。1.氧的傳遞速率受哪些因素影響？2.比較兩種數(shù)據(jù)整理方法，哪一種誤差小些？3.CS值偏大或偏小對實驗結(jié)果的影響如何?實驗五 活性污泥法處理有機廢水一、實驗目的1. 通過實驗加深對活性污泥法的理解和認識；2. 通過實驗了解活性污泥法的操作指標及監(jiān)測方法。二、實驗原理活性污泥法是利用人工培養(yǎng)和馴化的微

27、生物群體去分解氧化廢水中可生物降解的有機物，通過生物化學反應，改變這些有機物的性質(zhì)，再把它們從污水中分離出來，從而使污水得到凈化的方法。所謂活性污泥，是微生物群體及它們所吸附的有機物質(zhì)和無機物質(zhì)的總稱。微生物以細菌為主，包括真菌、藻類，原生動物及后生動物等。細菌是凈化功能的主體。污水中的溶解性有機物，是透過細胞膜而被細菌吸收的；固體和膠體狀態(tài)的有機物是先由細菌分泌的酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細胞而被細菌利用的。有機物在有氧條件下，通過好氧微生物的代謝作用被分解氧化，從不穩(wěn)定需要耗氧的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為不再需要耗氧的狀態(tài)，最終生成CO2和水。按照代謝產(chǎn)物，微生物的代謝作用分成:合成代謝和分解代謝兩部分。

28、微生物以廢水中的有機物為底物，將一部分合成新細胞，而另一部分氧化分解以獲得能量，與此同時，一部分微生物細胞物質(zhì)自身也在氧化分解供應能量，叫做微生物的內(nèi)源呼吸作用，它在有機物接近耗盡時，成為微生物獲取能量的重要方式。這一系列生物化學反應，可用物料平衡關(guān)系圖表示:基質(zhì)（廢水中的有機物）+ O2合成新細胞內(nèi)源呼吸最終產(chǎn)物CO2、H2O、NH3等非生物降解性產(chǎn)物最終產(chǎn)物CO2、H2O、NH3等基質(zhì)氧化產(chǎn)生能量三、實驗設(shè)備與材料1. 空氣泵、真空泵、烘箱、水槽、恒溫水浴鍋；2. 分析天平，全玻璃回流裝置。四、實驗裝置氣泵空氣流量計本實驗采用活性污泥法處理有機廢水的模擬裝置，見下圖。五、實驗步驟1.從污水

29、廠取回性能良好的活性污泥，測定溫度。將污泥裝入水槽中，并調(diào)節(jié)溫度與污泥溫度一致。打開氣泵，進行悶曝12小時。2.停止曝氣，使污泥自由沉降至液面高度的1/2以下，吸出上清液。3.測定所取原污水的COD值，然后污水加入水槽內(nèi)，至原液面高度，同時開始曝氣。4.用100mL量筒取100mL水槽內(nèi)混合液，靜止30分鐘測污泥沉降比SV30，記錄。5.將測完SV30的量筒內(nèi)的污泥抽濾，烘干2小時，測污泥濃度X，根據(jù)所測數(shù)值，計算污泥容積指數(shù)SVI。 6.每隔四十分鐘（或一小時）從取樣口取樣，靜止1.5h，吸出上清液，測定出水的COD濃度，得到一系列tiCi。注意事項:1.水槽內(nèi)混合液的溫度須保持基本穩(wěn)定，變

30、化幅度不得超過1/h。2.水槽內(nèi)混合液中的營養(yǎng)配比要保持在C:N:P=100:5:1。六、實驗結(jié)果整理 污泥性能指標測定結(jié)果如表1所示。表1 實驗數(shù)據(jù)記錄與整理項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)處理水量（L）COD進水（mg/L）水溫（）pH值SV30X（mg/L）SVI容積負荷*去除負荷* *：利用本組實驗實際所測出水濃度來計算。隨著曝氣時間，出水COD以及COD去除率整理在表2中，繪制出水COD以及COD去除率隨時間的變化曲線。表2 實驗數(shù)據(jù)記錄與整理曝氣時間（min）COD出水（mg/L）COD去除率（%） 數(shù)據(jù)分析：從上圖可以看出出水COD隨曝氣時間逐漸減小，COD去除率逐漸增加，當曝氣時間180分鐘后

31、，COD去除率趨于穩(wěn)定，說明可生化有機物基本已去除完畢。七、問題討論1.SVI的正常值在什么范圍內(nèi)，其值不同表示污泥性能如何？2.容積負荷、污泥負荷是怎樣定義的?3.曝氣槽混合液中營養(yǎng)比為多少?比例失調(diào)會有什么后果?4結(jié)合本實驗結(jié)果，討論該曝氣槽中的活性污泥性能如何？實驗六 活性污泥性質(zhì)的測定一、實驗目的（1）加深對活性污泥性能、特別是污泥活性的理解。（2）掌握幾項污泥性質(zhì)的測定方法。（3）掌握水分快速測定儀的使用。二、實驗原理活性污泥是人工培養(yǎng)的生物絮凝體，它是由好氧生物及其吸附的有機物組成的?；钚晕勰嗑哂形胶头纸馑杏袡C物質(zhì)（也有些可利用無機物質(zhì)）的能力，顯示出生物化學活性。在生物處理廢

32、水的設(shè)備運轉(zhuǎn)管理中，除用顯微鏡觀察外，下面幾項污泥性質(zhì)是經(jīng)常要測定的。這些指標反映了污泥的活性，它們與剩余污泥排放量及處理效果等都有密切關(guān)系。三、實驗設(shè)備與試劑（1）水分快速測定儀1臺；（2）真空過濾裝置1套；（3）秒表1塊；（4）分析天平1臺；（5）馬弗爐1臺；（6）坩堝數(shù)個；（7）定量濾紙數(shù)張；（8）100mL量筒4個；（9）500mL燒杯2個；（10）玻璃棒2根；（11）烘箱1臺。四、實驗步驟（1）污泥沉降比SV(%)：它是指曝氣池中取混合均勻 泥水混合液100mL置于100mL量筒中，靜置30min后，觀察沉降的污泥占整個混合液的比例，記下結(jié)果（表8-1）。（2）污泥濃度MLSS：就是

33、單位體積的曝氣池混合液中所含污泥的干重，實際上是指混合液懸浮固體的數(shù)量，單位為g/L。測定方法a.將濾紙放在105烘箱或水分快速測定儀中干燥至恒重，稱量并記錄（W1）（見表8-1）。b.將該濾紙剪好平鋪在布氏漏斗上（剪掉的部分濾紙不要丟掉）。c.將測定過沉降比的100mL量筒內(nèi)的污泥全部倒入漏斗，過濾（用水沖凈量筒，并將水也倒入漏斗）。d.將載有污泥的濾紙移入烘箱（105）或快速水分測定儀中烘干恒重，稱量并記錄（W2）。計算：污泥濃度（g/L）=(濾紙質(zhì)量+污泥干重)濾紙質(zhì)量10（3）污泥指數(shù)SVI 污泥指數(shù)全稱污泥容積指數(shù)，是指曝氣池混合液經(jīng)30min靜沉后1g干污泥所占容積（單位為mL/g

34、）。計算式如下： SVI=SVI值能反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉降性能。一般在100左右為好。（4）污泥灰分和揮發(fā)性污泥濃度MLVSS 揮發(fā)性污泥就是揮發(fā)性懸浮固體，它包括微生物和有機物，干污泥經(jīng)燃燒后（600）剩下的灰分稱為污泥灰分。測定方法 先將已知恒重的磁坩堝稱量并記錄（W3）（表8-1），再將測定過污泥干重的濾紙和干污泥一并放入磁坩堝中，先在普通電爐上加熱碳化，然后放入馬弗爐內(nèi)（600）燒40min，取出放入干燥器內(nèi)冷卻，稱量（W4）。計算 污泥灰分=100% MLVSS=1000（g/L）在一般情況下，MLVSS/MLSS的比值較固定，對于生活污水處理池的活性污泥混合液

35、，其比值常在0.75左右。五、實驗結(jié)果整理MLSS=（W2W1）/V （mg/L） MLVSS=（mg/L） SVI=(ml/g)式中 W1濾紙的凈重，mg；W2濾紙及截留懸浮物固體的質(zhì)量這和，mg；V 水樣體積，L。W3坩堝質(zhì)量，mg； W4坩堝與無機物總質(zhì)量，mg。 表8-1活性污泥性能測定表序號W1/mgW2/mgW3/mgW4/mgW2-W1/mg12平均序號W4-W3/mgSV/%MLSS/(mg/L)MLVSS/(mg/L)SVI/（mg/L）12平均六、注意事項（1）測定坩堝質(zhì)量時，應將坩堝放在馬弗爐中灼燒至恒重為止。（2）由于實驗項目多，實驗前準備工作要充分，不要弄亂。（3）儀

36、器設(shè)備應按說明調(diào)整好，使誤差減小。七、思考題（1）活性污泥吸附性能指何而言，它對污水底物的去除有何影響，試舉例說明。（2）影響活性污泥吸附性能的因素有哪些？（3）活性污泥吸附性能測定的意義。實驗七 吸附法處理含酚廢水一、實驗目的1. 了解吸附法在廢水處理中的作用，2. 測定吸附等溫線。二、實驗原理活性炭吸附是目前應用較多的一種水處理手段。由于活性炭對水中大部分污染物都有較好的吸附作用，因此活性炭吸附應用于水處理時往往具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，適用于多種污水的優(yōu)點?；钚蕴课匠Ｓ脕硖幚砟承┕I(yè)污水，在有些特殊情況下也用于給水處理。吸附是物質(zhì)在相界面處，濃度自動發(fā)生變化的現(xiàn)象。也就是一種物質(zhì)以原子或分子狀

37、態(tài)附著在另一種物質(zhì)上，固體表面和液體表面一樣處在力場不平衡狀態(tài)下，表面具有過剩的能量，當它吸附吸附質(zhì)時，這種不平衡狀態(tài)得以補償，從而降低表面自由焓。因此，固體表面可以自動地吸附能降低其表面自由焓的物質(zhì)。在等溫的條件下，不同量的吸附劑具有不同的吸附量，從而測定出等溫吸附線，通常用弗蘭德利希經(jīng)驗式表示。q活性炭吸附量，即單位重量吸附劑所吸附的物質(zhì)量（g/g或mg/mg）；X吸附質(zhì)的質(zhì)量(mg)；m吸附劑（活性炭）的量（mg）；C溶液濃度(mg/L)；k、n與溶液的溫度、PH值以及吸附劑和被吸附物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。1/n值越小活性炭吸附性能越好，一般認為當1/n=0.10.5時，水中欲去除雜質(zhì)易被

38、吸附；1/n>2時難于吸附。1/n較小時多采用間歇式操作，1/n較大時最好采用連續(xù)式操作。三、實驗用品1.搖床，72-分光光度計，溫度計；2.水樣為配制的酚溶液（10mg/L）四、實驗步驟1. 在6個250mL的三角燒瓶中分別投加0、20、40、60、80、100mg活性炭；2. 分別用量筒取5OmL含酚水樣加入燒瓶中，測定水溫；3. 將6個燒杯固定在振蕩器上振蕩30分鐘(認為已達到吸附平衡)；4. 分別取燒瓶中的溶液過濾，濾液置于10mL比色管中；(濾紙不要潤濕)5. 分別向比色管中滴加5滴緩沖溶液、34滴4-氨基安替吡啉溶液、3滴鐵氰化鉀溶液，搖勻，靜止1分鐘顯色。6. 用分光計在5

39、10nm處，以蒸餾水做參比液，用1cm比色皿測濾液的吸光度。注意操作要點：1) 各水樣過濾之后，再同時滴加其它藥品；2) 按順序每加一種藥品之后，必須搖勻，再加其它藥品；3) 水樣顯色后，測吸光度時要按由淺至深的順序。4) 附標準曲線繪制：A) 配制0mg/l、2mg/l、4mg/l、6mg/l、8mg/l的標準酚溶液。B) 分別取上述酚標準溶液置于10mL比色管中，分別向比色管中滴加5滴緩沖溶液、34滴4-氨基安替吡啉溶液、3滴鐵氰化鉀溶液，搖勻，靜止1分鐘顯色。C) 用分光計在510nm處，以蒸餾水做參比液，用1cm比色皿測濾液的吸光度。7. 在標準曲線上查出相應的酚含量。標準曲線：水樣濃

40、度C2mg/L4mg/L6mg/L8mg/L吸光度A待測實驗：活性炭量0mg20mg40mg60mg80mg10mg吸光度A酚濃度C8. 畫出等溫吸附線，并以弗蘭德利希方程的形式，求出等溫吸附方程。六、數(shù)據(jù)處理m（mg）020406080100C（mg/L）logCx（mg）q（g/g）logqT（）1) 各實驗數(shù)據(jù)記錄于上表；2) 繪制qC對應的等溫吸附曲線；3) 將 兩邊取對數(shù)，得 ；記錄在上表。4) 以logqlogC做圖，經(jīng)線性回歸得一直線，求出斜率1/n和截距l(xiāng)ogk；5) 將k和1/n代回原方程，得到溫度T下的弗蘭德利希等溫吸附方程式。logqlogC1/nlogkqC（mg/L）

41、七、思考題1) 評價活性炭對苯酚的吸附能力。2) 吸附等溫線有何實際意義?3) 做等溫吸附線為什么要用粉狀炭？實驗八 廢水可生化性實驗一、實驗目的1.了解廢水可生化性判別的原理和方法。2.掌握廢水可生化性生化呼吸線法測定過程。3.掌握廢水可生化性測定的應用。二.實驗原理及方案2.1實驗原理1)廢水生化處理的機理及要素:可生化廢水生化處理主要是通過活性污泥微生物的新陳代謝作用實現(xiàn)的。活性污泥中微生物是由細菌、真菌、原生動物、后生動物等組成的生態(tài)系。細菌是這個生態(tài)系中最主要的組成部分。利用微生物對廢水中有機、有毒物質(zhì)進行吸附和氧化分解。其過程有物理化學作用和生物化學作用。污水中有機物向活性污泥表面

42、附聚。由于活性污泥為松軟的絮狀體，表面積大，有較強的吸附力，所以活性污泥能對有機物或有毒物質(zhì)進行吸附，其中可溶性有機物直接被細菌所吸附，而不溶性有機物通過細菌分泌的酸作用，將其降解為可溶性有機物后，再被細菌吸收，吸收到細菌體內(nèi)的有機物，在有氧的條件下，將其中一部分有機物進行分解代謝，即氧化分解，以獲得合成新細胞所需要的能量，并最終形成二氧化碳和水等穩(wěn)定物質(zhì)，再通過凝聚沉淀分離，使污水凈化無害。2)生化處理過程中保證微生物生命的基本要素:a)水溫保持2030最為適宜;b)pH值79:活性污泥中微生物適宜中性或偏堿性環(huán)境中;c)營養(yǎng)物質(zhì)與活性污泥的結(jié)構(gòu)、處理廢水中的有機雜質(zhì)等密切相關(guān)。除以生物需氧

43、量BOD表示的碳源外，還需要N、P和其它微量元素。2.2實驗方案1)本實驗是通過測定活性污泥的呼吸速度來考察乙醛廢水生物處理的可能性。生物對氧的消耗稱之為呼吸，通過連續(xù)測定活性污泥微生物的呼吸，即連續(xù)測定水樣中溶解氧的變化，來研究活性污泥進行生化反應的可能性。當活性污泥處于內(nèi)呼吸階段(微生物取得生命活動的能量，僅僅利用體內(nèi)貯藏的物質(zhì))，呼吸速度是恒定的，即耗氧量相對穩(wěn)定，所以耗氧量與時間成一直線關(guān)系，此直線稱為內(nèi)呼吸線。當活性污泥接觸含有有機物或污水后，由于分解水中的有機物，其耗氧速度要加快，耗氧量隨時間的變化是一條特征曲線，稱之為生化呼吸曲線。其需氧速度可以用下式表示:(do/dt)D=(d

44、o/dt)F+(do/dt)T式中: (do/dt)D -總的需氧速度;(do/dt)F -降解有機物，合成新細胞的耗氧速率;(do/to)T-微生物內(nèi)源呼吸速率。如果廢水對微生物無抑制作用，則微生物與廢水混合后，立即大量攝取有機物合成新細胞，也消耗水中的溶解氧，溶解氧的吸收量與廢水中的有機物濃度有關(guān)。開始時，間歇生物反應器有機物濃度高，微生物吸收氧的速度較快，隨著有機物的逐漸被去除，氧吸收速率也逐漸減慢，最后等于內(nèi)呼吸速率，若廢水中某一種或幾種成分對微生物的生長有毒害或抑制作用，微生物降解分解有機物的速度便會停止或減慢。因此，可以通過測定活性污泥的呼吸速度，用氧吸收的累計值與時間的關(guān)系曲線，

45、呼吸速率與時間的關(guān)系曲線來判斷廢水生物處理可能性的最大允許濃度。實驗所得:a)生化呼吸線在內(nèi)呼吸線之上，該廢水可生化處理。b)生化呼吸線在內(nèi)呼吸線之下，該廢水不可生化處理，廢水對生物有抑制作用。c)生化呼吸線與內(nèi)呼吸線重合，該廢水對生物無抑制作用。三、實驗裝置圖及所需儀器設(shè)備超級恒溫水浴、磁力攪拌器、溶解氧測定儀、秒表、燒杯、錐形瓶,，見圖1。圖1實驗裝置1磁力攪拌器2.DO探頭3.三角瓶4.DO測定儀1324四、實驗步驟:1、從吉化污水處理廠取曝氣池活性污泥曝氣培養(yǎng)。2、配制廢水:乙醛廢水的來源為吉化電石廠的乙醛廢水。3、分別取250mL曝氣后的活性污泥于兩個錐形瓶中。(1)甲瓶做內(nèi)呼吸測定

46、，用自來水加滿，在2030的恒溫水浴并用磁力攪拌的條件下，用溶解氧儀測定其中溶解氧的變化值，每隔30s讀數(shù)一次。以時間做橫坐標，耗氧量做縱坐標做出內(nèi)源呼吸線。(2)乙瓶做生化呼吸線測定，加入10mL待測廢水，再用自來水加滿錐形瓶，在同樣的條件下用溶解氧儀測定，其中溶解氧的變化值，同樣每隔30s讀數(shù)一次。以時間做橫坐標，耗氧量做縱坐標在同一坐標系中做出生化呼吸曲線。(3)比較兩條呼吸線得出可生化性結(jié)論。五.實驗數(shù)據(jù)處理及分析乙醛廢水的可生化性測定數(shù)據(jù)見表1，呼吸線見圖2。表1廢水可生化性實驗數(shù)據(jù)時間/min內(nèi)源呼吸耗氧速率（累積）mg/l生化呼吸耗氧速率（累積）mg/l時間/min內(nèi)源呼吸耗氧速

47、率（累積）mg/l生化呼吸耗氧速率（累積）mg/lt/minDO/mg內(nèi)源呼吸線生化呼吸線（可生化）生化呼吸線（不可生化）0圖2 廢水可生化曲線由圖1可以看出，乙醛廢水的生化呼吸曲線在污泥的內(nèi)源呼吸線之上，也就是說該廢水可以用生化方法來進行處理，得到比較好的效果，即該廢水為可生化廢水。六、討論1.測定廢水的可生化性在廢水處理中的作用。實驗九 SBR法計算機自動控制系統(tǒng)一、試驗目的 1、通過試驗認識SBR法計算機自動控制系統(tǒng)的構(gòu)造及運行過程2、加深對SBR法的工藝特征的認識。二、試驗原理 SBR法是序列式間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sl

48、udge Process）的簡稱，他又可稱為序批式活性污泥處理系統(tǒng)。SBR法是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥處理技術(shù)，可以說SBR法是一種既年輕又古老的水處理工藝，這是因為早在1914年英國人Alden與Lookett等發(fā)明了活性污泥生物處理法時，在運行上就是采用間歇的運行方式，但是在當時的情況下，由于曝氣器和自控設(shè)備的限制，以及一些在認識上的問題等給運行操作帶來了諸多不便，因此，就將間歇的運行方式改為連續(xù)的運行方式。而在20世紀80年代以后，由于自動化控制、計算機等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及一些在污泥處理領(lǐng)域的日益普及和應用（例如，電池閥、氣動閥、溶解氧傳感器 、水位傳感器等），使得活性污

49、泥法中各項主要指標，如溶解氧（DO）、PH值、電導率、氧化還原電位（ORP）等 ,都能通過自動檢測儀表做到自控操作，這樣就為活性污泥法的間歇運行創(chuàng)造了條件。1979年美國人R。L。Irbine等又重新提出了間歇進水、間歇出水的活性污泥處理工藝，即SBR法，這一觀點很快得到了認同與重視，并在美澳得到較廣泛的應用。SBR法與傳統(tǒng)活性污泥法的最大區(qū)別是：以時間分割的操作方式代替了傳統(tǒng)的空間分割的操作方式；以非穩(wěn)態(tài)的生化反應代替了傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)生化反應；以靜止的理論沉淀方式代替了傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀方式。SBR技術(shù)的核心就是SBR反應器（池），該池將調(diào)節(jié)、均化、初沉、生物降解、二沉等多重功能集于一池，通常情況下

50、，它主要由反應池、配水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)，以及自控系統(tǒng)所組成。SBR工藝在運行上的主要特征是順序、間歇式的周期運行，其一個周期的運行通常可分為以下五個階段。（1）進水階段：將待處理污水注入反應池，注滿后再進行反應。此時的反應池就起到了調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)均化的作用。另外，在注水的過程中，也可以配合其它操作，如曝氣、攪拌等以達到某種效果。（2）反應降解階段：污水達到反應器設(shè)計水位后，便進行反應。根據(jù)不同的處理目的，可采取不同的操作,如預降解水中的有機物（去除BOD）要進行硝化、吸收磷就以曝氣為主要操作方式；若欲進行反硝化反應，則應進行慢速攪拌。（3）沉淀澄清階段：以理性靜態(tài)的沉淀方式使泥水進行分離。由于是在靜水條件下進行沉淀，因而能夠達到良好的沉淀澄清及污泥濃縮效果。（4）排放處理水階段：經(jīng)沉淀澄清后，將上清液作為處理水排放直至設(shè)計最低水位，有時在此階段在排水后可排放部分剩余污泥。（5）待進水階段：此時反應器內(nèi)殘存高濃度活性污泥混合液。整個運行過程如圖I所示。在工藝方面SBR法具有以下特點：（1）生化反應推動力大，反應效率高，池內(nèi)可處于好氧、厭氧交替狀態(tài)，凈化效果好。（2）運行穩(wěn)定，污水在理想狀態(tài)下沉淀，沉淀效率高，排