環(huán)工81301周卓濤130009131

1、環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)綜合考核題 （環(huán)工81301班適用）一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理（共50分）1. 某水廠突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案中需要對(duì)粉末活性炭用量進(jìn)行優(yōu)選。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，活性炭投加量為10-28mg/L，只允許進(jìn)行四次優(yōu)選且投加量為整數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果：比好，比好，比好，作為粉末活性炭用量最佳點(diǎn)。寫出優(yōu)選步驟及確定粉末活性炭用量。（本題5分） 解：用0.618法，在試驗(yàn)范圍內(nèi)的0.618處做第一個(gè)點(diǎn)。 =10+0.618（28-10）21mg/L再在0.382處做第二實(shí)驗(yàn)點(diǎn)mg/L，第二點(diǎn)優(yōu)于第一點(diǎn)，去掉高于21mg/L部分。mg/L，在該點(diǎn)做第三次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果優(yōu)于第二點(diǎn)，則去掉高于17mg/L部分。mg/L,在該點(diǎn)做

2、第四次試驗(yàn)，比較，第三點(diǎn)效果最佳則確定加投活性炭14mg/L。(題中X為答題人所在組號(hào))2. 在生化實(shí)驗(yàn)中，生化處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。連續(xù)15天對(duì)污泥濃度的測(cè)定值如下表所示，判斷測(cè)試數(shù)據(jù)中是否有離群數(shù)據(jù)。（本題5分）nXnXnX備注1297962639112626表中XX為學(xué)號(hào)的最后兩位數(shù)233XX317310812357632765826721334694350692960142706527481032XX311528XX31 3nx平均值xi-x（xi-x）2129793009.8-30.8948.6233313009.8321.2103169.4327653009.8-244.

3、859927435063009.8496.2249214.4527483009.8-261.868539.2626393009.8-370.8137492.6731083009.898.29643.2826723009.8-337.8114108.84929603009.8-49.824801032313009.8221.248929.441126263009.8-383.8147302.441235763009.8566.2320582.441334693009.8459.2210864.61427063009.8-303.892294.41528313009.8-178.831969.4平

4、均值3009.81597465.96標(biāo)準(zhǔn)差326.3極限誤差978.9X平均值±3=（2030.9,3988.7）所測(cè)數(shù)據(jù)均在范圍內(nèi)，所以無(wú)離群數(shù)據(jù)。 3 . 為了解制革廢水物理化學(xué)處理的控制條件，對(duì)其加藥混凝沉淀影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選因素、水平如下表： 因 素水平A加藥體積 (mL)B加藥濃度 (mg/L)C反應(yīng)時(shí)間 (min)12315951015204060問：(1) 試排出實(shí)驗(yàn)方案。(2) 假設(shè)進(jìn)行了9次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得出水濁度 (NTU)分別為1.122、1.119、1.134、1.011、0.979、1.216、0.938、0.990、0.712，懸浮物（SS）去除效率（%）分別為7

5、3、73、80、71、61、79、63、69、61。試分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并找出制革廢水進(jìn)行混凝沉淀處理時(shí)其控制條件的較佳值組合。（本題15分）列號(hào) 試驗(yàn)號(hào)A加藥體積(mL)B加藥濃度(mg/L)C反應(yīng)時(shí)間（min）111121223133421252236231731383219332實(shí)驗(yàn)號(hào)因素評(píng)價(jià)指標(biāo)（水濁度）XSS去除效率%YABC115201.122732110401.11973 3115601.13480 455401.01171 5510600.979 61 6515201.216 79 795600.938 638910200.99069 9915400.71261指標(biāo)因素 K值XAX

6、BXCY%AY%BY%CK13.3753.0713.328226207221K23.2063.0882.842211203205K32.643.0623.062193220204K1平均1.1251.0231.10975.36973.7K2平均1.0691.0290.94770.367.768.3K3平均0.881.0211.02164.373.368R0.2450.0080.162115.65.7分析：(1)分指標(biāo)按極差大小列出因素的影響主次順序，經(jīng)綜合分析后確定主次因素：指標(biāo)主次順序水濁度A-C-BSs去除效率A-B-C經(jīng)分析ss去除效率比水濁度更有價(jià)值指標(biāo)，故影響因素主次可以定為A-B-

7、C。（2）去除效率越高越好，所以數(shù)值越大越好，所以A選擇A1（K1Y平均=75.3max）；B選擇B3（K3Y平均=73.3max）；C選擇C1（C1Y平均=73.7max）由此得出較佳的條件為：A=1，B=15，C=20.即加藥體積為1ml，加藥濃度為15mg/L，反應(yīng)時(shí)間為20min。(題中X為學(xué)號(hào)的最后兩位數(shù)的前一位，Y為學(xué)號(hào)的最后兩位數(shù)的后一位)4. SBR生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示，利用方差分析法，判斷污泥負(fù)荷對(duì)出水水質(zhì)有無(wú)顯著影響。進(jìn)行回歸分析，求污泥負(fù)荷（0.25kg/kg.d）與出水有機(jī)物濃度BOD(mg/L)的關(guān)系式。（本題25分）序號(hào)污泥負(fù)荷123456780.1511.912

8、.X12.312.X11.811.912.Y12.20.2516.316.X15.715.Y16.416.316.Y15.90.3521.521.X21.722.021.Y21.922.Y21.7(表中X為學(xué)號(hào)的最后兩位數(shù)的前一位，Y為學(xué)號(hào)的最后兩位數(shù)的后一位)污泥負(fù)荷出水水質(zhì)序號(hào)A1=0.15A2=0.25A3=0.35111.916.321.5212.316.321.3312.315.721.7412.315.122.0511.816.421.1611.916.321.9712.116.122.1812.215.921.7 96.8128.5172.9397.7 ()²9273.

9、6916512.2529894.4155680.35 ²1159.412064.493737.856961.75方差來(lái)源離差平方和自由度均方F污泥SA369.822184.911320.8誤差SE1.71210.0814總和ST371.5323（1） 統(tǒng)計(jì)量：P=1/n()²=1/24*398.2²=6606.8 Q=1/8*55812.74=6976.59 W=6979.08（2） 離差平方和：SA=Q-P=369.82 SE=W-Q=2.49（3） 自由度計(jì)算：ft=24-1=23 fa=3-1=2 fe=3*（8-1）=23 （4）F值計(jì)算：SA平均/SE平

10、均=2271.62查表的=3.47，F(xiàn)=2271.62>,所以95%的置信度F污泥負(fù)荷對(duì)實(shí)驗(yàn)成果有顯著影響，是一重要因素。污泥負(fù)荷0.150.250.35BOD濃度12.116.0121.66二，綜合實(shí)驗(yàn)（共50分）2. 根據(jù)城市污水處理流程演示實(shí)驗(yàn)，畫出城市污水處理流程框圖，并簡(jiǎn)述各處理構(gòu)筑物的主要功能。（本題15分，奇數(shù)學(xué)號(hào)者答題） 格柵：主要去除較大的懸浮物和飄浮物，對(duì)后繼構(gòu)筑物和設(shè)備起保護(hù)作用。沉砂池：去除較重的無(wú)機(jī)顆粒（比重2.65以上的砂粒），起保護(hù)沉淀池的作用。曝氣池：利用活性污泥法進(jìn)行污水處理的構(gòu)筑物。池內(nèi)提供一定污水停留時(shí)間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥

11、充分接觸的混合條件。初沉池：在生物處理前，作為預(yù)處理，去除可沉固體，同時(shí)去除部分BOD5，改善生物處理構(gòu)筑物運(yùn)行條件 。二沉池：分離生物處理中的活性污泥或生物膜清渣污泥回流污泥回流出水二沉池B曝氣池中沉池A曝氣池排砂沉砂池進(jìn)水格柵3. 某類廢進(jìn)行了沉淀試驗(yàn)，得到殘余顆粒比例與沉降速度間的關(guān)系曲線如圖所示，作去除率-沉速（-u）關(guān)系曲線。（本題15分，全部）4. 高等院校擁有多種類型的實(shí)驗(yàn)室，特別是理、工、農(nóng)、醫(yī)、藥學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)和科研中產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣、噪聲、射線、等環(huán)境污染，不僅給社會(huì)環(huán)境造成危害，而且還會(huì)影響實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境，影響實(shí)驗(yàn)和科研的質(zhì)量與效果，損害實(shí)驗(yàn)室科

12、研人員的身體健康。某大學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)樓共八層，占地面積15000m2，擁有化學(xué)、微生物、環(huán)境科學(xué)與工程等五大類34個(gè)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)校擬對(duì)實(shí)驗(yàn)室排放廢水進(jìn)行處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，各實(shí)驗(yàn)室排放的綜合污（廢）水水質(zhì)的情況大致如下。主要污染物種類污（廢）水排放量酸堿廢水及重金屬?gòu)U水（pH2-13、Hg、Cl-、SO42-、PO4+、Cu2+、Pb2+、Ag+、Zn2+、NH4+等離子）有機(jī)廢水（CODCr=500-2000mg/L、NH3-N=5-40mg/L）30T/d20T/d根據(jù)上述資料試擬定一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案以幫助確定廢水處理工藝。給出實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，列出主要的儀器設(shè)備，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作過程。（本題20分，全部）答

13、：有機(jī)廢水處理工藝流程圖：進(jìn)水粗格柵提升泵細(xì)格柵沉砂池初沉池A2/O反應(yīng)池二沉池消毒池出水實(shí)驗(yàn)儀器：粗格柵、提升泵、細(xì)格柵、旋流沉砂池、幅流式初沉池、接觸式消毒池、污泥濃縮池；厭氧區(qū)容積113L，配厭氧攪拌器（調(diào)速）；缺氧區(qū)容積169L，配缺氧攪拌器（調(diào)速）；好氧區(qū)容積960L，配增氧泵、布?xì)夤芫W(wǎng)一套、空氣流量計(jì)、液體流量計(jì)、污泥回流泵、混合液回流泵。在生物處理中，廢水中的有機(jī)物作為微生物的營(yíng)養(yǎng)源被微生物利用，最終分解為穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物或合成細(xì)胞物質(zhì)而以污泥物態(tài)由水中分離，從而使廢水得到凈化。整個(gè)厭氧過程分為水解、發(fā)酵、產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段、產(chǎn)甲烷階段。1.水解階段高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過

14、細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。因此它們?cè)诘谝浑A段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶分解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。2.發(fā)酵（或酸化）階段在這一階段，上述小分子的化合物在發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸（簡(jiǎn)寫為VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時(shí)，酸化細(xì)菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此未經(jīng)酸化廢水厭氧處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的剩余污泥。酸化菌對(duì)pH有很大的容忍性，產(chǎn)酸可在pH到

15、4的條件下進(jìn)行，產(chǎn)甲烷菌則有它自己的最佳pH：6.57.5，超出這個(gè)范圍則轉(zhuǎn)化速度將減慢。3.產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段在此階段，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步降解為乙酸（又稱醋酸）、氫和二氧化碳，這是最終產(chǎn)甲烷反應(yīng)的反應(yīng)底物。4.產(chǎn)甲烷階段（最高的階段）產(chǎn)甲烷菌是一種嚴(yán)格的厭氧微生物，與其它厭氧菌比較，其氧化還原電位非常低（<-330mV）重金屬?gòu)U水處理：進(jìn)水粗格柵提升泵細(xì)格柵沉砂池初沉池A2/O反應(yīng)池二沉池消毒池出水步驟：1. 廢水通過砂濾池去除機(jī)械雜質(zhì)，然后進(jìn)入離子交換罐去除機(jī)械雜質(zhì)2. 廢水進(jìn)入離子交換罐，進(jìn)行脫鹽處理3. 樹脂在再生液儲(chǔ)槽內(nèi)再生，洗脫，重復(fù)利用4. 處理后的廢水經(jīng)地溝排往污水處理廠中處理后排放主要裝置：集水池，砂濾池，離子交換罐，再生液儲(chǔ)槽，洗脫液罐，集液池酸堿廢水處理工藝流程圖：投藥中和法對(duì)化學(xué)成分不同的含酸廢水，采用不同的處理工藝流程。 藥劑制備 藥劑制備 加酸 石灰乳 絮凝劑 酸性廢水調(diào)節(jié)池中和反應(yīng)槽混凝槽沉淀池PH調(diào)節(jié)池出水排放 （機(jī)械攪拌）回水 污泥濃縮泥渣脫水脫水