水污染控制工程試驗講義

1、百度文庫-讓每個人平等地提升自我水污染控制工程專業(yè)實驗百度文庫-讓每個人平等地提升自我實驗一活性污泥法處理市政污水實驗一、實驗?zāi)康? .通過培養(yǎng)活性污泥，加深對活性污泥法作用機理及主要技術(shù)參數(shù)，如溶解氧濃度（DO）、活性污泥濃度（JMLSS）、有機物去除率、污泥增長規(guī)律等的理解；2 .掌握活性污泥批量實驗在污泥培養(yǎng)、污水可生化性測定的重要意義；3 .通過批量實驗了解市政污水的生物降解過程。二、實驗原理廢水的生化處理法就是利用自然界廣泛存在的、以有機物為營養(yǎng)物質(zhì)的微生物來降解或分解廢水中溶解狀態(tài)和膠體狀態(tài)的有機物，并將其轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等穩(wěn)定無機物的方法，通常又稱為生物處理法。從 1916年

2、開始到現(xiàn)在，廢水生物處理技術(shù)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、'從單一功能到多種功能、從低效率到較高效率的縱向發(fā)展階段；從英國到世界各地， 廢水生物處理技術(shù)經(jīng)歷了由點到面、由生活污水處理到各種工業(yè)廢水處理的橫向發(fā)展階段。活性污泥法開創(chuàng)于 1914年的英國，即習(xí)慣所稱的普通活性污泥法或傳統(tǒng)活性污泥法，其工藝流程如圖1 -1所示，由初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池、曝氣設(shè)備以及污泥回流設(shè)備等組成，主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池。圖1-1普通活性污泥法的基本流程在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥，由具有活性的微生物、 微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有機物和無機物組成?；钚晕勰?/p>

3、微生物從污水中連續(xù)去除有機物的過程包括以下幾個階段：（1）初期去除與吸附作用；（2）微生物的代謝作用；（3）絮凝體的形成與凝聚沉淀。BOD污泥負荷率、水溫、pH值、溶解氧（DO）、營養(yǎng)物質(zhì)及其平衡、有毒物質(zhì)等環(huán)境因 素都會影響活性污泥法的處理效果，而活性污泥法處理設(shè)備的任務(wù)就是要創(chuàng)造有利于微生物生理活動的環(huán)境條件，充分發(fā)揮活性污泥微生物的代謝功能。三、實驗設(shè)備及儀器1. 5L的塑料小桶（批量活性污泥反應(yīng)器）；2. WTW多參數(shù)水質(zhì)分析儀；3. COD消解儀；2百度文庫-讓每個人平等地提升自我4.滴定管、漏斗、量筒、空壓機、曝氣頭。四、實驗耗材1 .活性污泥；2 .市政污水；3 . COD測定的

4、成套試劑。五、實驗步驟1.取沉降的活性污泥 1L,加入1L的市政污水。2,開空壓機進行曝氣，控制 DO=2mg/L。/ 3.分別在0、2、4和6h取樣并編號，用濾紙過濾得到澄清液，用來測定 COD。4、取樣完成后用 COD消解儀進行消解，用滴定法測定水樣的COD。六、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理1.數(shù)據(jù)記錄表表1 -1活性污泥培養(yǎng)記錄表取樣時間0h2h4h6h滴定硫酸亞鐵鏤體積（mL）COD(mg/L)COD去除率（）七、思考題1 . 1簡述活性污泥法與化學(xué)法相比在廢水處理中的優(yōu)勢。2 .結(jié)合實驗結(jié)果判斷市政污水的可生化性。3 .活性污泥處理廢水主要成本包括哪些方面。百度文庫-讓每個人平等地提升自我實驗

5、二 混凝法處理市政污水實驗一、實驗?zāi)康? . 了解混凝的原理及主要過程。2 .通過實驗確定某市政污水的最佳投藥量。3 .觀察混凝現(xiàn)象一加深對混凝理論的理解；二、實驗原理污水中較大粒徑的顆?？梢圆捎贸恋砉に囘M行分離，細小微粒由于沉降速度極小，很 容易達到沉降平衡，不能有效地與水分離，這就是沉降穩(wěn)定性。欲破壞其沉降穩(wěn)定性，應(yīng)使 微粒聚結(jié)變?yōu)楦蟮奈⒘＃瑥亩岣咂涑两邓俣仁怪料聛?。但顆粒因帶有電荷相互排斥而具有聚結(jié)穩(wěn)定性，所以須首先破壞其聚結(jié)穩(wěn)定性。聚結(jié)穩(wěn)定性的破壞一般通過兩種作用實現(xiàn)：用電解質(zhì)克服微粒間的靜電斥力后，由Van der walls引力引起微粒相互聚結(jié)變大，這種作用稱為凝聚(Coag

6、ulation);用高分子化合物在微粒間 架橋”連接，引起微粒的聚結(jié)變大，這種作用稱為絮凝(Flocculation)。這里用 混凝”代表凝聚和絮凝兩種作用， 實際上是通過向膠體或懸濁液體系提供必要的 化學(xué)條件和流體力學(xué)條件，促使微粒體積變大從而與介質(zhì)分離的過程?；炷撬幚淼囊粋€重要方法，用于除去水中細小的懸浮物和膠體。混凝劑的混凝效果取決于混凝劑投加量、原水水質(zhì)(特別是pH值)、水流速度梯度等因素。顯然投藥量不足就不會有好的混凝效果；同樣，過多的投藥量也不會提高混凝效果，反而會起到負面作用。對于每種原水，都有其最佳投藥量，只有通過實驗才能確定。三、實驗設(shè)備及儀器1 .六聯(lián)混凝儀；2 . C

7、OD消解儀；3 .滴管;/4 . 500mL 量筒；5 .移液管。四、實驗耗材1 .市政污水；2 .混凝劑；/3 .濾紙；/五、實驗步驟百度文庫-讓每個人平等地提升自我(1)配制4%的聚合氯化鋁混凝劑；(2)設(shè)置六聯(lián)混凝儀程序：快速攪拌(300 rpm) 30s,中速攪拌(150rpm) 5min ,慢速攪拌(70rpm)、10 min；丁 (3) 6個1000mL的燒杯取混合均勻的原水水樣800mL ;(4)分別向上述5個燒杯中加入0、1、2、3、4、5mL的混凝劑，開啟攪拌儀；(5)攪拌過程中，注意觀察并記錄磯花”形成過程及其外觀、大小、密實情況；(6)攪拌完成后，停機，靜止 15min,

8、取上清液測COD。六、實驗數(shù)據(jù)記錄與分析1r記錄表、將實驗結(jié)果和實驗現(xiàn)象分別記錄到表2-1和2 -2中。表2 -1混凝實驗記錄用表水樣編號123456混凝劑mLmgCOD mg/LCOD去除率/%去除COD與投加混凝劑質(zhì)量比表2 -2混凝現(xiàn)象觀察記錄用表觀 察 記 錄小結(jié)水樣編號磯花形成及沉淀過程的描述123456七、思考題1 .簡述混凝法與生物處理相比的優(yōu)勢與不足。2 .為什么最大投藥量時，混凝效果不一定好?3 .簡述混凝法在水處理中的適用范圍。百度文庫-讓每個人平等地提升自我實驗三曝氣充氧實驗、實驗?zāi)康?1 .測定曝氣設(shè)備(擴散器)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa值；2 .加深理解曝氣充氧機理及影響因

9、素；3 . 了解掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能的測定方法、評價氧利用率Ea和動力效率Ep。二、實驗原理dc根據(jù)氧轉(zhuǎn)移基本萬程 KLa(Cs-C)積分整理后，所得到的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)表達式為， dt2.303lg(Cs C0) lg(cs Ct)KLa 1 (3-1)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；Co 曝氣池內(nèi)初始溶解氧濃度，本實驗中 t=0時，C0=0 。 曝氣是人為通過一些設(shè)備加速向水中傳遞氧的過程，常用的設(shè)備分為機械曝氣和鼓風(fēng)曝氣兩大類，無論那種曝氣設(shè)備其充氧過程均屬傳質(zhì)過程，氧傳遞機理為雙膜理論。實驗是采用非穩(wěn)態(tài)測試方法， 即注滿所需水后，將待曝氣之水以無水

10、亞硫酸鈉為脫氧劑，氯化鉆為催化劑脫氧至零后開始曝氣，液體中溶解氧濃度逐漸提高，液體中溶解氧的濃度C是時間t的函數(shù)，曝氣后每隔一段時間t取曝氣水樣，測其中的溶解氧濃度，從而利用上式計算KLa或以l £ C0為縱坐標(biāo)、以時間t為橫坐標(biāo)，如下式所示， lg ()Cs CtKLa t2.303(3 -2)在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪圖，所得直線斜率為逆工值。2.303三、實驗設(shè)備及儀器1 .曝氣筒 120nm, H=2.0m ;2 .擴散器(穿孔管或擴散板)；3 .轉(zhuǎn)子流量計；4 .秒表、壓力表、真空表；5 .空壓機；6 .溶解氧測定儀四、實驗耗材無水亞硫酸鈉；氯化鉆；自來水。百度文庫-讓每個人平等地

11、提升自我五、實驗步驟1 .關(guān)閉所有開關(guān)，向曝氣池內(nèi)注入清水(自來水)至1.9m,曝氣10min,取水樣測溶解氧的飽和值Cs,并計算池內(nèi)氧總量 G Cs V(mg)、V 1 d2H;同時計算投藥量：4脫氧劑采用亞硫酸鈉 /2Na2sQ O2 CaCl2 2Na2sq (3-3)(3 -4)O23212Na2sO32527.875投藥量g=10xxG(mg),其中為安全系數(shù)。/ 催化劑采用氯化鉆，投加濃度4mg/L ,總量為g2=4 >V= (mg)藥劑溶解后由筒頂?shù)谷肫貧馔仓?，開始曝氣，并用多參數(shù)水質(zhì)分析儀測定DO值。2 .當(dāng)水樣脫氧至最低值時，計時每隔1min測定并記錄水中的 DO,直至

12、DO為95%的飽和值為止。3 .同時記錄空氣流量、溫度、壓力、水溫等。六、實驗數(shù)據(jù)記錄與分析1 .實驗記錄表3 -1實驗條件記錄用表擴散器 型式曝氣筒直徑/m水深/m水溫/C氣量/(m 3/h)氣溫/C氣 壓/MPa、孔板表3 -2溶解氧(DO)記錄用表時間/min溶解氧/(mg/L)2 .實驗結(jié)果處理與分析(1)計算標(biāo)準狀況下的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(20)KLa(T)KLa(20). .NT 20)(3 -5)1.02此為經(jīng)驗公式，是溫度修正系數(shù)，T為實驗時水溫。(2)實驗條件下時的供氧量百度文庫-讓每個人平等地提升自我S 21% 1.43Q 0.28Q(T)kg/h 0.28 Q 106(m

13、g/h)式中Q(T) 實驗條件下TC時的空氣量，m3/h。(3)計算實驗條件下的氧利用率EA R0 100%SR0KLa(T)(G C0)V (mg/h)(3 -6)(3 -7)(3 -8)七、思考題1 .簡述活性污泥法 DO濃度約為2mg/L, DO過高和過低的影響。2、簡述如何提高充氧效率？百度文庫-讓每個人平等地提升自我實驗四 顆粒自由沉淀實驗一、實驗?zāi)康挠^察沉淀過程，求出沉淀曲線。沉淀曲線包括沉淀時間 t與沉淀效率E的關(guān)系曲線和顆 粒沉降速度u與沉淀效率jE的關(guān)系曲線。二、實驗原理自由沉淀示意圖如圖4 -1所示，在含有分散性顆粒的廢水靜置沉淀過程中，設(shè)實驗筒內(nèi)有效水深為H,通過不同的沉

14、淀時間t可求得不同的顆粒沉淀速度u, u=H/t。對于指定的沉淀時間to可求得顆粒沉淀速度 u。對于沉降速度等于或大于uo的顆粒在to時可全部去除。而對于沉速u<uo的顆粒只有一部分去除，而且按u/uo的比例去除。圖4-1 沉淀示意圖1圖4 -2顆粒沉降速度累計頻率圖圖4 -2為顆粒沉降速度累計頻率圖，圖中Xo代表沉降速度的顆粒所占百分數(shù)，于是在懸浮顆粒總數(shù)中，去除的百分數(shù)可用1-Xo表示。而具有沉降速度 uW%的每種粒徑的顆粒去除的部分等于 u/u0o因此考慮到各種顆粒粒徑時，此顆粒的去除百分數(shù)為(4-1)(4-2)-2中的陰影部分。(X0dxuo一 、1 V 1 總?cè)コ?(1 xo

15、) o°xdxuo式(4 -2)中第二項可將沉淀分配曲線用圖解積分法確定，如圖4對于絮凝性懸浮物靜置沉淀時的去除率，不僅與沉降速度有關(guān)，/而且與深度有關(guān)。因此實驗筒的水深應(yīng)與池深相同。實驗筒的不同深度設(shè)有取樣口，在不同的選定時段， 自不同深度取出水樣，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(biāo)為沉淀時間、縱坐標(biāo)為深度的圖上繪出等濃度曲線，為了確定一特定池中懸浮物的總?cè)コ?，可以采用與分散性顆粒相近似法求得(詳見相關(guān)專業(yè)書籍介紹)。上述是一般書中所提的廢水靜置沉淀實驗方法。這種方法的實驗工作量相當(dāng)大，因而在百度文庫-讓每個人平等地提升自我實驗中未予采用，改為下述方

16、法。沉淀開始時可以認為懸浮物在水中均勻分布，但隨著沉淀歷時的增加，懸浮物在筒內(nèi)的分布變?yōu)椴痪鶆?。嚴格地說經(jīng)過沉淀時間t后，應(yīng)將實驗筒內(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。但這樣工作量太大，而且每個實驗筒只 能求一個沉淀時間的沉淀效率。為了克服上述弊病，又考慮到實驗筒內(nèi)懸浮物濃度沿水深的變化，所以提出的實驗法是將取樣口設(shè)在H/2處，近似地認為該水樣的懸浮物濃度代表整個有效水深內(nèi)懸浮物的平均濃度。認為這樣做在工程上的誤差是允許的，而且試驗及測定工作量可大為簡化，在一個實驗筒內(nèi)就可多次取樣，完成沉淀曲線的繪制工作。三、實驗設(shè)備及儀器/ 1.沉淀實驗筒：直徑 100mm,工作有效水深（由溢出口下緣到筒底的距離 ）1800mm。2 .濁度儀；3 .秒表。四、實驗材料高嶺粘土配水。五、實驗步驟1 .稱取一定量的高嶺土，加入沉淀實驗筒中，高嶺土配制濃度為100mg/L;2 .充氣攪拌約5min,使水樣中懸浮物分布均勻；3 .靜置觀察沉淀現(xiàn)象；4 .分別在沉降10、20、30、40、50min后，從實驗筒中部 H/2取樣口取樣，每次約100mL 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；5