實驗指導(dǎo)書(2013修訂版)資料

1、水污染控制工程實驗指導(dǎo)書環(huán)境工程系二一三年三月實驗一顆粒自由沉淀實驗一、實驗?zāi)康?.1研究濃度較稀時的單顆粒沉淀規(guī)律，加深其對沉淀特點、基本概念的理解。1.2掌握顆粒自由沉淀試驗的方法，并能對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、計算和繪制顆粒自 由沉淀曲線。二、實驗原理濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀，其特點是靜沉過程中顆?；ゲ桓蓴_、等速下降，其沉速在層流區(qū)符合斯托克斯（Stocks）公式。但是由于水中顆粒的復(fù)雜性，顆粒粒徑、顆粒相對密度很難或無法準(zhǔn)確地測定，因而沉降效果、特性無法通過公式求得，而是通 過靜沉實驗確定。由于自由沉淀時顆粒是等速下沉，下沉速度與沉淀高度無關(guān)， 因而自由沉淀可在一般沉淀柱

2、內(nèi)進(jìn)行，但其直徑應(yīng)足夠大，一般D_ 100mm，以免顆粒沉淀受柱壁干擾。具有大小不同顆粒的懸浮物靜沉總?cè)コ剩ā保┡c截流速度（U。）、顆粒重量百分率的關(guān)系如下：20-1式中：一一沉淀效率；U0 理想沉淀池截流沉速：P。一一所有沉速小于U 0的顆粒質(zhì)量占原水中全部顆粒質(zhì)量的百分率；Us 小于截流沉速的顆粒沉速。此種計算方法也稱為懸浮物去除率的累積曲線計算方法。設(shè)在一水深為H的沉淀柱內(nèi)進(jìn)行自由沉淀實驗。實驗開始，沉淀時間為0,此時沉淀柱內(nèi)懸浮物分布是均勻的，即每個斷面上顆粒的數(shù)量與粒徑的組成相同，懸浮物濃度為C。（mg/L），此時去除率口=0。實驗開始后，不同沉淀時間ti，顆粒沉淀速度Ui相應(yīng)為：

3、Uiti20-2式中：Ui顆粒沉淀速度，mm/s;H取樣口至水面高度，mm;ti沉淀時間，min。此即為ti時間內(nèi)從水面下沉到池底（此處為取樣點）的顆粒所具有的沉速。此時取樣點 處水樣懸浮物濃度為 Ci，未被去除的顆粒所占的百分比為：20-3式中：P 懸浮顆粒剩余率；C。原水（0時刻）懸浮顆粒濃度，mg/L ;Ci ti時刻懸浮顆粒濃度，mg/L。 此時被去除的顆粒所占的百分比為：Cii = 1 Pi = 1-20-4Co式中：i懸浮顆粒去除率；P、Co、Ci 同上。需要說明的是，實際沉淀時間tj時間內(nèi)，由水中沉至池底的顆粒是由兩部分顆粒組成，即沉速u _Ui的那一部分顆?？赡苋砍林脸氐?。除

4、此之外，顆粒沉速u ：: Ui的那一部分顆粒也有一部分能沉至池底。這是因為，這部分顆粒雖然粒徑很小，沉速u ：: ui，但是這部分顆粒并不都在水面，而是均勻分布在整個沉淀柱的高度內(nèi)。因此，只有在水面下它們下沉至池底所用的時間能少于或等于具有沉速ui的顆粒由水面降至池底所用的時間ti，那么這部分顆粒也能從水中被除去；沉速u :：: Ui的那部分顆粒雖然有一部分能從水中去除，但其中也是粒徑大的沉到池底的多，粒徑小的沉到池底的少， 各種粒徑顆粒去除率并不相同。因此公式(20- 4)未包含U :：: Ui的那部分顆粒被去除。注：本實驗用濁度代替懸浮物濃度進(jìn)行各種計算。三、實驗儀器及用具(1) 自由沉淀

5、實驗裝置如圖 20-1所示。(2) 濁度儀。0圖20-1自由沉淀實驗裝置1配水箱；2水泵；3攪拌裝置；41.2m高有效水位沉淀柱；5 0.9m高有效水位沉淀柱；6水 循環(huán)用閥；7配水閥門；8沉淀柱上水閥門；9放空閥門；10取水樣閥門；11 溢流管四、實驗步驟4.1準(zhǔn)備實驗原水。取適量硅藻土和自來水配制水樣，置于水箱中。4.2開啟循環(huán)管路閥門，啟動水泵和攪拌裝置。4.3水箱內(nèi)水質(zhì)均勻后，開啟進(jìn)水閥，等進(jìn)水達(dá)到預(yù)定水高時，關(guān)閉進(jìn)水閥，停水泵。過35分鐘后，開動秒表記錄時間，沉淀實驗開始。4.4 當(dāng)時間為 Omin、2min、5min、10min、15min、30min、40min、60min 時，

6、取水樣測濁 度（注意：取水樣時，需先放掉一些水，以便沖洗取樣口處的沉淀物），每次取30ml,在每次取樣前后讀出水面高度。相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如表20-1和20-2所列。表20-1顆粒自由沉降實驗記錄取樣口高度為0.5m靜沉?xí)r間t/mi n水樣濁度/NTU取樣前取樣口至水面咼度H前/mm取樣前取樣口至水面咼度H 前/mm0251015204060表20-2顆粒自由沉降實驗記錄取樣口高度為1.0m靜沉?xí)r間t/min水樣濁度/NTU取樣前取樣口至水面咼度H前/mm取樣前取樣口至水面咼度H 前/mm0251015204060五、成果整理5.1計算懸浮物去除率、懸浮物剩余率p、沉淀速度u，將結(jié)果填入表20-3和

7、20-4。5.2 據(jù)表20-3和20-4中數(shù)據(jù)，繪制t-曲線、u-曲線、u-P曲線。表20-3顆粒自由沉淀實驗成果表取樣口高度為0.5m取樣口至水面咼度H= （ H 前+H 后）/2靜沉?xí)r間t/min懸浮物去除率n/%懸浮物剩余率p/%沉降速度u/（mm/s）251015304060取樣口至水面咼度H= ( H 前+H 后)12靜沉?xí)r間t/min懸浮物去除率/%懸浮物剩余率p/%沉降速度u/(mm/s)251015304060六、思考題6.1繪制自由沉淀靜沉曲線的方法和及意義。6.2比較取樣口高度分別為0.5m、1.0m的兩組數(shù)據(jù)，并分析之。實驗一靜置沉淀一、實驗?zāi)康模河^察沉淀過程，求出沉淀曲

8、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 顆粒沉速u與沉淀效率E的關(guān)系曲線。二、實驗原理：在含有分散性顆粒的廢水靜置沉淀過程中，設(shè)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/t。對于指定的沉淀時間 to可求得顆粒沉淀速度 uo。對于沉淀速率等于或大于 uo可在to時全部除去。而對于沉速 u<u。的顆粒只有一部分去 除，而且按u/uo的比例去除。沉淀開始時可以認(rèn)為懸浮物在水中的分布是均勻的。隨著沉淀歷時的增加，懸浮物在筒內(nèi)的分布變?yōu)椴痪鶆颉?yán)格來說經(jīng)過沉淀時間t后，應(yīng)將試驗筒內(nèi)有效水深 H的全部水樣取出，測出其懸浮物含量，來計算t時間內(nèi)

9、的沉淀效率。但是這樣工作量太大，而且每個試驗筒只能求一沉淀時間的沉淀效率?？山茖⑷涌谘b在H/2處，認(rèn)為該處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，其誤差是允許的，而試驗及測定工作量可大為簡化，在一個試驗筒內(nèi)就可多次取樣，完成沉淀曲線的試驗。三、實驗水樣：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(shè)備：1. 沉淀試驗筒（直徑000毫米，工作有效水深（由溢出口下緣到筒底的距離）1500毫米。2. 真空抽濾裝置或過濾裝置。（過濾機(jī)、濾紙）3. 懸浮物及濁度定量分析所需設(shè)備，包括萬分之一天平，濁度儀，帶蓋稱量瓶，干燥器，烘箱等。五、實驗步驟：1. 將水樣倒入攪拌筒中

10、，用泵循環(huán)攪拌約5分鐘，使水樣中懸浮物分布均勻。2. 用泵將水樣輸入沉淀試驗筒內(nèi)，在輸入過程中，從筒內(nèi)取樣三次，每次約100毫升（取樣后要準(zhǔn)確記下水樣體積）。在、此水樣的懸浮物濃度即為實驗水樣的原始濃度Co3. 當(dāng)廢水升到溢出口，溢流管流出水后，關(guān)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、60、90、120分鐘，從試驗筒中部取樣兩次，每次約 100毫升左右（準(zhǔn)確記下水樣體積）。取水樣前要先排出取樣管中的積水約10毫升左右，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做平行試驗，用濾紙抽濾（濾紙應(yīng)當(dāng)是已經(jīng)在烘箱內(nèi)烘干后稱

11、量過的），過濾后，再把濾紙放入已準(zhǔn)確稱量的的帶蓋稱量瓶內(nèi)在 105110C烘箱內(nèi)烘干后稱量濾紙的增重即為水樣中懸浮物的重量。濁度使用光電濁度儀測定。7. 計算不同沉淀時間t的水樣中的懸浮物濃度和濁度，沉淀效率E,以及相應(yīng)的顆粒沉速u。畫出Et和Eu的關(guān)系曲線。8.實驗記錄表格序號取樣時間水樣體積與水深濁度懸浮固體濃度干燥前重量干燥后重量懸浮固體濃度1原水25 min310 min420 min530 min660 min790 min8120 min六、對試驗報告的要求：1. 試驗數(shù)據(jù)記錄及沉淀曲線繪制。2. 分析試驗所得結(jié)果。3. 分析不同工作水深的沉淀曲線，如應(yīng)用到設(shè)計沉淀池，須注意什么問

12、題?Co - C沉淀效率E=Co實驗二廢水脫色實驗一、實驗?zāi)康?. 了解脫色實驗原理，學(xué)習(xí)廢水脫色技術(shù)方法。2. 通過混凝法和高級氧化法去除廢水中色度的實驗，加深理解凈水原理。3. 通過比較試驗確定最佳脫色劑及其用量，比較H2O2投藥前后凈化效果。二、實驗設(shè)備與材料1. 混凝實驗攪拌儀。2. 測定色度、COD等所用的儀器設(shè)備。3. 實驗水樣可用生產(chǎn)裝置的原水樣來實驗，也可用染料與自來水配制成一種或多種不同色度的水樣進(jìn)行實驗。三、實驗步驟1. 混凝法脫色試驗（1）混凝脫色劑比較實驗取3個500ml燒杯，加200ml原水樣，以AICI3、Al 2（SO4）3和FeSOq為混凝脫色劑, 按藥量1 g

13、/l加入，快攪1分鐘，慢攪5分鐘，靜置20分鐘，觀察現(xiàn)象，比較三種 脫色劑的凈水效果，確定最佳脫色劑。實驗記錄表格1脫色劑Al 2（SO4）3AlCl 3FeSO4原水色度出水色度去除率（%）（2）脫色劑投加量實驗取 6 個 500ml 燒杯，加 200ml 原水樣，按藥量 20，40，100，150，200，800 mg/l加入選定的脫色劑，快攪1分鐘，慢攪5分鐘，靜置20分鐘，觀察現(xiàn)象，測定色度， 確定最佳投藥量。實驗記錄表格2加藥量（mg/l）2040100200800原水色度出水色度去除率（%）色度脫色劑濃度（mg/L ）圖1色度與脫色劑濃度（mg/L ）之間的關(guān)系（3）pH值對色度去

14、除的影響實驗配制1 : 10的鹽酸溶液和1M氫氧化鈉溶液，調(diào)整水樣 pH值至3, 4，5, 6，7，8,9，10，用pH計測定pH。每份水樣加入步驟（2）所確定的最佳投藥量的脫色劑，快 攪1分鐘，慢攪5分鐘，靜置20分鐘，觀察現(xiàn)象，測定色度，確定最佳pH值。色度pH圖2色度與pH之間的關(guān)系2 .咼級氧化技術(shù)脫色試驗取2個500ml燒杯，加200ml原水樣，加入按以上步驟確定的最佳用量的脫色劑，調(diào)整最佳pH值，以其中一個燒杯為參比，另一個燒杯中加入微量H2O2，快攪1分鐘，慢攪5分鐘，靜置20分鐘，觀察現(xiàn)象，測定色度。四、實驗記錄及結(jié)論對你的結(jié)果進(jìn)行分析和評價，比較混凝脫色與高級氧化脫色原理與凈

15、水效果的不同。實驗三酸性廢水處理實驗實驗?zāi)康臏y定升流式石灰石過濾設(shè)備在不同濾速下中和酸性水的效果。實驗設(shè)備1. 石灰石過濾設(shè)備：有機(jī)玻璃柱，內(nèi)徑70毫米，高2.5米，內(nèi)裝石灰石濾料，粒徑0.53毫米，起始裝填高度約1米。2. 塑料水槽一個，L X B X H=36 X 36 X 40cm3. 塑料泵一臺4. 轉(zhuǎn)子流量計、pH計及滴定用玻璃器皿等。實驗步驟1. 在0.21.2 L/min范圍內(nèi)選定六個實驗濾速，進(jìn)行中和實驗。2. 在塑料水槽中自配鹽酸溶液，濃度1.5-2克/升。用泵循環(huán)，使鹽酸濃度均勻。3. 將鹽酸水用泵打入石灰石過濾設(shè)備，用截門調(diào)節(jié)濾速。待穩(wěn)定流動1520分鐘后,取中和后出水樣

16、（取滿，不留空隙），測進(jìn)、出水的pH值。每個項目作三次平行實 驗，求平均值。4. 觀察酸性廢水中和過程出現(xiàn)的現(xiàn)象。5. 調(diào)節(jié)截門，改變?yōu)V速重復(fù)上述步驟。實驗記錄表格濾速（L/min）0.20.40.60.81.01.2進(jìn)水pH出水pH去除率四、實驗報告1. 畫出實驗設(shè)備流程草圖。2. 綜合六組實驗的結(jié)果，整理出試驗記錄及曲線（以濾速為橫坐標(biāo)，去除率為縱坐標(biāo)）比較濾速對酸性廢水中和效果的影響。3. 分析實驗現(xiàn)象及結(jié)果。實驗四生物膜法污水凈化實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^生物膜法單體水處理實驗，掌握生物膜凈水技術(shù)原理，學(xué)習(xí)鞏固水污染控制工程、 環(huán)境監(jiān)測、儀器分析等課程理論和實驗技能。二、實驗原理水質(zhì)因子測定

17、： BOD5 :采用稀釋倍數(shù)法，其原理為：將水樣注滿培養(yǎng)瓶，塞好后應(yīng)不透氣，將瓶置于恒溫條件下培養(yǎng) 5天。培養(yǎng)前后分別測定溶解氧濃度，由兩者的差值可算出每升水消耗掉氧的質(zhì)量，即BOD5值。 濁度：采用光電濁度計測定。生物接觸氧化工藝的處理原理：原水均勻沿固定的接觸介質(zhì)表面的生物膜流過， 由于濃度差的作用，有機(jī)物會從原水中 轉(zhuǎn)移到附著水層中去，進(jìn)而被生物膜所吸附。空氣中的氧t原水t生物膜。微生物對有機(jī)物 進(jìn)行氧化分解和同化合成， 產(chǎn)生的二氧化碳和其它代謝產(chǎn)物一部分溶入附著水層，一部分吸附到空氣中去，如此循環(huán)往復(fù)，使廢水中的有機(jī)物不斷減少，從而得到凈化。三、實驗儀器分析儀器培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)箱、光電濁度

18、計。處理設(shè)備裝置生物接觸氧化池1座。四、實驗步驟 實驗啟動將培養(yǎng)好的活性污泥注入生物接觸氧化池水箱，加入生活污水，攪拌均勻后開啟進(jìn)水泵,整套實驗系統(tǒng)即開始運行。 運行調(diào)節(jié)進(jìn)水流量大小，以 BOD和濁度為主要監(jiān)測指標(biāo)，測定不同流量條件下污水的凈化 效率。繪制流量-B0D5、流量-濁度關(guān)系曲線。計算工藝處理效率。實驗記錄表格流量0.5 L/min1 L/min2 L/min進(jìn)水濁度（NTU）出水濁度（NTU）濁度去除率進(jìn)水 BOD( mg/L)出水 BOD( mg/L)BOD去除率五、思考題 生物接觸氧化工藝凈化水質(zhì)的原理是什么? 簡述生物膜結(jié)構(gòu)與凈水機(jī)理。 與活性污泥法相比，生物膜法在水處理中有何優(yōu)點?實驗五活性污泥法污水凈化實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^活性污泥法污水處理實驗，掌握活性污泥凈水技術(shù)原理，學(xué)習(xí)鞏固水污染控制工程、 環(huán)境監(jiān)測、儀器分析等課程理論和實驗技能。二、實驗原理水質(zhì)因子測定： CODcr :采用重鉻酸鉀法。 濁度：采用光電濁度計測定。 溶解氧：采用手持式溶解氧測定儀測定?；钚晕勰喾üに嚨奶幚碓恚夯钚?/p>