水污染控制工程實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

1、水污染控制工程實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介水污染控制工程實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介史少欣 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師環(huán)境科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)中心環(huán)境科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)中心水處理實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)污水生化處理實(shí)驗(yàn) 充氧曝氣能力實(shí)驗(yàn) UASB實(shí)驗(yàn)（上流式厭氧生物反應(yīng)實(shí)驗(yàn)） CASS實(shí)驗(yàn)裝置 (連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)活性污泥工藝)膜處理技術(shù)實(shí)驗(yàn) 超濾實(shí)驗(yàn) 反滲透實(shí)驗(yàn) 電滲析除鹽實(shí)驗(yàn)凈水給水實(shí)驗(yàn) 混凝實(shí)驗(yàn) 澄清實(shí)驗(yàn) 過(guò)濾實(shí)驗(yàn) 曝氣設(shè)備充氧能力實(shí)驗(yàn) 活性污泥法處理過(guò)程中曝氣設(shè)備的作用是使氧氣；活性污泥，營(yíng)養(yǎng)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氣進(jìn)行物質(zhì)代謝。由于氧的供給是保證生化處理過(guò)程的正常進(jìn)行的

2、主要因素。因此，工程設(shè)計(jì)人員和操作人員常通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備的供氧能力和動(dòng)力效力 曝氣設(shè)備型式有多種，可分為二大類： (1)機(jī)械葉輪曝氣設(shè)備，(2)壓縮空氣曝氣設(shè)備。 評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備充氧能力的試驗(yàn)方法有二種： 不穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)，即試驗(yàn)過(guò)程中溶解氧濃度是變化的，由零增到飽和濃度， 穩(wěn)定狀態(tài)下的試驗(yàn)，即實(shí)驗(yàn)過(guò)程水中溶解氧濃度保持不變(本次實(shí)驗(yàn)不作介紹)。 本實(shí)驗(yàn)是在曝氣池試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，用自?lái)水在不穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定泵型葉輪和鼓風(fēng)曝氣的充氧能力。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馄貧庠O(shè)備的類型（葉輪、鼓風(fēng)）及評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備充氧能力的方法（不穩(wěn)定狀況和穩(wěn)定狀況）掌握測(cè)定曝氣設(shè)備的氧傳遞系數(shù)和充氧能力掌握測(cè)定、系數(shù)的

3、方法UASB實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)（上流式厭氧生物反應(yīng)器處理實(shí)驗(yàn)（上流式厭氧生物反應(yīng)器處理實(shí)驗(yàn) ） UASB即即上流式厭氧生物反應(yīng)器，荷蘭學(xué)者Lettinga等人在20世紀(jì)70年代初開發(fā)的。 厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，同時(shí)產(chǎn)生有能源價(jià)值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水，進(jìn)水BOD最高濃度可達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/l，也可適用于低濃度有機(jī)廢水，如城市污水等。 UASB工作原理 UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處

4、理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過(guò)程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過(guò)水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。 U

5、ASB的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1. UASB內(nèi)污泥濃度高，平均污泥濃度為2040gVSS/1； 2. 有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短，采用中溫發(fā)酵時(shí)，容積負(fù)荷一般為10kgCOD/m3.d左右； 3. 無(wú)混合攪拌設(shè)備，靠發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動(dòng)，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對(duì)下部的污泥層也有一定程度的攪動(dòng)； 4. 污泥床不填載體，節(jié)省造價(jià)及避免因填料發(fā)生堵賽問(wèn)題；5. UASB內(nèi)設(shè)三相分離器，通常不設(shè)沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來(lái)的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通常可以不設(shè)污泥回流設(shè)備。 UASB的主要缺點(diǎn)是： 1、進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制，不宜過(guò)高，一般控制在100mg/l以下； 2、污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)

6、象，影響處理能力； 3、對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。CASS實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 (連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)活性污泥工藝實(shí)驗(yàn)連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)活性污泥工藝實(shí)驗(yàn)) 實(shí)驗(yàn)原理 CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是近年來(lái)國(guó)際公認(rèn)的處理生活污水及工業(yè)廢水的先進(jìn)工藝。其基本結(jié)構(gòu)是：在序批式活性污泥法（SBR）的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長(zhǎng)方向設(shè)計(jì)為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動(dòng)撇水裝置。整個(gè)工藝的曝氣、沉淀、排水等過(guò)程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。

7、CASS(周期循環(huán)活性污泥法)是SBR(序批式活性污泥法)的改進(jìn)型工藝，該工藝采用生物選擇器、潷水器、程序自動(dòng)控制等先進(jìn)工藝，該工藝出水水質(zhì)好，活性污泥沉降性能好。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解CASS工藝的主要組成和內(nèi)在規(guī)律、處理生活污水的效果。研究CASS工藝運(yùn)行模式及進(jìn)行周期中曝氣、沉淀、潷水階段的時(shí)間分配、水力停留時(shí)間等各種運(yùn)行參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)裝置包括：透明有機(jī)玻璃CASS反應(yīng)器、風(fēng)機(jī)、微孔曝氣系統(tǒng)、泵、水箱、潷水器、鐵架、程序控制器等。主體裝置：長(zhǎng)960X寬340X高450 CASS池分預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過(guò)酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的基

8、質(zhì)快速積累過(guò)程，這對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量、PH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時(shí)對(duì)絲狀菌的生長(zhǎng)起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡(jiǎn)稱,CASS法是在間歇式活性污泥法（SBR法）的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的超濾、反滲透實(shí)驗(yàn) 超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在201000A之間。中空纖維超濾器（膜）具有單位溶器內(nèi)充填密度高，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。 在超濾過(guò)程中，水深液在壓力推動(dòng)下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的深劑（水）及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留，隨水流排出，成為深縮液。超濾過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾，分離是

9、在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過(guò)清洗可以恢復(fù)。 超濾裝置有板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過(guò)程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到最低程度，是超濾技術(shù)的重要課題之一。 目前采取的措施有： 提高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質(zhì)及時(shí)由水帶走； 采取物理或化學(xué)的洗滌措施。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬瑸V設(shè)備的構(gòu)造,組成,及實(shí)驗(yàn)方法。了解與熟悉超濾裝置處理水的工藝流程及操作方法。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理： 超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過(guò)一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質(zhì)

10、不能透過(guò)，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。 超濾工藝流程圖 超濾根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同，可分為微孔過(guò)濾、超濾和反滲透三種。微孔過(guò)濾所用的操作壓通常小于4104 Pa，膜的平均孔徑為500埃14微米，用于分離較大的微粒、細(xì)菌和污染物等。超濾所用操作壓為4104 Pa7105 Pa，膜的平均孔徑為10-100埃，用于分離大分子溶質(zhì)。反滲透所用的操作壓比超濾更大，常達(dá)到35105 Pa140105 Pa，膜的平均孔徑最小，一般為10埃以下，用于分離小分子溶質(zhì)，如海水脫鹽，制高純水等。 優(yōu)缺點(diǎn)： 超濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，成本低廉，不需增加任何化學(xué)試劑，尤其是超濾技

11、術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件溫和，與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒(méi)有相的變化，而且不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術(shù)中，超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制劑。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液，一般只能得到1050的濃度。 澄清澄清-過(guò)濾（砂濾）實(shí)驗(yàn)過(guò)濾（砂濾）實(shí)驗(yàn) 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粚?shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟悉濾池實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)方法； 2熟悉逆向流斜管沉淀實(shí)驗(yàn)設(shè)備和澄清方法； 3觀察澄清池中水和泥的運(yùn)動(dòng)狀況，加強(qiáng)了解淺層沉淀原理和特點(diǎn)； 4觀察濾池反沖洗、濾料膨脹與水力篩分現(xiàn)象； 5觀察濾料層的水頭損失與工作時(shí)間的關(guān)系，了解過(guò)濾效果濾層頂部完成。

12、二實(shí)驗(yàn)步驟二實(shí)驗(yàn)步驟 熟悉過(guò)濾實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管路系統(tǒng)，了解進(jìn)水閥、出水閥及轉(zhuǎn)子流量計(jì)的位置； 用自來(lái)水對(duì)砂濾層進(jìn)行反沖洗，計(jì)量一定膨脹率（10%、30%）時(shí)的流量，并測(cè)水溫，見下圖： 二實(shí)驗(yàn)設(shè)備二實(shí)驗(yàn)設(shè)備 關(guān)閉反沖流量計(jì)閥和總進(jìn)水閥，打開濾池出水閥，使液面下降到砂層上方約20-30cm處，關(guān)閉出濾池水閥。 開啟水箱水泵，進(jìn)行攪拌，并根據(jù)混凝實(shí)驗(yàn)確定的最佳投藥量，投加混凝劑；開啟通向澄清池的開關(guān)及流量計(jì)閥，關(guān)閉水箱進(jìn)水閥，使投加藥劑的渾水通入澄清池。見下圖 調(diào)節(jié)過(guò)濾澄清流量計(jì)閥，控制渾水在斜管中的上升速度在1、2、3mm/秒（開始實(shí)驗(yàn)時(shí)可用低限），待水位到溢流高度，即可打開濾池出水閥；調(diào)節(jié)濾池出水閥2，控制過(guò)濾速度，使濾池進(jìn)水水位恒定，記錄開始過(guò)濾時(shí)各測(cè)壓管的水位高度；每隔20min測(cè)進(jìn)、出水水量、水溫、濁度，并記錄各測(cè)壓管的水位高度； 測(cè)3-4次即可結(jié)束過(guò)濾，運(yùn)行1.5小時(shí)后結(jié)束過(guò)濾，記錄各測(cè)壓管的水位高度；將過(guò)濾池進(jìn)行反沖洗。 三觀測(cè)記錄三觀測(cè)記錄 1濾池情況：濾池情況： 2濾池反沖洗：濾池反沖洗： 繪制沖洗強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系曲線：繪制沖洗強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系曲線： 3. 澄清池情況澄清池情況 4.過(guò)濾過(guò)濾 繪