環(huán)境工程專業(yè)實驗講義

環(huán)境工程專業(yè)實驗講義

吉林化工學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)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、聚酸碉微濾膜動力學(xué)參數(shù)的測定...................26

實驗十二、無機納濾膜動力學(xué)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(fēng)除塵器性能測定...............................34

實驗二、旋風(fēng)除塵器對不同顆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(dǎo)教師在做實驗前提問，了解學(xué)生的準(zhǔn)備情況，檢

查實驗預(yù)習(xí)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(dǎo)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(yīng)貼好標(biāo)簽，并編號，以防弄錯。

5、用化學(xué)試劑時必須小心謹慎，從標(biāo)定好的瓶中取出試劑后不準(zhǔn)再倒回。

使用強酸強堿應(yīng)帶手套，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(yīng)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(dǎo)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(yīng)向指導(dǎo)教師報告并登記，酌情處理。

8、實驗室，不準(zhǔn)吸煙，玩鬧。

實驗一廢水中顆粒物的自由沉降

一、實驗?zāi)康?/p>

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）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C。（mg/L）,此時沉淀去除率為零，當(dāng)沉淀時間為匕時，能夠從水面到達和

通過取樣口斷面的顆粒沉速為u。尸H/L,而分布在hi高度內(nèi)沉速小于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)，所以在匕時取樣所

測得的懸浮物中不含有沉速大于、等于Um的顆粒。令力時取樣濃度為C,,得到小于沉速uo,

的懸浮物濃度為G。G/G是沉速小于U3的懸浮物占所有懸浮物的比例。令C/C產(chǎn)P?！北憧梢?/p>

次得到U02,Po2,U03,P03,把UO,P。繪成曲線就得到了不同沉速的累積曲線。利用U0與P。的關(guān)

系曲線可以求出不同臨界沉速的總?cè)コ省?/p>

按照這樣的實驗方法，取樣時應(yīng)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U。與P。的關(guān)系曲線應(yīng)有盡量多的點，無疑這是一種非常麻

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xwt,則是計算總?cè)コ实妮^好方

法。例如，取心=10分鐘，測得底部累計沉泥量%,而曲與水祥中懸浮物含量％之比就是臨

界沉速為u。產(chǎn)H/h時的總?cè)コ?。這樣，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卜。

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:

ma

顆粒沉速氏與顆粒重量的函數(shù)關(guān)系式：m=（p（u）m=aus

b

顆粒沉速氏與顆粒數(shù)目n的函數(shù)關(guān)系式：〃=夕（”,）n=——u'-/3

P

式中b,a,〃是系數(shù),與顆粒形狀、密度，水的粘滯性等因素有關(guān)，其中夕大于1。

由以上二式可得出水樣中原始懸浮物濃度Co

C。邛加(1—1)

水中等于、大于沉速Us,的顆粒濃度為

jT—(曦--產(chǎn),)=G——@一卑網(wǎng)

'ab^dusmax5(1—2)

a-p+\s'。a-p+\

ah

令=A，a—Q+l=B貝1J：

(a—￡+l)C°

AC°d=C°(l-A?(1—3)

那么水中所有小于流速Us的顆粒濃度為C<",貝i]：

C<“s=Co-C*“s=ACowf(1—4)

r

P,=A”：

C°，(1——5)

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(yīng)首先求出經(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,u產(chǎn)H/t為臨界沉速。

P’O2f?『max2p

叱=j'7ir~Hmdn+7D^hmdn=7irHabu^~^+V7ir~hsabiC~du

1)s**0

m2H———["7rr2tabu^^'du

a-/3+\m°.s

上式第二項中隊="J,t=一

Ho

叱="2〃^.(“黑+「說如)+

a-(3+\a-(3+2

(1——6)

2aba-07ab

7irHc1"max

a-/?+l(a—/?+1—,+2)

因為帥曦,------藝------=4,a—夕+1=8則：

a-(3+\(a-/?+l)Co

(1—7)

叱=/HC0(l—*

2

式中：m-HCa——沉淀柱中原有懸浮物質(zhì)量（g）；

2

7rrHCn——u^——經(jīng)過沉淀t時間后沉淀柱中剩余懸浮物質(zhì)量（g）?

14-D

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:

?AR

(1——8)

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：

A

lgP，=lg7f+8lg"o

1+B

A

令lgPf=y,lg——=a,igM（）=x,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、B3親自A值。沉淀柱總?cè)コ视嬎闶綖镋=l-Pto

三、實驗裝置與設(shè)備二

（一）、裝置圖------------

1.高位水箱

2.攪拌機

3.沉淀柱

4.取樣口

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?/p>

具體步驟如下：

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100mL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□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(yīng)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1T；

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；

A

3、利用表『2數(shù)據(jù)和式(1-8)求出沉淀去除率表達式：￡=1-——

14~D

4、上機計算線性回歸方程，y=ax+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Co=mg/L

表1-1實驗數(shù)據(jù)記錄表

沉淀時間t沉淀高度H取樣體積V取樣沉泥量(W1)

序號

(min)(cm)(mL)干重(g)

1

2

3

4

5

6

7

沉淀柱水樣體積10升；原水樣中懸浮物重量(干重)W產(chǎn)g

表1-2自由沉淀實驗計算表

序號累計沉淀平均沉淀平均臨界沉速累計沉泥量去除率(%)

時間高度H(干重)^Wt

二--E=---

〉(min)H(cm)(cm/mln)(g)%

1

2

3

-???

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(xué)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?

實驗二混凝實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

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)實而又比重大的帆花。這種帆花的產(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(fù)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25-

160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(dāng)位置。將時間設(shè)定I

定為4分鐘，時間設(shè)定H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?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)

過程中的反應(yīng)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、xi、X?、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，X,

和X2的計算公式如下：

x-2=a+0?618(b-a)

Xi=a+b-X2

一般經(jīng)驗上確定最優(yōu)加藥量在10?60mg/L,貝I」:

X2=l0+0.618(60-10)=40.9mg/L

xi=10+60-40.9=29.Img/L

即取a、xi>Xz、b分別為10、30、40、60mg/L。

用1%的混凝劑配制成10、30、40、60mg/L反應(yīng)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(yīng)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(yīng)完全?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(yīng)該在攪拌器開動穩(wěn)定后再加藥。

3.應(yīng)該做到全部燒杯都在同?時間加藥。

七、記錄舉例

序號A原水A1號6，2號~3號+，4號一

加藥量CmL)?O-P0.5c1.5~2.0八3.

混凝劑濃度

10~30~40A60~

(mg/L)?

水溫COQ20~20~20~20.P20~

pH值7.2盧7.6.6.6.

出現(xiàn)磯花時間

-72.4~2.2.O~1.

(min)3

中等粒度、大粒、分

中等粒度、

實在、10散、10分

——?5煙等狀?5分鐘內(nèi)澄

分鐘基本鐘后水中

加

澄清」仍有磯花"

汝度3240-p120c30~10-P80c

小結(jié)7*3最差?，優(yōu)~最優(yōu).，旌一

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(yīng)過程時間長?

3.若想進一步再找出最優(yōu)加藥量應(yīng)該怎么辦?

實驗三壓力溶氣氣浮實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

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(yīng)用最廣。

進行氣浮時，用水泵將水抽送到壓力為2?4個大氣壓的溶氣罐中，同時注入加壓空氣。

空氣在罐內(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?？諝獾募訅喝芙膺^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。止匕外，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）。

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(yù)定值時（一般為0.3?

0.4MPa）,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(dāng)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(zhǔn)確計量排出水的體積。

8.重復(fù)上述實驗3次。

9.記錄各實驗數(shù)據(jù)，并計算溶氣效率：n=(釋氣量/理論釋氣量)X100%

五、實驗數(shù)據(jù)記錄:

內(nèi)容加壓溶氣水釋氣

壓力體積水溫理論釋氣量釋氣量溶氣效率

序號(Mpa)(L)(℃)(mL/L)(mL)(%)

1

2

3

4

注:上表中理論釋氣量：V=KTXP(mL/L)

釋氣量：VFKTXPXW(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?zāi)康?/p>

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■?因此，需

要通過實驗測定氧的總傳遞系數(shù)K功，評價曝氣設(shè)備的供氧能力。

本實驗希望達到下述目的：

L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(xué)反應(yīng)，水中溶解氧的

變化可以表示為：

限七匕―C）①

at

式中：氧轉(zhuǎn)移速率（mg/L?h）；

——氧的總傳遞系數(shù)（h'）；

Cs——試驗條件下自來水的溶解氧飽和度（mg/L）；

6—相應(yīng)于某一時刻t的溶解氧濃度（mg/L）。

將①式積分得：

In（Cs—。）=一長,“"+常數(shù)②

式②表明，通過試驗測得Cs和相應(yīng)于每一時刻t的溶解氧C值后，繪制出In（Cs-C）與t

的關(guān)系曲線，其斜率即-K■，見圖1。另一種方法是先作C與t關(guān)系曲線，再作對應(yīng)于不同

C值的切線得到相應(yīng)的dC/dt,最后作dC/dt與C的關(guān)系曲線，求得K〃，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(yīng)

用中為了便于比較，須進行壓力和溫度校正。把非標(biāo)準(zhǔn)條侍下的Kj轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)條件下的

K〃（20C、760mmHg）,通常采用以下的公式計算：

儲“（206=1024⑵⑺x&i③

式中：T——試驗時的水溫（℃）；

KIa⑺——水溫為T時測得的總傳遞系數(shù)(h')；

".(re)—水溫為20℃時的總傳遞系數(shù)(h')。

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。

圖1.(Cs-C)與t關(guān)系曲線(半對數(shù)坐標(biāo))圖2.c與t關(guān)系曲線圖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：OY請。

V—曝氣池體積(n?或L)；

Qc——充氧能力(gO2/h)；

Cs標(biāo)一標(biāo)準(zhǔn)條件下氧的飽和度(mg/L)，Q標(biāo)=9A7mg/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;

2.裝置圖

L水槽

2.葉輪

3.電機

4.探頭

5.溶解氧測定儀

四、實驗步驟

L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，(L)。

2.接通電源，使葉輪快速旋轉(zhuǎn)，對水進行充分曝氣，測定試驗條件下自來水的溶解氧飽和

度G和水溫。

3.計算CoCb和Na2s。3的需要量,Na2s。3是脫氧劑，CoClz是催化劑。

催化劑氯化鉆的投加量甲（mg或g）：八129.9

Na2s0.3的投加量W應(yīng)為理論值的150?200斬58.9

W=V?Cs?7.9X（150-200%）

W——Na￡03的實際投加量（kg或g）；

V——曝氣池體積面或L）。

4.將Na2s。3和CoCh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)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(fù)氧過程時，開始的時間間隔應(yīng)很短（10秒左右），隨時間的延續(xù)，記錄間隔

可以相應(yīng)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；

CoCk投力□量____（mg）；N&SO3投力□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

tCCs-CtCCs-ctCCs-c

(S)(mg/L)(mg/L)(s)(mg/L)(mg/L)(S)(mg/L)(mg/L)

3.以溶解氧濃度C為縱坐標(biāo)，時間t為橫坐標(biāo)，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(yīng)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In（C「C）和dC/dt為縱坐標(biāo)，分別以時間t和C為橫坐標(biāo)，繪制出二條曲線。

6.計算Kla（2（）t）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?zāi)康?/p>

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(biāo)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(xué)反應(yīng)，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CO?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。

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(yīng)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(xué)反應(yīng)，可用物料

平衡關(guān)系圖表示：

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

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SV.記錄。

5.將測完SV,。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)SVIo

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C0D

濃度，得到一系列t;-Cio

注意事項：

1.水槽內(nèi)混合液的溫度須保持基本穩(wěn)定，變化幅度不得超過l℃/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:E

六、實驗結(jié)果整理

污泥性能指標(biāo)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

SV3OX(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）CODM(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(dāng)曝

氣時間180分鐘后，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?zāi)康?/p>

（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?/p>

泥具有吸附和分解水中有機物質(zhì)（也有些可利用無機物質(zhì)）的能力，顯示出生物化學(xué)活性。在

生物處理廢水的設(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(biāo)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）時期數(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。

少測定方法

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（班）（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（105C）或快速水分測定儀中烘干恒重，稱量并記錄（％）。

?計算：污泥濃度（g/L）=［（濾紙質(zhì)量+污泥干重）一濾紙質(zhì)量］x10

（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（單位為磯/g）。計算式如下：SVI=SV（%）xW（mLJL）

MLSS（g/L）

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。

①測定方法先將已知恒重的磁用?堪稱量并記錄（%）（表8T）,再將測定過污泥干重

的濾紙和干污泥一并放入磁用■期中，先在普通電爐上加熱碳化，然后放入馬弗爐內(nèi)（600°C）

燒40min,取出放入干燥器內(nèi)冷卻，稱量（W」）。

?計算

污泥灰分=灰分譬xlOO%MLVSS=干污泥質(zhì)量一灰分質(zhì)量*looo(g/L)

干污泥質(zhì)量100

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，其

比值常在0.75左右。

五、實驗結(jié)果整理

(W|)SV%xl

MLSS=(W2—W,)/V(mg/L)MLVSS"(mg/L)SVI=()°.(ml/g)

VMLSS(g/L)

式中W,——濾紙的凈重，mg；W2——濾紙及截留懸浮物固體的質(zhì)量這和，mg；

水樣體積，L?W：!---用煙質(zhì)量，mg；W1----用期與無機物總質(zhì)量，mgo

表8-1活性污泥性能測定表

序號Wl/mgW2/mgWs/mgWi/mgW2-W,/mg

1

2

平均

SVI/

序號W,,-W/mgSV/%MLSS/(mg/L)MLVSS/(mg/L)

3(mg/L)

1

2

平均

六、注意事項

(1)測定用煙質(zhì)量時，應(yīng)將用煙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(zhǔn)備工作要充分，不要弄亂。

(3)儀器設(shè)備應(yīng)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?zāi)康?/p>

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(yīng)用較多的一種水處理手段。山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(yīng)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。

活性炭吸附常用來處理某些工業(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(dāng)它吸附吸附質(zhì)時，這種不平衡狀態(tài)得以補償，從而降低表面自由焰。因此，固體表面可以自

動地吸附能降低其表面自由焰的物質(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-%]=4.C"

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一吸附劑（活性炭）的量（mg）；

C——溶液濃度（mg/D；

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(dāng)l/n=O.1?0.5時，水中欲去除雜質(zhì)易被吸

附；l/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、lOOmg活性炭;

2.分別用量筒取50mL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、3?4滴4-氨基安替毗琳溶液、3滴鐵氟化鉀溶液，

搖勻，靜止1分鐘顯色。

6.用分光計在510nm處，以蒸儲水做參比液，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(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：

A）配制Omg/1、2mg/l>4mg/l、6mg/l、8mg/l的標(biāo)準(zhǔn)酚溶液。

B）分別取上述酚標(biāo)準(zhǔn)溶液置于10mL比色管中，分別向比色管中滴加5滴緩沖溶液、

3?4滴4-氨基安替毗琳溶液、3滴鐵氟化鉀溶液，搖勻，靜止1分鐘顯色。

0用分光計在510nm處，以蒸儲水做參比液，用1cm比色皿測濾液的吸光度。

7.在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的酚含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線:

水樣濃度C2mg/L4mg/L6mg/L8mg/L

吸光度A

待測實驗:

活性炭量Omg20mg40mg60mg80mglOmg

吸光度A

酚濃度c

8.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)020406080100

C(mg/L)

logC

x(mg)

q(g/g)

logq

T(℃)

1）各實驗數(shù)據(jù)記錄于上表；

2）繪制q—C對應(yīng)的等泄吸附曲線；

3）將q=x/=k.E兩邊取對數(shù)，得log<7=logZr+-logC；記錄在上表。

1/mn

4）以logq—logC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。

logk|

-----------------------?

七、思考題C（mg/L）logC

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?zāi)康?/p>

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(yīng)用。

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?；钚晕勰嘀形⑸锸怯杉毦?、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(xué)作用和生物化學(xué)作用。污水中有機物向活性污泥表面附聚。山于活性污

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20?30℃最為適宜；

b)pH值7?9: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(yīng)的可能性。當(dāng)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(dāng)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=(do/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(yīng)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，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。

1磁力攪拌器

2.D0探頭

3.三角瓶

4.D0測定儀

圖1實驗裝置

四、實驗步驟：

1、從吉化污水處