环境工程专业实验讲义终版.doc

环 境 工 程 专 业 实 验 讲 义吉林化工学院环境与生物工程学院环境工程系目 录第一部分水污染控制工程实验实验一、废水中颗粒物的自由沉降1实验二、混凝实验5实验三、压力溶气气浮实验7实验四、曝气设备充氧能力的测定9实验五、活性污泥法处理有机废水12实验六、活性污泥性质的测定14实验七、吸附法处理含酚废水16实验八、废水可生化性实验18实验九、SBR法计算机自动控制系统 21实验十、污泥比阻试验23实验十一、聚醚砜微滤膜动力学参数的测定26实验十二、无机纳滤膜动力学参数的测定29实验十三、超滤中水回用实验32第二部分大气污染控制工程实验实验一、旋风除尘器性能测定34实验二、旋风除尘器对不同颗粒物的去除效率测定38实验三、袋式除尘器性能测定41实验四 利用袋式除尘器测定不同粉尘除尘效率 45实验五、校园锅炉房除尘过程演示49实验六、气态污染物去除效率实验51实 验 守 则1、 生进入实验室做实验以前，必须详细阅读实验讲义，明确为什么要做和如何做此项实验。指导教师在做实验前提问，了解学生的准备情况，检查实验预习报告。2、 生使用贵重仪器之前，必须先熟悉该仪器的性能和操作方法，并得到指导教师的许可，才能动用。3、 玻璃制品必须小心轻拿轻放，以防打碎。4、 祥瓶及试剂瓶应贴好标签，并编号，以防弄错。5、 用化学试剂时必须小心谨慎，从标定好的瓶中取出试剂后不准再倒回。使用强酸强碱应带手套，防护眼镜和围裙。禁止将水倒人强酸中，防止爆炸。6、 生做完实验后，应将所用试剂瓶和设备擦洗干净。并把实验台上、水、电、气开关关上，经指导教师检查后可以离开实验室。7、 爱护实验室的每一件物品，不要随意挪动、挪用，要节约使用药品，如不慎损坏实验室的物品，应向指导教师报告并登记，酌情处理。8、 实验室，不准吸烟，玩闹。60实验一 废水中颗粒物的自由沉降一、实验目的本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉泥量方法，找出去除率与沉速的关系。通过本实验希望达到下述目的：1.初步了解用累计沉泥量方法计算颗粒物杂质去除率的原理和基本实验方法。2.比较该方法与累计曲线(或重深分析曲线)法的共同特点。3.加深理解沉淀的基本概念和颗粒物的沉降规律。二、实验原理若在一水深为B的沉淀柱内进行自由沉淀实验(图1-1)，实验开始时，沉淀时间为零，水样中悬浮物浓度为C0（mg/L），此时沉淀去除率为零，当沉淀时间为t1时，能够从水面到达和通过取样口断面的颗粒沉速为u01=H/t1，而分布在hi高度内沉速小于u01的颗粒也能通过取样口断面，但分布在hi高度以上的沉速小于u01的颗粒又平移到hi高度内，所以在t1时取样所测得的悬浮物中不含有沉速大于、等于u01的颗粒。令t1时取样浓度为C1，得到小于沉速u01的悬浮物浓度为C1。C1/C0是沉速小于u01的悬浮物占所有悬浮物的比例。令C1/C0 =P01，便可依次得到u02，P02，u03，P03，把u0，P0绘成曲线就得到了不同沉速的累积曲线。利用u0与P0的关系曲线可以求出不同临界沉速的总去除率。按照这样的实验方法，取样时应该取到沉淀柱整个断面，否则若只取到靠近取样口周围的部分水样，误差较大，同时绘制的u0与P0的关系曲线应有尽量多的点，无疑这是一种非常麻烦且精度不高的方法。取样口取样口ui hi HH图1-1 累计曲线法自由沉淀示意图图1-2 累积沉泥量法自由沉淀示意图如果把取样口移到底部(图1-2)，直接测定累计沉泥量Wt，则是计算总去除率的较好方法。例如，取t1=10分钟，测得底部累计沉泥量W1，而W1与水祥中悬浮物含量W0之比就是临界沉速为u01=H/t1时的总去除率。这样，这种方法也适用于凝聚沉淀，它避免了重深分析法中比较繁琐的测定，作图，计算等过程。累计沉泥量测定法的具体计算分析如下。假定沉降颗粒具有同一形状和密度，由此得出两个关系式：颗粒沉速us与颗粒重量m的函数关系式：颗粒沉速us与颗粒数目n的函数关系式：式中,是系数,与颗粒形状、密度,水的粘滞性等因素有关,其中大于1。由以上二式可得出水样中原始悬浮物浓度C0（11）水中等于、大于沉速uS，的颗粒浓度为（12）令 ， 则：(13)那么水中所有小于流速uS的颗粒浓度为，则：（14）（15）经过沉淀t时间，沉淀柱内残余的悬浮物含量有多少呢？应首先求出经沉淀t时间，沉淀柱内全部沉淀的颗粒量(即沉泥量)Wt值。设沉淀柱半径为r，高为H，u0=H/t为临界沉速。上式第二项中，（16）因为 ， ，则：（17）式中：沉淀柱中原有悬浮物质量（g）；经过沉淀t时间后沉淀柱中剩余悬浮物质量（g）。剩余悬浮物量与起始悬浮物量之比称为t时间未去除的比例Pt，于是得到：（18）这样，由式（1-5）或（1-8）均可求出A，B值。对于累计沉泥量测定去除率用式（1-8）较为合适。可利用不同的Pt值求出A、B值，也可用式（1-8）变换变量，得：令 ， ， ，即得直线方程y=a+Bx，用一元线性回归做直线后便可求得a、B并求得A值。沉淀柱总去除率计算式为E=1-Pt。1213456三、实验装置与设备(一)、装置图1.高位水箱2.搅拌机3.沉淀柱4.取样5.溢流管6.进水阀门(二)、设备1. 高位水箱、铁管、沉淀柱、橡胶管；2. 电热干燥箱、分析天平、真空抽滤装置；3. 量筒、烧杯、卷尺、定量滤纸。四、实验步骤，本实验采用测定沉淀柱底部不同历时得沉泥量方法，沉泥量累计值也是累计沉淀时间得悬浮物去除率，它与沉淀柱内原水的悬浮物含量之比、就是在累计沉淀时间内悬浮物总去除率。具体步骤如下：1. 在高位水箱中装满配好的水样；2. 开启沉淀柱进水阀门，进水过程中取1O0mL水样抽滤，烘干称重，测定原水中悬物含量，记录；3. 沉淀柱充满水样后，关闭进水阀门即记录沉淀开始时间；4. 经过5、10、20、30、40、50、60分钟分别在锥底取样口取样一次，每次取水样50至100mL，以把底泥全部排出为宜，然后把水样抽滤烘干称重，记录。注意事项，1. 开启底部取样口阀门时，开启度不宜过大，只要能在短时间里把沉泥排出即可；2. 每次取样前测量水面高度H，记入表1-1中；3. 如果原水样悬浮物含量较低时，应把取样时间延长；4. 滤纸须先恒重，水样抽滤烘干后，总重减去纸重即沉泥量。五、实验结果整理1、把实验数据记录填入表1-1；2、根据表1-1实验数据进行整理记算，结果填入表1-2；3、利用表1-2数据和式(1-8)求出沉淀去除率表达式：4、上机计算线性回归方程，y=ax+b求a、b相关系数。沉淀柱内径d=90mm 原水中悬浮物含量C0= mg/L表1-1实验数据记录表序号沉淀时间t（min）沉淀高度H（cm）取样体积V（mL）取样沉泥量（Wt）干重（g）1234567沉淀柱水样体积10升 ；原水样中悬浮物重量（干重）W0= g表1-2 自由沉淀实验计算表序号累计沉淀时间（min）平均沉淀高度H（cm）平均临界沉速（cm/min）累计沉泥量（干重）（g）去除率（%）123六、实验结果讨论1. 累计沉泥量实验方法测得悬浮物去除率有什么问题?如何改进？2. 实验测得去除率E与数学计算比较误差为多少?误差原因何在?3. 累计沉泥量方法与累计曲线法相比有何优缺点?实验二 混 凝 实 验一、实验目的1. 求出混凝过程的最优加药量。2. 求出混凝过程的最优pH值。二、混凝原理混凝过程一般有下面几个作用，双电层压缩、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等。其最后目的是产生一中种结实而又比重大的矾花。这种矾花的产生与下列许多因素有关:(1)原水中悬浮颗粒的种类、粒度和浓度；(2)原水中离子的成分和浓度；(3)混凝剂的种类和用量；(4)混凝过程中的PH值；(5)混凝过程中的水温；(6)混凝过程中各种药剂投入的顺序；(7)混凝过程中搅拌的强度和时间。由于混凝过程的复杂关系，对于某一种水质采用什么混凝剂和加多少药剂，都只能靠实验决定。三、实验设备与材料1. 多联搅拌仪，浊度计，温度计，PH试纸；2. 烧杯，容量瓶，移液管，水桶；3. 废水水样，混凝剂。四、实验步骤实验设备一般利用多联混凝试验搅拌器。搅拌叶片有四组的，也有六组的，但四组更适合于用0.618优选法定加药量，搅拌的叶片一般为6x4厘米，叶片的旋转搅拌速度可以在25160转/分内变化，试验用烧杯装一定容积的水样并将叶片放在水中的适当位置。将时间设定I定为4分钟，时间设定为10分钟。然后按100转/分的转速开始搅拌，搅拌3分钟后，同时向四个烧杯内投入混凝剂，每个杯子内投不同加药量，从投药时算起搅拌一分钟，这是模拟生产过程中的混合过程；自动切换后，将转速调整为20转/分，共搅拌10分钟，这是模拟生产过程中的反应过程。停止搅拌后，把叶片从烧杯内提升出来，让加药搅拌后的水样静止沉淀10分钟。在实验过程要进行必要的水质分析和观察，最后做出每一烧杯的混凝沉淀效果的总评价，得出一个效果最好的加药量。五、0.618法优选加药量及混凝剂的配制按四个烧杯试验，先定出每个烧杯中的加药量:以a、x1、x2、b表示，a和b代表最小和最大的加药量，根据经验先定下来a和b的值大小，按a、b范围把最优加药量包括在内来考虑，加药的效果可以看成是加药量的单峰函数，最优加药量可按0.618的优选法来选择，x1和x2的计算公式如下:x2=a+0618（b-a）x1=a+b-x2一般经验上确定最优加药量在1060mg/L，则:x2=10+0.618(60-10)=40.9mg/Lx1=10+60-40.9=29.1mg/L即取a、x1、x2、b分别为10、30、40、60mg/L。用1%的混凝剂配制成1O、30、40、60mg/L反应浓度的水样，将0.5mL1%的混凝剂加入500mL废水中得到10mg/L的反应浓度的水样，同样加1.5mL、2mL、3mL混凝剂即为30、40、60毫克/升的水样。六、注意事项1. 每个烧杯内所装的水样水质应完全一样，包括它们的温度、浊度，色度等，这样才能做到试验结果是在相同的基础上进行比较。2. 应该在搅拌器开动稳定后再加药。3. 应该做到全部烧杯都在同一时间加药。七、记录举例八、思考题1. 在实验过程中为什么要调整转速?2. 为什么混合过程时间短而反应过程时间长?3. 若想进一步再找出最优加药量应该怎么办?实验三 压力溶气气浮实验一、实验目的在水处理工艺中，气浮法是进行固液分离的一种方法，它常被用来分离密度小于或接近于1、难以用重力自然沉降法去除的悬浮颗粒，有时还用以去除溶解性污染物。由于悬浮颗粒的性质和浓度、微气泡的数量和直径等多种因素都对气浮效率有影响，因此，气浮处理系统的设计运行叁数常要通过试验确定。通过本实验希望达到以下目的:1.了解和掌握压力溶气气浮方法的原理及其工艺流程；2.掌握气浮法设计参数“释气量”的测定方法及整个实验的操作技术。二、实验原理压力溶气气浮法的工艺流程包括全部废水加压溶气气浮、部分废水加压溶气气浮、部分处理后废水回流加压溶气气浮三种形式，目前以部分回流式应用最广。进行气浮时，用水泵将水抽送到压力为24个大气压的溶气罐中，同时注入加压空气。空气在罐内溶解于加压的污水中，然后使溶气水通过减压阀进入气浮池，此时由于压力突然降低，溶解于污水中的空气便以微气泡的形式从水中释放出来。微细的气泡在上升的过程中附着于悬浮颗粒上，使颗粒密度减小，上浮到气浮池表面与液体分离。影响加压溶气气浮的因素很多，其中溶解空气量的多少，释放的气泡直径大小，是重要的影响因素。空气的加压溶解过程服从亨利定律，但是由于溶气罐形式的不同，其过程也有所不同。此外，由于减压装置的不同，溶解气体释放的数量、气泡直径的大小也不同。因此进行释气量测定实验对溶气系统、释气系统的设计、运行均具有重要意义。三、实验设备与装置1. 空气压缩机，溶气罐，加压泵，管道，阀门，释放器，压力表，水槽；2. 释气量测定装置（如图）。水槽水泵空压机溶气罐释放器进水阀分流阀入流阀释气瓶三通量气管水位调节瓶四、实验步骤1. 启动空气压缩机，启动水泵将自来水打入溶气罐。2. 开启溶气罐进气阀门，使压缩空气进入溶气罐，待罐内压力达到预定值时(一般为0.30.4MPa)，调整放空阀门稳定充气10分钟，使罐内水中溶解空气达到饱和。3. 打开量气管的三通，使之与外界及释气瓶相通，注入清水至释气瓶的计量刻度；向水位调节瓶内注水，将量气管内液位调至零刻度。4. 打开进水阀(释放器)和分流阀，使加压溶气水从分流口流出，在确认流出的加压溶气水正常后，开入流阀，关分流阀，使加压溶气水进入释气瓶内。5. 当释气瓶内增加300mL左右水后，关闭进水阀和入流阀，快速关闭三通，使释气瓶与量气管连通，轻轻摇晃释气瓶，使加压溶气水中能释放出的气体全都从水中分离出来。6. 关闭量气管的三通，使释气瓶只与外界通，上下移动水位调节瓶，使调节瓶中的液位与量气管中的液位处于同一水平线上，此时记录的气体增加量即排入释气瓶中加压溶气水的释气量。7. 放出释气瓶中的水至计量刻度，准确计量排出水的体积。8. 重复上述实验3次。9. 记录各实验数据，并计算溶气效率：=（释气量/理论释气量）100%五、实验数据记录:内容序号加压溶气水释气压力（Mpa）体积（L）水温（）理论释气量（mL/L）释气量（mL）溶气效率（%）1234注:上表中理论释气量：V=KTP （mL/L）释气量：V1=KTPW （mL）式中:P空气所受的压力，MPa(表)；KT亨利系数，见下表；W加压溶气水的体积，(L)。不同温度时的KT值温度（）01020304050亨利系数0.0380.0290.0240.0210.0180.016六、问题讨论1. 试述工作压力对溶气效率的影响。2. 影响加压溶气气浮的因素有哪些?3. 气浮法和沉淀法有什么相同之处，有什么不同之处?实验四 曝气设备充氧能力的测定一、实验目的活性污泥法处理过程中曝气设备的作用是使空气、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上保证微生物有足够的氧进行物质代谢。由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素之一。因此，需要通过实验测定氧的总传递系数，评价曝气设备的供氧能力。本实验希望达到下述目的:1.掌握测定曝气设备的氧总传递系数和充氧能力的方法。2.了解该测试方法和数据整理方法的特点。二、实验原理评价曝气设备充氧能力的试验方法有两种:(1)不稳定状态下进行试验，即试验过程水中溶解氧浓度是变化的，由零增到饱和浓度；(2)稳定状态下的试验,即试验过程水中溶解氧浓度保持不变。试验可以用清水或在生产运行条件下进行。下面就方法(1)加以介绍其原理。(一)不稳定状态下进行试验自来水用亚硫酸钠(或氮气)进行脱氧，使水中溶解氧降到零，然后再曝气，直至溶解氧升高到接近饱和水平，假定这个过程中液体是完全混合的。符合一级动力学反应,水中溶解氧的变化可以表示为:式中: 氧转移速率(mg/Lh)；氧的总传递系数(h-1)；试验条件下自来水的溶解氧饱和度(mg/L)；C相应于某一时刻t的溶解氧浓度(mg/L)。将式积分得: 常数 式表明，通过试验测得CS和相应于每一时刻t的溶解氧C值后，绘制出ln(CS-C)与t的关系曲线，其斜率即，见图1。另一种方法是先作C与t关系曲线，再作对应于不同C值的切线得到相应的dC/dt，最后作dC/dt与C的关系曲线，求得，见图2、3。由于溶解氧饱和浓度、温度、污水性质和搅动程度等因素都影响氧的传递速率，在实际应用中为了便于比较，须进行压力和温度校正。把非标准条侍下的转换成标准条件下的(2O、760mmHg)，通常采用以下的公式计算: 式中: T试验时的水温()；水温为T时测得的总传递系数(h-1)；水温为2O时的总传递系数(h-1)。饱和溶解氧值最好用实测值，即曝气池内的溶解氧达到稳定时的数值。ln(CS-C) (mg/L)t (min)图1.(CS-C)与t关系曲线(半对数坐标)C (mg/L)t (min)图2 .c与t关系曲线dC/dt (mg/L.min)C (mg/L)图3.dC/dt与C关系曲线(二)充氧能力充氧能力可以用表示为:也可以表示为: V曝气池体积(m3或L)；QC充氧能力(gO2/h)；标准条件下氧的饱和度(mg/L)，。三、实验装置与设备1.电动机，泵形叶轮，溶解氧测定仪，水槽，秒表，卷尺；123452.装置图1.水槽2.叶轮3.电机4.探头5.溶解氧测定仪四、实验步骤1.水槽内注入自来水，测量水深及水槽表面积，计算出水的有效体积V（L）。2.接通电源，使叶轮快速旋转，对水进行充分曝气，测定试验条件下自来水的溶解氧饱和度CS和水温。3.计算CoCl2和Na2SO3的需要量，Na2SO3是脱氧剂，CoCl2是催化剂。催化剂氯化钴的投加量W，(mg或g)：Na2S03的投加量W应为理论值的150200%：W=VCS7.9(150200%)WNa2SO3的实际投加量(kg或g)；V曝气池体积(m3或L)。4.将Na2SO3和CoCl2溶解后直接加入水槽，减慢叶轮转速,使药品迅速扩散,进行脱氧。5.待溶解氧降到零或接近零时，升高叶轮转速，对水中曝气充氧，并定时测定水槽中溶解氧浓度，直到溶解氧达饱和值时结束实验。注意事项：1.叶轮的转速通过调节变压器的电压控制；2.对水中曝气充氧时，要保证叶轮的转速恒定；3.记录水的复氧过程时，开始的时间间隔应很短(10秒左右)，随时间的延续，记录间隔可以相应延长(30秒、1分钟)。五、实验结果整理1.记录基本参数:曝气池（水槽）体积V= L；水温T= ；室温 ；实验条件下自来水的CS= mg/L；CoCl2投加量 (mg)； Na2SO3投加量 (g)。2.记录不稳定状态下充氧试验测得的溶解氧值,并进行整理。表1 溶解氧随时间变化的数据记录与整理t(s)C(mg/L)CS-C(mg/L)t(s)C(mg/L)CS-C(mg/L)t(s)C(mg/L)CS-C(mg/L)3.以溶解氧浓度C为纵坐标，时间t为横坐标，用上表数据描点作C与t关系曲线。4.根据C与t实验曲线计算相应于不同C值的dC/dt记录于下表。C (mg/L)dC/dt(mg/(Ls)5.分别以ln(CS-C)和dC/dt为纵坐标，分别以时间t和C为横坐标，绘制出二条曲线。6.计算和充氧能力Qc。六、实验结果与讨论。1.氧的传递速率受哪些因素影响？2.比较两种数据整理方法，哪一种误差小些？3.CS值偏大或偏小对实验结果的影响如何?实验五 活性污泥法处理有机废水一、实验目的1. 通过实验加深对活性污泥法的理解和认识；2. 通过实验了解活性污泥法的操作指标及监测方法。二、实验原理活性污泥法是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解氧化废水中可生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从污水中分离出来，从而使污水得到净化的方法。所谓活性污泥，是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物以细菌为主，包括真菌、藻类，原生动物及后生动物等。细菌是净化功能的主体。污水中的溶解性有机物，是透过细胞膜而被细菌吸收的；固体和胶体状态的有机物是先由细菌分泌的酶分解为可溶性物质，再渗入细胞而被细菌利用的。有机物在有氧条件下，通过好氧微生物的代谢作用被分解氧化，从不稳定需要耗氧的状态转化为不再需要耗氧的状态，最终生成CO2和水。按照代谢产物，微生物的代谢作用分成:合成代谢和分解代谢两部分。微生物以废水中的有机物为底物，将一部分合成新细胞，而另一部分氧化分解以获得能量，与此同时，一部分微生物细胞物质自身也在氧化分解供应能量，叫做微生物的内源呼吸作用，它在有机物接近耗尽时，成为微生物获取能量的重要方式。这一系列生物化学反应，可用物料平衡关系图表示:基质（废水中的有机物）+ O2合成新细胞内源呼吸最终产物CO2、H2O、NH3等非生物降解性产物最终产物CO2、H2O、NH3等基质氧化产生能量三、实验设备与材料1. 空气泵、真空泵、烘箱、水槽、恒温水浴锅；2. 分析天平，全玻璃回流装置。四、实验装置气泵空气流量计本实验采用活性污泥法处理有机废水的模拟装置，见下图。五、实验步骤1.从污水厂取回性能良好的活性污泥，测定温度。将污泥装入水槽中，并调节温度与污泥温度一致。打开气泵，进行闷曝12小时。2.停止曝气，使污泥自由沉降至液面高度的1/2以下，吸出上清液。3.测定所取原污水的COD值，然后污水加入水槽内，至原液面高度，同时开始曝气。4.用100mL量筒取100mL水槽内混合液，静止30分钟测污泥沉降比SV30，记录。5.将测完SV30的量筒内的污泥抽滤，烘干2小时，测污泥浓度X，根据所测数值，计算污泥容积指数SVI。 6.每隔四十分钟（或一小时）从取样口取样，静止1.5h，吸出上清液，测定出水的COD浓度，得到一系列tiCi。注意事项:1.水槽内混合液的温度须保持基本稳定，变化幅度不得超过1/h。2.水槽内混合液中的营养配比要保持在C:N:P=100:5:1。六、实验结果整理 污泥性能指标测定结果如表1所示。表1 实验数据记录与整理项目数据项目数据处理水量（L）COD进水（mg/L）水温（）pH值SV30X（mg/L）SVI容积负荷*去除负荷* *：利用本组实验实际所测出水浓度来计算。随着曝气时间，出水COD以及COD去除率整理在表2中，绘制出水COD以及COD去除率随时间的变化曲线。表2 实验数据记录与整理曝气时间（min）COD出水（mg/L）COD去除率（%） 数据分析：从上图可以看出出水COD随曝气时间逐渐减小，COD去除率逐渐增加，当曝气时间180分钟后，COD去除率趋于稳定，说明可生化有机物基本已去除完毕。七、问题讨论1.SVI的正常值在什么范围内，其值不同表示污泥性能如何？2.容积负荷、污泥负荷是怎样定义的?3.曝气槽混合液中营养比为多少?比例失调会有什么后果?4结合本实验结果，讨论该曝气槽中的活性污泥性能如何？实验六 活性污泥性质的测定一、实验目的（1）加深对活性污泥性能、特别是污泥活性的理解。（2）掌握几项污泥性质的测定方法。（3）掌握水分快速测定仪的使用。二、实验原理活性污泥是人工培养的生物絮凝体，它是由好氧生物及其吸附的有机物组成的。活性污泥具有吸附和分解水中有机物质（也有些可利用无机物质）的能力，显示出生物化学活性。在生物处理废水的设备运转管理中，除用显微镜观察外，下面几项污泥性质是经常要测定的。这些指标反映了污泥的活性，它们与剩余污泥排放量及处理效果等都有密切关系。三、实验设备与试剂（1）水分快速测定仪1台；（2）真空过滤装置1套；（3）秒表1块；（4）分析天平1台；（5）马弗炉1台；（6）坩埚数个；（7）定量滤纸数张；（8）100mL量筒4个；（9）500mL烧杯2个；（10）玻璃棒2根；（11）烘箱1台。四、实验步骤（1）污泥沉降比SV(%)：它是指曝气池中取混合均匀 泥水混合液100mL置于100mL量筒中，静置30min后，观察沉降的污泥占整个混合液的比例，记下结果（表8-1）。（2）污泥浓度MLSS：就是单位体积的曝气池混合液中所含污泥的干重，实际上是指混合液悬浮固体的数量，单位为g/L。测定方法a.将滤纸放在105烘箱或水分快速测定仪中干燥至恒重，称量并记录（W1）（见表8-1）。b.将该滤纸剪好平铺在布氏漏斗上（剪掉的部分滤纸不要丢掉）。c.将测定过沉降比的100mL量筒内的污泥全部倒入漏斗，过滤（用水冲净量筒，并将水也倒入漏斗）。d.将载有污泥的滤纸移入烘箱（105）或快速水分测定仪中烘干恒重，称量并记录（W2）。计算：污泥浓度（g/L）=(滤纸质量+污泥干重)滤纸质量10（3）污泥指数SVI 污泥指数全称污泥容积指数，是指曝气池混合液经30min静沉后1g干污泥所占容积（单位为mL/g）。计算式如下： SVI=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左右为好。（4）污泥灰分和挥发性污泥浓度MLVSS 挥发性污泥就是挥发性悬浮固体，它包括微生物和有机物，干污泥经燃烧后（600）剩下的灰分称为污泥灰分。测定方法 先将已知恒重的磁坩埚称量并记录（W3）（表8-1），再将测定过污泥干重的滤纸和干污泥一并放入磁坩埚中，先在普通电炉上加热碳化，然后放入马弗炉内（600）烧40min，取出放入干燥器内冷却，称量（W4）。计算 污泥灰分=100% MLVSS=1000（g/L）在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水处理池的活性污泥混合液，其比值常在0.75左右。五、实验结果整理MLSS=（W2W1）/V （mg/L） MLVSS=（mg/L） SVI=(ml/g)式中 W1滤纸的净重，mg；W2滤纸及截留悬浮物固体的质量这和，mg；V 水样体积，L。W3坩埚质量，mg； W4坩埚与无机物总质量，mg。 表8-1活性污泥性能测定表序号W1/mgW2/mgW3/mgW4/mgW2-W1/mg12平均序号W4-W3/mgSV/%MLSS/(mg/L)MLVSS/(mg/L)SVI/（mg/L）12平均六、注意事项（1）测定坩埚质量时，应将坩埚放在马弗炉中灼烧至恒重为止。（2）由于实验项目多，实验前准备工作要充分，不要弄乱。（3）仪器设备应按说明调整好，使误差减小。七、思考题（1）活性污泥吸附性能指何而言，它对污水底物的去除有何影响，试举例说明。（2）影响活性污泥吸附性能的因素有哪些？（3）活性污泥吸附性能测定的意义。实验七 吸附法处理含酚废水一、实验目的1. 了解吸附法在废水处理中的作用，2. 测定吸附等温线。二、实验原理活性炭吸附是目前应用较多的一种水处理手段。由于活性炭对水中大部分污染物都有较好的吸附作用，因此活性炭吸附应用于水处理时往往具有出水水质稳定，适用于多种污水的优点。活性炭吸附常用来处理某些工业污水，在有些特殊情况下也用于给水处理。吸附是物质在相界面处，浓度自动发生变化的现象。也就是一种物质以原子或分子状态附着在另一种物质上，固体表面和液体表面一样处在力场不平衡状态下，表面具有过剩的能量，当它吸附吸附质时，这种不平衡状态得以补偿，从而降低表面自由焓。因此，固体表面可以自动地吸附能降低其表面自由焓的物质。在等温的条件下，不同量的吸附剂具有不同的吸附量，从而测定出等温吸附线，通常用弗兰德利希经验式表示。q活性炭吸附量，即单位重量吸附剂所吸附的物质量（g/g或mg/mg）；X吸附质的质量(mg)；m吸附剂（活性炭）的量（mg）；C溶液浓度(mg/L)；k、n与溶液的温度、PH值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常数。1/n值越小活性炭吸附性能越好，一般认为当1/n=0.10.5时，水中欲去除杂质易被吸附；1/n2时难于吸附。1/n较小时多采用间歇式操作，1/n较大时最好采用连续式操作。三、实验用品1.摇床，72-分光光度计，温度计；2.水样为配制的酚溶液（10mg/L）四、实验步骤1. 在6个250mL的三角烧瓶中分别投加0、20、40、60、80、100mg活性炭；2. 分别用量筒取5OmL含酚水样加入烧瓶中，测定水温；3. 将6个烧杯固定在振荡器上振荡30分钟(认为已达到吸附平衡)；4. 分别取烧瓶中的溶液过滤，滤液置于10mL比色管中；(滤纸不要润湿)5. 分别向比色管中滴加5滴缓冲溶液、34滴4-氨基安替吡啉溶液、3滴铁氰化钾溶液，摇匀，静止1分钟显色。6. 用分光计在510nm处，以蒸馏水做参比液，用1cm比色皿测滤液的吸光度。注意操作要点：1) 各水样过滤之后，再同时滴加其它药品；2) 按顺序每加一种药品之后，必须摇匀，再加其它药品；3) 水样显色后，测吸光度时要按由浅至深的顺序。4) 附标准曲线绘制：A) 配制0mg/l、2mg/l、4mg/l、6mg/l、8mg/l的标准酚溶液。B) 分别取上述酚标准溶液置于10mL比色管中，分别向比色管中滴加5滴缓冲溶液、34滴4-氨基安替吡啉溶液、3滴铁氰化钾溶液，摇匀，静止1分钟显色。C) 用分光计在510nm处，以蒸馏水做参比液，用1cm比色皿测滤液的吸光度。7. 在标准曲线上查出相应的酚含量。标准曲线：水样浓度C2mg/L4mg/L6mg/L8mg/L吸光度A待测实验：活性炭量0mg20mg40mg60mg80mg10mg吸光度A酚浓度C8. 画出等温吸附线，并以弗兰德利希方程的形式，求出等温吸附方程。六、数据处理m（mg）020406080100C（mg/L）logCx（mg）q（g/g）logqT（）1) 各实验数据记录于上表；2) 绘制qC对应的等温吸附曲线；3) 将 两边取对数，得 ；记录在上表。4) 以logqlogC做图，经线性回归得一直线，求出斜率1/n和截距logk；5) 将k和1/n代回原方程，得到温度T下的弗兰德利希等温吸附方程式。logqlogC1/nlogkqC（mg/L）七、思考题1) 评价活性炭对苯酚的吸附能力。2) 吸附等温线有何实际意义?3) 做等温吸附线为什么要用粉状炭？实验八 废水可生化性实验一、实验目的1.了解废水可生化性判别的原理和方法。2.掌握废水可生化性生化呼吸线法测定过程。3.掌握废水可生化性测定的应用。二.实验原理及方案2.1实验原理1)废水生化处理的机理及要素:可生化废水生化处理主要是通过活性污泥微生物的新陈代谢作用实现的。活性污泥中微生物是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等组成的生态系。细菌是这个生态系中最主要的组成部分。利用微生物对废水中有机、有毒物质进行吸附和氧化分解。其过程有物理化学作用和生物化学作用。污水中有机物向活性污泥表面附聚。由于活性污泥为松软的絮状体，表面积大，有较强的吸附力，所以活性污泥能对有机物或有毒物质进行吸附，其中可溶性有机物直接被细菌所吸附，而不溶性有机物通过细菌分泌的酸作用，将其降解为可溶性有机物后，再被细菌吸收，吸收到细菌体内的有机物，在有氧的条件下，将其中一部分有机物进行分解代谢，即氧化分解，以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成二氧化碳和水等稳定物质，再通过凝聚沉淀分离，使污水净化无害。2)生化处理过程中保证微生物生命的基本要素:a)水温保持2030最为适宜;b)pH值79:活性污泥中微生物适宜中性或偏碱性环境中;c)营养物质与活性污泥的结构、处理废水中的有机杂质等密切相关。除以生物需氧量BOD表示的碳源外，还需要N、P和其它微量元素。2.2实验方案1)本实验是通过测定活性污泥的呼吸速度来考察乙醛废水生物处理的可能性。生物对氧的消耗称之为呼吸，通过连续测定活性污泥微生物的呼吸，即连续测定水样中溶解氧的变化，来研究活性污泥进行生化反应的可能性。当活性污泥处于内呼吸阶段(微生物取得生命活动的能量，仅仅利用体内贮藏的物质)，呼吸速度是恒定的，即耗氧量相对稳定，所以耗氧量与时间成一直线关系，此直线称为内呼吸线。当活性污泥接触含有有机物或污水后，由于分解水中的有机物，其耗氧速度要加快，耗氧量随时间的变化是一条特征曲线，称之为生化呼吸曲线。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 -总的需氧速度;(do/dt)F -降解有机物，合成新细胞的耗氧速率;(do/to)T-微生物内源呼吸速率。如果废水对微生物无抑制作用，则微生物与废水混合后，立即大量摄取有机物合成新细胞，也消耗水中的溶解氧，溶解氧的吸收量与废水中的有机物浓度有关。开始时，间歇生物反应器有机物浓度高，微生物吸收氧的速度较快，随着有机物的逐渐被去除，氧吸收速率也逐渐减慢，最后等于内呼吸速率，若废水中某一种或几种成分对微生物的生长有毒害或抑制作用，微生物降解分解有机物的速度便会停止或减慢。因此，可以通过测定活性污泥的呼吸速度，用氧吸收的累计值与时间的关系曲线，呼吸速率与时间的关系曲线来判断废水生物处理可能性的最大允许浓度。实验所得:a)生化呼吸线在内呼吸线之上，该废水可生化处理。b)生化呼吸线在内呼吸线之下，该废水不可生化处理，废水对生物有抑制作用。c)生化呼吸线与内呼吸线重合，该废水对生物无抑制作用。三、实验装置图及所需仪器设备超级恒温水浴、磁力搅拌器、溶解氧测定仪、秒表、烧杯、锥形瓶,，见图1。图1实验装置1磁力搅拌器2.DO探头3.三角瓶4.DO测定仪1324四、实验步骤:1、从吉化污水处理厂取曝气池活性污泥曝气培养。2、配制废水:乙醛废水的来源为吉化电石厂的乙醛废水。3、分别取250mL曝气后的活性污泥于两个锥形瓶中。(1)甲瓶做内呼吸测定，用自来水加满，在2030的恒温水浴并用磁力搅拌的条件下，用溶解氧仪测定其中溶解氧的变化值，每隔30s读数一次。以时间做横坐标，耗氧量做纵坐标做出内源呼吸线。(2)乙瓶做生化呼吸线测定，加入10mL待测废水，再用自来水加满锥形瓶，在同样的条件下用溶解氧仪测定，其中溶解氧的变化值，同样每隔30s读数一次。以时间做横坐标，耗氧量做纵坐标在同一坐标系中做出生化呼吸曲线。(3)比较两条呼吸线得出可生化性结论。五.实验数据处理及分析乙醛废水的可生化性测定数据见表1，呼吸线见图2。表1废水可生化性实验数据时间/min内源呼吸耗氧速率（累积）mg/l生化呼吸耗氧速率（累积）mg/l时间/min内源呼吸耗氧速率（累积）mg/l生化呼吸耗氧速率（累积）mg/lt/minDO/mg内源呼吸线生化呼吸线（可生化）生化呼吸线（不可生化）0图2 废水可生化曲线由图1可以看出，乙醛废水的生化呼吸曲线在污泥的内源呼吸线之上，也就是说该废水可以用生化方法来进行处理，得到比较好的效果，即该废水为可生化废水。六、讨论1.测定废水的可生化性在废水处理中的作用。实验九 SBR法计算机自动控制系统一、试验目的 1、通过试验认识SBR法计算机自动控制系统的构造及运行过程2、加深对SBR法的工艺特征的认识。二、试验原理 SBR法是序列式间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，他又可称为序批式活性污泥处理系统。SBR法是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥处理技术，可以说SBR法是一种既年轻又古老的水处理工艺，这是因为早在1914年英国人Alden与Lookett等发明了活性污泥生物处理法时，在运行上就是采用间歇的运行方式，但是在当时的情况下，由于曝气器和自控设备的限制，以及一些在认识上的问题等给运行操作带来了诸多不便，因此，就将间歇的运行方式改为连续的运行方式。而在20世纪80年代以后，由于自动化控制、计算机等高新技术的迅猛发展，以及一些在污泥处理领域的日益普及和应用（例如，电池阀、气动阀、溶解氧传感器 、水位传感器等），使得活性污泥法中各项主要指标，如溶解氧（DO）、PH值、电导率、氧化还原电位（ORP）等 ,都能通过自动检测仪表做到自控操作，这样就为活性污泥法的间歇运行创造了条件。1979年美国人R。L。Irbine等又重新提出了间歇进水、间歇出水的活性污泥处理工艺，即SBR法，这一观点很快得到了认同与重视，并在美澳得到较广泛的应用。SBR法与传统活性污泥法的最大区别是：以时间分割的操作方式代替了传统的空间分割的操作方式；以非稳态的生化反应代替了传统的稳态生化反应；以静止的理论沉淀方式代替了传统的动态沉淀方式。SBR技术的核心就是SBR反应器（池），该池将调节、均化、初沉、生物降解、二沉等多重功能集于一池，通常情况下，它主要由反应池、配水系统、排水系统、曝气系统、排泥系统，以及自控系统所组成。SBR工艺在运行上的主要特征是顺序、间歇式的周期运行，其一个周期的运行通常可分为以下五个阶段。（1）进水阶段：将待处理污水注入反应池，注满后再进行反应。此时的反应池就起到了调节池调节均化的作用。另外，在注水的过程中，也可以配合其它操作，如曝气、搅拌等以达到某种效果。（2）反应降解阶段：污水达到反应器设计水位后，便进行反应。根据不同的处理目的，可采取不同的操作,如预降解水中的有机物（去除BOD）要进行硝化、吸收磷就以曝气为主要操作方式；若欲进行反硝化反应，则应进行慢速搅拌。（3）沉淀澄清阶段：以理性静态的沉淀方式使泥水进行分离。由于是在静水条件下进行沉淀，因而能够达到良好的沉淀澄清及污泥浓缩效果。（4）排放处理水阶段：经沉淀澄清后，将上清液作为处理水排放直至设计最低水位，有时在此阶段在排水后可排放部分剩余污泥。（5）待进水阶段：此时反应器内残存高浓度活性污泥混合液。整个运行过程如图I所示。在工艺方面SBR法具有以下特点：（1）生化反应推动力大，反应效率高，池内可处于好氧、厌氧交替状态，净化效果好。（2）运行稳定，污水在理想状态下沉淀，沉淀效率高，排出水水质好。（3）耐冲