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水污染控制工程实验 环境科学实验教学示范中心 实验一混凝实验 一 实验目的 通过混凝实验 观察矾花的形成过程及混凝沉淀效果 不仅可以选择投加药剂种类 数量 同时还取决于水的 水流速度梯度等因素 通过本实验 希望达到如下目的 1 掌握一般微污染水体最佳混凝条件的基本方法2 加深对混凝机理的了解 二 实验原理 胶体颗粒 胶粒 带有一定的电荷 消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫做脱稳 脱稳后的胶粒 在一定的水力条件下 才能形成较大的絮凝体 俗称矾花 直径较大且较密实的矾花容易下沉 自投加混凝剂直至形成较大矾花的过程叫混凝 三 设备及试剂 一 仪器设备1 六联混凝试验搅拌仪一台2 洗耳球1个 配合移液管移药用3 1mL 5mL 10mL移液管各2根4 1000mL量筒1个 量原水体积5 PHS 2型酸度计1台 6 浊度仪1台 三 设备及试剂 二 试剂10g L Al2O3计 浓度硫酸铝2 10g L三氯化铁3 10g L聚合氯化铝4 10 HCl5 10 NaOH 五 实验结果整理 表1 原始数据及三种混凝剂浊度测定记录表 五 实验结果整理 表2 PH最佳值选择 六 实验结果讨论 根据实验结果以及实验中所观察到的现象 简述影响混凝的几个主要因素 2 为什么加大投药量时 混凝效果不一定好 3 本实验与水处理实际情况有哪些差别 怎样改进 4 设计测定最佳pH值和最佳投加量实验过程 实验二化学氧化法处理有机废水实验 一 实验目的 将污染物氧化为无害的终端产物或较易生物降解的中间产物 从而降低废水中的COD和BOD 使废水中的有毒物质无害化 1 了解Fenton试剂氧化法处理有机工业废水的基本原理 2 掌握Fenton试剂氧化法的实验步骤 二 实验原理 Fenton试剂法是以过氧化氢为氧化剂 以亚铁盐为催化剂的化学氧化法 只有这两种试剂在一起时 才会显出很强的氧化能力 Fenton试剂法可用于处理难生物降解的有机废水和燃料废水的脱色 处理含烷基苯磺酸盐 酚 表面活性剂 水溶性高分子 如聚乙二醇 聚乙烯醇 废水特别有效 三 实验仪器与试剂 1 可加热电磁搅拌器 1台2 测定装置 一台3 250烧杯 250量筒 20移液管 1000容量瓶 各一个4 30 的过氧化氢5 1mol L氢氧化钠6 1mol L硫酸亚铁溶液7 0 1mol L高锰酸钾溶液8 0 5mol L硫酸 四 实验步骤 有机废水的氧化处理1 称取0 024g对甲氧基苯胺于250ml烧杯中 加水200ml 搅拌溶解 取20ml该溶液测定 剩余溶液以0 5mol L的硫酸或1mol L的氢氧化钠调节PH至4 用试纸 2 置烧杯于电磁搅拌器上 在约25 下搅拌 加入新配制的硫酸亚铁溶液0 5ml和1ml过氧化氢 搅拌1h后 边搅拌边滴加0 1mol L高锰酸钾溶液 至浅棕红色不退为止 放置20min后 再调节PH至7 过滤 测定滤液的COD 五 实验结果整理 1 去除率 处理前水样的COD 处理后水样的COD 处理前水样COD 100 2 结果填表 水样处理前水样COD处理后水样CODV0滴定终读数 mL滴定始读数 mLCOD mg L 六 结果与讨论 1 实验操作中有哪些注意事项 2 如何提高去除率 3 湿式氧化 臭氧氧化 氯气氧化等氧化方法分别适用于哪类工业废水的处理 实验三水污染控制模拟实验 一 实验目的 水处理 给水或废水处理 工程设计中 停留时间是水处理设备使用最广泛的参数之一 水在处理构筑物中停留时间与水的流动特性 处理设备的特性 种类 形状 尺寸等 水温 污染物性质 活性污泥性质浓度等因素有关 1 掌握停留时间和停留时间分布的基本概念 2 学会用示踪法测定停留时间和停留时间分布函数 二 实验原理 1 停留时间分布函数和平均停留时间水进入构筑物后 便以不同的路线流过构筑物 在同一时刻进入构筑物的水 其停留时间各不相同 一般不等于设计值 2 停留时间分布函数的测定测定停留时间分布函数的常用方法有两种 脉冲法 impulseinput 和跃阶法 stepinput 三 实验装置与设备 1 实验装置 高位稳压水槽 氧化沟模型或完全混合型曝气池组成 2 实验设备和仪器仪表氧化沟模型分析天平 1台曝气池模型烧杯 50ml 50只高位稳压水槽秒表 1块电动机容量瓶 500ml 1只 50ml 6只直流稳压电源移液管 1ml 2ml 5ml 各1只曝气叶轮量筒 1000ml 1只分光光度计 1台洗耳球 1只 氧化沟工艺 活性污泥曝气池 四 实验步骤 1 配制若丹明B标准溶液称取0 050g若丹明B 用分析天平 溶于500ml容量瓶中 用蒸馏水稀释至标线 配制成0 01 的若丹明B标准溶液 在5只50ml的容量瓶内分别加入1 2 3 4 5ml0 01 的若丹明B溶液 配制成浓度分别2 4 6 8 10mg l的标准溶液 2 用配制好的标准溶液确定最大吸收波长 540 560nm 3 在分光光度计上读取相应于各种若丹明B浓度的光密度 并绘制光密度与若丹明B浓度关系标准曲线 4 测定实验模型体积5 用体积法测定实验装置在实验时的流量 6 在分析天平上称取200 250mg若丹明B 溶解于30ml的自来水中 7 用脉冲法投加若丹明B溶液 8 用50ml烧杯在出口端定期取样 并记录取样时间 9 用分光光度计一次测定50个样本中的示踪物浓度 五 实验结果整理 1 实验设备和基本实验参数记录试验日期年月日氧化沟模型有效容积L曝气池模型有效容积L流量QL min最大吸收波长nm若丹明B的用量M0mg2 测定若丹明B标准浓度曲线记录 表1若丹明B标准浓度曲线记录表 表2氧化沟 或曝气池 模型测得的示踪物浓度 六 实验结果讨论 1 是否可以用测定数据检验实验结果的正确性 2 比较不同方法计算求得的平均停留时间 讨论影响本实验成果的主要因素 3 根据实验结果 说明你对实验模型的流动特性得出哪些结论 本实验有什么实际意义 实验四活性污泥评价指标实验 一 实验目的 1 了解评价活性污泥性能的四项指标及其相互关系2 掌握SV SVI MLSS MLVSS的测定和计算方法 二 实验原理 在一定的污泥量下 SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性能 如SVI较高 表示SV较大 污泥沉降性能较差 如SVI较小 污泥颗粒密实 污泥老化 沉降性能好 但如SVI过低 则污泥矿化程度高 活性及吸附性都较差 一般来说 当SVI 100时 污泥沉降性能良好 当SVI 100 200时 沉降性能一半 而当SVI 200时 沉降性能较差 污泥易膨胀 三 实验装置与设备 1 曝气池2 电子分析天平3 烘箱4 马福炉5 量筒 100 1只6 三角烧瓶 250 1只7 短柄漏斗 1只8 称量瓶 40 709 瓷坩埚10 干燥器 四 实验步骤 1 将 12 5cm的定量中速滤纸折好并放入已编号的称量瓶中 在103 105 的烘箱中烘2h 取出称量瓶 放入干燥器中冷却30min 在电子天平上称重 记下称量瓶编号和质量m1 g 2 将已编号的瓷坩埚放入马福炉中 在600 温度下灼烧30min 取出瓷坩埚 放入干燥器中冷却30min 在电子天平上称重 记下编号和质量m2 g 3 用100mL量筒量取曝气池混合液100mL V1 静止沉淀30min 观察活性污泥在量筒中的沉降现象 记录下沉淀污泥的体积V2 mL 4 从已知编号和称重的称量瓶中取出滤纸 放置到已插在250mL三角烧瓶上的玻璃漏斗中 取100mL曝气池中混合液慢慢倒入漏斗过滤 5 将过滤后的污泥连滤纸放入原称量瓶中 在103 105 的烘箱中烘2h 取出称量瓶 放入干燥器中冷却30min 在电子天平上称重 记下称量瓶编号和质量m3 g 6 取出称量瓶中已烘干的污泥和滤纸 放入已编号和称重的瓷坩埚中 在600 温度下灼烧30min 取出瓷坩埚 放入干燥器中冷却30min 在电子天平上称重 记下瓷坩埚编号和质量m4 g 五 实验结果整理 1 实验数据记录 记录表 2 污泥沉降比计算 3 混合液悬浮固体浓度计算 4 污泥体积指数计算 5 混合液挥发性悬浮固体计算 活性污泥评价指标实验记录表 g实验日期 年月日 六 计算 6 1烘箱烘干法计算污泥浓度MLSS g L W2 W1 1000V式中 W2 滤纸 沉淀物之混合质量 g W1 滤纸质量 g V 取污泥溶液体积 Ml 6 2快速水分测定仪法计算污泥浓度MLSS g L 10 W 1000V式中 W 烘干污泥后天平平衡时 所加砝码重 g V 取污泥体积 mL 七 思考与讨论 1 分析影响活性污泥媳妇性能的因素 2 发育良好的活性污泥具有哪些特征 3 污泥容积指数与污泥沉降比区别与联系 4 分析活性好的污泥的沉淀过程有何特征 实验五曝气设备充氧能力实验 一 实验目的 活性污泥法处理过程中曝气设备的作用是使氧气 活性污泥 营养物三者充分混合 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气进行物质代谢 由于氧的供给是保证生化处理过程的正常进行的主要因素 因此 工程设计人员和操作人员常通过实验来评价曝气设备的供氧能力和动力效力 1 了解曝气设备的类型 叶轮 鼓风 及评价曝气设备充氧能力的方法 不稳定状况和稳定状况 2 掌握测定曝气设备的氧传递系数和充氧能力3 掌握测定 系数的方法 二 实验原理 活性污泥法是采取一定的人工措施 创造适宜的条件 强化活性污泥微生物的新陈代谢作用 加速污水中有机物降解的生物处理技术 人为的通过一些设备 加速向水中传递氧的一种过程 现行通用曝气方法主要有三种 即鼓风曝气 机械曝气 鼓风机械曝气 对于氧转移的机理主要是刘易斯与怀特曼创建的双膜理论 三 实验设备与仪器 1 实验用曝气筒 直径 120mm 高H 2 0m2 空气压缩机3 转子流量计 秒表 温度计4 溶解氧瓶 250ml 10个 5 滴定台 1个 6 酸式滴定管 250ml1个 7 移液管 100ml 1ml 2ml各1只 四 试剂 1 脱氧剂 无水硫酸钠2 催化剂 氯化钴 0 1mg l 3 溶解氧分析 碘量法 所需药品 五 实验操作步骤 1 向曝气筒中注入清水至1 8m 取水样测定水中溶解氧值 并根据溶解氧浓度公式确定水中溶解氧量 根据水中溶解氧的量便可计算出Na2SO3的需要量 实际投加时 应使用10 20 的超量 投入氯化钴量应在3 5 5mg L之间 使用时先将化学药剂进行溶解 然后投入曝气池 用长玻棒在不起泡的情况下搅拌使其扩散反应完全 搅拌时间约为 5 10钟 使亚硫酸根离子和水中的溶解氧浓度同时接近于零 测定池内水中溶解氧的浓度 2 把充氧装置的探头放入曝气池内开始曝气 计时 在稳定曝气的条件下 每隔一段时间 如5分钟 测定一次水中的溶解氧 并作记录 曝气至溶解氧不再明显增长为止 达到近似饱和 3 本次实验曝气强度为2 5m3 m2 时 风量约为 25m3 h 六 结果统计分析 曝气池中溶解氧变化统计表 1 以充氧时间t为横坐标 水中溶解氧浓度变化为纵坐标作图绘制充氧曲线 任取两点 点坐标为 t1 C1 B点坐标为 t2 C2 计算KLa 式中Cs为水温t摄氏度时饱和溶解氧的理论值 查表可得 附表鼓风曝气氧实验记录2 以充氧时间为横坐标 为纵坐标作图 从其支线的斜率上求出KLa 3 分别计算充氧量 氧利用系数以及动力效率 七 思考与讨论 1 鼓风曝气设备与机械曝气设备充氧性能指标有何不同 2 分析曝气在活性污泥生物处理法中的作用 3 曝气设备充氧性能指标为何均是清水 其标准状态下的值是多少 实验六活性炭吸附实验 一 实验目的 1 活性炭处理工艺是运用吸附方法来去除异味 色度 某些离子以及难生物降解的有机污染物 2 通过活性炭吸附实验 了解活性炭吸附工艺及其性能 3 掌握用 间歇法 确定活性炭吸附公式中常数的方法 二 实验原理 吸附是废水治理工艺中最常用的方法之一 是废水治理的重要手段 多用于浓度高 废水水量小的有机污染物的处理 吸附是一种界面现象 其作用发生在两个相的界面上 吸附作用可分为 一是物理吸附 指吸附剂表面的分子受到不平衡的力 而通过分子间力使其它分子吸附于表面上 另一个是化学吸附 吸附剂与吸附质之间的化学作用 第三 是离子交换吸附 通常指离子交换 三种吸附不是孤立的 往往相伴发生 三 仪器与试剂 1 分光光度计2 六联搅拌器3 天平4 烧杯 500ml 5个5 玻棒5根6 漏斗7 滤纸8 染液9 活性炭 四 测定步骤 1 将活性炭放在蒸馏水中浸泡24小时 然后在105 烘箱内烘24小时 再将烘干的活性炭碾碎成能通过270目的筛子 0 053mm 的粉状活性炭 2 分别取0 1g 0