环境工程学实验教案.doc

邯郸学院教案用纸邯 郸 学 院实 验 教 案20122013学年 第一学期分院(系、部)：生物科学系教 研 室：生物技术教研室课程名称：环境工程学授 课 班 级： 2009级生物技术本科班主 讲 教 师： 王磊职 称： 助教使 用 教 材：邯郸学院制教 案（首页）课程名称中文：环境工程学课程编号413011020英文：Environmental Engineering学 分4授课教师王磊职 称助教课程性质学位课（ ） 必修课（ ） 选修课（ ）授课对象专业、层次和班级：2009级生物技术专业本科班 课程学时 64 学时周学时 6 学时起止周10-17学时分配理论讲授： 42 学时； 实验： 22 学时； 上机： 学时授课方式课堂讲授（ ）；实践课（ ）考核方式考试（）；考查（）使用教材环境工程学（第二版）主编：蒋展鹏出版社：高等教育出版社出版日期：2005-6主要参考资料及指定参考书水污染控制工程 高廷耀等 高等教育出版社 1999排水工程(第三版) 张自杰 中国建筑工业出版社 1996大气污染控制工程（第二版） 郝吉明，马广大 高等教育出版社 2002环境工程导论（第三版） 王建龙译，Mackenzie L. Daris David A. Cornwell 清华大学出版社 2002审核意见 教研室主任（签字）： 年 月 日Shang, and action Shang with to XI comrade for General Secretary of Central keep height consistent; any when are put discipline rules is in front, enhanced organization concept, and obey Organization decided; to set right of worldview, and Outlook on life And to lead a clean slim family, always adhere to the Communists spiritual home; to consciously practice the partys purpose, keeping qualities. CPC requirements in section-level cadres above to be a benchmark, play an exemplary role, adhere to the loyal clean play, Jiao Yulu-a good cadre of activities carried out in the ordinary party members practicing pioneer standard post set up activities. We all party members to further enhance political par core, situation awareness, awareness, awareness, belief and faith, according to positions, downtown River regulation, diversion of hydraulic Process, protection of the mother River, rural safety water drinking project, construction of flood control and drought relief, water in ecological civilization construction and other key, think, often, more active, hands-on, disciplined and strict rules, play, courage, give full play to the exemplary role, the successful completion of tasks. Three reform as the core of real change, completely change, and change image. This fundamental aim of education in order to solve the problem, for this reason, we insist on problem-oriented, enhance the awareness of problems, problems of reform in place, continuous improvement in style, to better serve the people, to better promote the water conservancy work. First of all, to find the problem. Im learning education programme, in view of the current construction of the party, proposed to focus on solution of fuzzy ideals and beliefs waver, consciousness, purpose of the party weak sense, honesty and self-discipline awareness is not strong, depressed, six issues of ethical misconduct. Vast numbers of party members and cadres should closely real life personal and ideological work, reflections on the standard control, check the pendulum problem, pinpoint problems, get real, deep, identification, find the main target, laying the Foundation for further corrective action implementation.11讲 次2日 期2012年11月2日2012年11月2日星期五五节 次1-4节5-8节授课内容实验一 化学需氧量的测定授 课 学 时4教学目的掌握重铬酸钾法测定化学需氧量（COD）的原理和方法教学重点重铬酸钾法测COD的测定原理和方法教学难点重铬酸钾法测COD的影响因素及对策分析教 具 和媒体使用黑板教学教学方法实验法教学过程实验讲解 30分钟一、目的要求1、通过实验掌握COD测定的方法2、理解COD测定的影响因素及解决方法二、实验原理在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，经沸腾回流后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。三、实验仪器设备及材料标准COD消解器、硫酸银硫酸试剂、重铬酸钾标准溶液、硫酸亚铁铵标准溶液、试亚铁灵指示剂等四、方法步骤1、试剂配制：硫酸银硫酸试剂：向1L硫酸中加入10g硫酸银。放置12天使之溶解，并混匀，使用前小心摇动。重铬酸钾标准储备液 C=0.250mg/L：将12.258g在120干燥2h后优级纯的重铬酸钾溶于水，稀释至1000ml。重铬酸钾标准溶液 C=0.0250mg/L：将上述溶液稀释10倍而成。硫酸亚铁铵标准储备液C0.10mg/L：溶解39.5g硫酸亚铁铵于水中，加入20 ml硫酸，待其溶解冷却后稀释至1000 ml。硫酸亚铁铵标准溶液C0.010 mg/L：将上述溶液稀释10倍而成。试亚铁灵指示剂：称取1.458g邻菲啰啉；0.695g硫酸亚铁溶于水中，稀释至100 ml。2、试剂标定硫酸亚铁铵标准溶液C0.010 mg/L的标定：移取10.00 ml重铬酸钾标准溶液置于锥形瓶中，用水稀释至约100 ml左右，加入30 ml硫酸，混匀，冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵滴定，溶液的颜色由黄色经蓝色变为红褐色，即为终点。记录下硫酸亚铁铵的消耗量（ml）。 计算CNH42FeSO426H2O=10.000.250/V = 2.50/V注：式中V滴定时消耗硫酸亚铁铵溶液的毫升数。3、采样水样要采集于玻璃瓶中，应尽快分析。如不能立即分析时，应加入硫酸至PH2，放置在4下保存。但保存时间不多于2天。采集水样的体积不得少于500ml。4、测定准确移取20ml待测水样于锥形瓶中，准确加入10ml重铬酸钾标准溶液和几粒防爆沸玻璃珠，根据水样中氯化物的含量加入硫酸汞后(一般加0.4克硫酸汞,可络合2000mg/L氯离子)，摇匀。将锥形瓶接到回流装置冷凝管下端，接通冷凝水。从冷凝管上端缓慢加入30ml硫酸银硫酸试剂。自溶液开始沸腾起回流2h。待冷却后，用70ml水自冷凝管上端冲洗冷凝管后，取下锥形瓶，溶液总体积控制在140ml左右。溶液再度冷却后，加三滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝色至红褐色即为终点,记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量V1。对于COD值小于50 mg/L的水样，应采用低浓度的重铬酸钾标准溶液氧化，加热回流后，采用低浓度的硫酸亚铁铵标准溶液回滴。该方法对未经稀释的水样其测定上限为700 mg/L，超过此上限时必须经稀释后测定。空白试验按相同的步骤以20.0ml水代替试料进行空白实验，其余试剂和试料测定同上叙述，记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数V0。计算公式： CODCr=（V0V1）C81000/VC：硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol /L） V0：滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml） V1：滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml） V：水样体积（ml） 8：氧1/4O2的摩尔质量以mg/L为单位的换算值。五、注意事项1、测定COD前要估计结果，以选择适当的原水稀释倍数。2、因为实验用到浓硫酸、重铬酸钾、硫酸汞等有毒有害物质，在实验室必须带橡胶手套，进行相关操作时要在通风橱内进行，并要求教师在场指导。3、在消解过程中，消解仪器必须有专人看管，出现问题及时解决。实验操作 150分钟 一定要注意学生安全。实验总结 20分钟 包括整理实验室，处理废弃物。思考题作 业1、撰写实验报告2、重铬酸钾法测定COD的应用范围是什么，其他的COD测定方法有哪些，应用范围又是什么？3、影响测定结果的因素有哪些，并分析其对实验结果的影响。讲 次4日 期2012年11月6日2012年11月6日星期二二节 次1-4节5-8节授课内容实验二 颗粒自由沉降实验授 课 学 时4教学目的掌握颗粒自由沉淀实验方法，加深对自由沉淀的特点及规律的理解教学重点颗粒自由沉降实验方法教学难点沉降实验所得数据计算分析，绘制相关图表教 具 和媒体使用黑板教学教学方法实验法教学过程实验讲解 30分钟一、目的要求1、通过实验加深对自由沉淀的特点及规律的理解；2、掌握颗粒自由沉淀实验方法，根据实验结果绘制相关曲线。二、实验原理在含有分散性颗粒的废水静置沉淀过程中，设试验筒内有效水深为H，通过不同的沉淀时间t，可求得不同的颗粒沉淀速度u，u=H/t0对于指定的沉淀时间t0，可求得颗粒沉淀速度u0。对于沉淀等于或大于u0的颗粒在t0时可全都去除，而对于沉淀uu0的颗粒只有一部分去除，而且按u/u0的比例去除。 设x0代表沉速u0的颗粒所占百分数，于是在悬浮颗粒总数中，去除的百分数可用1-x0表示。而具有沉速uu0的每种粒径的颗粒去除的部分等于u/u0。因此考虑到各种颗粒粒径时，这类颗粒的出去百分数为：总去除率=（1-xo）+ 式中第二项可将沉淀分配曲线用图解积分法确定，如上图中的阴影部分。对于絮凝型悬浮物的静置沉淀的去除率，不仅与沉淀速度有关，而且与深度有关。因此试验筒中的水深应与池深相同。沉降柱的不同深度设有取样口，在不同的选定时段，自不同深度取水样，测定这部分水样中的颗粒浓度，并用以计算沉淀物质的百分数。在横坐标为沉淀时间、纵坐标为深度的图上绘出等浓度曲线，为了确定一特定池中悬浮物的总去除率，可以采用与分散性颗粒相似的近似法求得。三、实验仪器设备及材料颗粒自由沉淀实验装置、抽滤装置、分析天平、具塞称量瓶、烘箱、滤纸、漏斗、量筒、烧杯等。四、方法步骤1、将水样倒入搅拌桶中，用泵循环搅拌约5min，使水样中悬浮物分布均匀。2、用泵将水样输入沉淀试验筒，在输入过程中，从筒中取样三次，每次约50ml（取样后要准确记下水样体积），此水样的悬浮物浓度即为实验水样的原始浓度C0。3、当废水升到溢流口，溢流管流出水后，关紧沉淀试验筒底部的阀门，停泵，记下沉淀开始时间。4、观察静置沉淀现象。5、隔1、3、5、10、15、20、40、60min，从试验筒分别取样50mL，测其悬浮物浓度Ci，并记录沉淀柱内液面高度。取水样前要先排出取样管中的积水约5ml左右，取水样后测量工作水深的变化。6、将每一种沉淀时间的水样作平行试验，用滤纸抽滤（滤纸应当是已在烘箱内烘干后称量过的），过滤后，再把滤纸放入已准确称量的带盖称量瓶内，在105烘箱内烘干后称量滤纸的增量即为水样中悬浮物的重量。7、计算不同沉淀时间t的水样中的悬浮物浓度C，沉淀效率E，以及相应的颗粒沉速u，画出E-t和E-u 的关系曲线。数据处理：悬浮物的浓度C（mg/L）= 100 沉降效率E = 100% 沉降速度u =五、注意事项1、实验开始前准备好盛装水样的容器。2、对实验设备的相关操作时要求教师在场指导。3、实验完成后应对实验设备用自来水进行清洗、复位。实验操作 150分钟 对实验设备，教师应演示后学生方可操作。实验总结 20分钟 包括整理实验室，处理废弃物等。思考题作 业1、撰写实验报告2、根据实验结果绘制沉淀曲线，并分析实验所得结果。3、分析不同工作水深的沉淀曲线，如应用到沉淀池的设计，需注意什么问题？讲 次6日 期2012年11月13日2012年11月13日星期二二节 次1-4节5-8节授课内容实验二 加压溶气气浮实验授 课 学 时4教学目的了解压力溶气气浮法处理废水的工艺流程；掌握色度的测定方法。教学重点加压溶气气浮法处理工艺流程和色度测定方法教学难点加压溶气气浮的控制参数及调控方式教 具 和媒体使用黑板教学教学方法实验法教学过程实验讲解 30分钟一、目的要求1、了解压力溶气气浮法处理废水的工艺流程；2、了解溶气水回流比对处理效果的影响；3、掌握色度的测定方法。二、实验原理气浮法是进行固液分离的方法之一。该法是在水中通入空气，产生微细泡（有时还需要同时加入混凝剂），使水中细小的悬浮物黏附在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，再用刮渣机收集。这样，废水中的悬浮物质得到了去除，同时净化了水质。气浮分为射流气浮、叶轮气浮和压力溶气气浮。气浮法主要用于洗煤废水、含油废水、造纸和食品等废水的处理。三、实验仪器设备及材料加压溶气气浮实验装置、具塞比色管、白瓷板、烧杯等。四、方法步骤1、熟悉实验工艺流程；2、废水用6mol/L的NaOH溶液调至pH=89，在500mL的量筒内分别加入废水200、250、300、350、400mL；3、启动废水泵，将混凝池和气浮池注满水；4、启动空气压缩机，待气泵内有一定压力时开启清水泵，同时向加压溶气罐内注水、进气，打开溶气罐的处水阀；5、迅速调节进水量使溶气罐内的水位保持在液位计的2/3处，压力为0.30.4MPa。如进气量过大，液位基本保持稳定，直到释放器释放出含有大量微气泡的乳白色的溶气水。观察实验现象；6、向各水样加入混凝剂，使其浓度为250350mg/L，并搅拌均匀；7、从溶气罐取样口向各水样中注入溶气水，使最终体积为500mL。静置2030min，取样测定色度，实验数据填入下表中。8、根据实验数据绘制色度去除率与回流比之间的关系曲线。加压溶气气浮实验记录表废水体积（mL）0200250300350400450溶气水体积（mL）回流比气浮时间（min）色度原水 出水色度去除率（%）五、注意事项1、实验开始前准备好盛装水样的容器。2、对实验设备的相关操作时要求教师在场指导。3、实验完成后应对实验设备用自来水进行清洗、复位。4、调整回流量和气体压力时应慢速调节，切忌快速操作。实验操作 150分钟 对实验设备，教师应演示后学生方可操作。实验总结 20分钟包括整理实验室，清洗仪器等。思考题作 业1、撰写实验报告2、应用已掌握的知识分析你取得释气量测定结果的正确性；3、试述工作压力对溶气效率的影响；4、拟定一个测定气固比与工作压力之间关系的实验方案。讲 次7日 期2012年11月16日2012年11月16日星期五五节 次1-4节5-8节授课内容实验四 污水混凝沉淀实验授 课 学 时4教学目的了解混凝的现象、过程和净水作用以及影响混凝的主要因素教学重点混凝实验方法及混凝效果评定教学难点混凝效果影响因素分析教 具 和媒体使用黑板教学教学方法实验法教学过程实验讲解 30分钟一、目的要求1、了解混凝的现象、过程和净水作用以及影响混凝的主要因素2、确定混凝剂的最佳投加量及其相应的pH值二、实验原理化学混凝的处理对象主要是废水中的微小悬浮物和胶体物质。根据胶体的特性，在废水处理过程中通常采用投加电解质、不同电荷的胶体或高分子等方法破坏胶体的稳定性，然后通过沉淀分离，达到废水净化效果的目的。关于化学混凝的机理主要有以下四种解释。1、压缩双电层机理当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。2、吸附电中和机理异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。 3、吸附架桥机理吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。4、沉淀物网捕机理当采用铝盐或铁盐等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀。这基本上是一种机械作用。在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。三、实验仪器设备及材料智能型混凝试验搅拌仪、5mL移液管、温度计、pH计、有关水质测定的药品和仪器（pH和悬浮物）。四、方法步骤1、熟悉搅拌器的操作，选择适当的混合搅拌转速，混合时间，反应搅拌转速，反应时间。2、测定水样的水温及水质（pH，悬浮固体等）。3、在烧杯中，各注入混合均匀的水样1000mL，将烧杯置于搅拌器上并加入磁力浮子。 4、根据水样的性质选择各个烧杯的加药量。5、按预定的混合搅拌速度开动搅拌器，并同时在各烧杯中加入混凝剂溶液。当预定的混合时间到达后，立即按预定的反应搅拌速度搅拌。在预定的反应时间到达后，即停止搅拌。6、在反应搅拌开始后，应注意观察各个烧杯中有无矾花产生，矾花大小及松散密实程度。反应搅拌结束后，进行静置沉淀10min。注意观察矾花的沉淀情况。7、沉淀时间到达后，同时取出各烧杯中的澄清水样，测定有关水质指标，从而确定最佳投药量及相应的pH值；或者推荐的投药量及相应的pH值。估算最佳或推荐投药量时的污泥沉降比。8、如果所得结果不甚理想二有必要调整pH值时，可在第7步所选定的投药量的基础上进行不同pH值的实验（pH值可用NaOH或H2SO4溶液调整），从而求得最佳的pH值。进行综合考虑得出最佳投药量和pH值。9、如果由一组实验的结果得不出混凝剂的最佳用量，或者需要更准确地求出混凝剂用量和pH值时，则应根据对实验结果的分析，对混凝剂用量和pH值的变化方向作一判断，变化或缩小投药范围，进行另一组混凝实验。五、注意事项1、对实验设备的相关操作时要求教师在场指导。2、实验完成后应对实验设备用自来水进行清洗、复位。3、实验药物投加量在实验前要有一定的估计，并查阅相关资料确定实验的具体方案。实验操作 150分钟 对实验设备，教师应演示后学生方可操作。实验总结 20分钟包括整理实验室，清洗仪器等。思考题作 业1、撰写实验报告2、找出混凝剂的最佳效果条件并根据实验步骤编写报告。3、分析pH和混凝剂加入量对污水沉淀作用的影响原理？讲 次8日 期2012年11月17日2012年11月17日星期六六节 次1-4节5-8节授课内容实验五 活性炭吸附实验授 课 学 时4教学目的掌握用实验方法确定活性炭吸附处理污水的设计参数的方法教学重点活性炭吸附实验方法教学难点影响活性炭吸附的因素及工艺控制方法教 具 和媒体使用黑板教学教学方法实验法教学过程实验讲解 30分钟一、目的要求1、掌握用实验方法确定活性炭吸附处理污水的设计参数的方法2、了解活性炭的吸附工艺及性能二、实验原理吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢作用过程。吸附是一种界面现象 活性炭吸附法，其与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动能力有两种，一种是溶剂水对疏水物质的排斥力，另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附，多数是这两种力综合作用的结果。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力，在选择活性炭时，应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜选择过渡孔发达的炭种。此外，灰分也有影响，灰分愈小，吸附性能愈好；吸附质分子的大小与炭孔隙直径愈接近，愈容易被吸附；吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响。在一定浓度范围内，吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外，水温和pH值也有影响。吸附量随水温的升高而减少，随pH值的降低而增大。故低水温、低pH值有利于活性炭的吸附。三、实验仪器设备及材料COD测定仪器、漏斗、温度计、酸度计、滤纸、振荡器、锥形瓶、活性炭等。四、方法步骤1、将活性炭放在蒸馏水中浸泡24h，然后在105C烘箱内烘24h，再将烘干的活性炭研碎成能通过270目的筛子的粉状活性碳。2、测定预先配制的废水温度、pH值和COD。3、在5个锥形瓶中分别加入100、200、300、400和500mg粉状活性炭。4、在每个锥形瓶中分别加入同体积的废水进行搅拌，并放入振荡器上振荡，当达到吸附平衡时即可停止振荡。5、过滤各锥形瓶中的废水，并测定COD值。五、注意事项 如有条件，实验当中可引导学生从温度、废水浓度、pH等方面做梯度研究。实验操作 150分钟 对实验设备，教师应演示后学生方可操作。实验总结 20分钟包括整理实验室，清洗仪器等。思考题作 业1、撰写实验报告2、根据实验结果绘制吸附等温线，并计算相应参数值。3、做吸附等温线时为什么要用粉状活性炭？讲 次10日 期2012年11月23日2012年11月23日星期五五节 次1-2节5-6节授课内容实验六 活性污泥性能测定及生物相观察授 课 学 时2教学目的掌握评价活性污泥性能的方法，观察活性污泥中微生物形态教学重点活性污泥参数的测量及生物相观察教学难点活性污泥参数的含义和活性污泥的活性的判定教 具 和媒体使用黑板教学教学方法实验法教学过程实验讲解 30分钟一、目的要求1、通过实验掌握活性污泥参数的测量方法2、使用显微镜观察菌胶团的特性及观察活性污泥中常见的微生物形态二、实验原理活性污泥的评价指标一般有生物相、混合液悬浮固体浓度（MLSS）、混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)污泥沉降比（SV,污泥体积指数（SVI)和污泥令（C）等。混合液悬浮固体浓度（MLSS)又称混合液污泥浓度。它表示曝气池单位容积混合液内所含活性污泥固体物的总质量，由活性细胞（Ma），内源呼吸残留的不可生物降解的有机物（Me）、人流水中生物不可降解的有机物（Mi）和入流水中的无机物（Mii）4部分组成。混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）表示混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度，即由MLSS中的前三项组成。活性污泥净化废水靠的是活性细胞（Ma），当MLSS一定时，Ma越