【精品实用】环境工程综合实验指导书

环境工程综合 实验指导书 张文启 、饶品华 、徐美燕、黄中子 编 上海工程技术大学化学化工学院 二 00 八 年 七 月 - 2 - 目 录 实验一 旋风除尘 器性能测定 1 实验二 气浮工艺 6 实验三 颗粒的静置自由沉降 8 实验 四 化学混凝 (1) . 12 实验五 化学混凝 (2) .验 六 活性炭吸附 17 实验 七 清水曝气充氧 20 实验 八 离子交换法 (1) 24 实验九 离子交换法 (2) 27 实验 十 活性污泥性能测定 30 实验 十一 间歇活性污泥法 验十 二 连续流活性污泥法 验十 三 污水厌氧生物处理 - 3 - 实验一 旋风除尘器性能测定 （示范实验） 一 . 实验目的 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。它具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点。通过本实验，掌握旋风除尘器性能 及其 测定的主要内容 ，并且对影响旋风除尘器性能的主要因素有较全面的了解。 二 . 基本原理 （一） 旋风除尘器的除尘原理 含尘空气由除尘器的进口切线方向进入除尘器的内外筒之间，由上向下作 旋转运动（形成外涡旋），逐渐到锥体底部。气流中的灰尘在离心力的作用下被甩向外壁，由于重力作用以及向下气流的带动而落入底部集尘斗。向下的气流到达锥体的底部后，沿除尘器的轴心部位转而向上，形成旋 转上升的内涡旋，并由除尘器的出口排出。 （二） 旋风除尘器压力损失和阻力系数的测定 本实验采用静压法测定旋风除尘器的压力损失。由于本实验装置中除尘器进、出口接管的断面积相等，气流动压相等，所以除尘器压力损失等于进、出口接管断面静压之差，即 式中： 除尘器进口静压（ 除尘器出口静压（ 测出旋风除尘器的压力损失后，便可计算出旋风除尘器的阻力系数 式中： 旋风除尘器进口风速， m/s。 含尘气体的密度， kg/三） 旋风除尘器效率的测定 )2/21v p 图 1风除尘器原理示意图 - 4 - 采用质量法测定 ， 测出同一时段进入除尘器的 粉尘质量 g）和除尘捕集的 粉尘质量 g），则除尘效率： 三 . 仪器设备 1、 旋风除尘装置 ； 2、 U 型压差计 ； 3、干湿球温度计 ； 4、托盘天平 四 . 实验步骤 1、测定室内空气温度和相对湿度、大气压力，计算空气密度。 2、启动通风机 ，采用测速管 测定除尘器进口风速 。 通过调节阀 门， 进口风速 调 至 1525 m/ s。 3、测定除尘器的压力损失，用 U 型压差计测定除尘器进出口的静压差， 计算旋风除尘器的阻力系数。 4、除尘效率的测定。用天平称一定量的尘样， 逐步加入喂灰斗中，启动通风机，待尘样全部送完，称量集尘斗集尘量， 计算除尘效率。 五 . 实验记录和数据处理 1、压力损失 ； 2、除尘效率 除尘器效率的测定 结果记录格式如 表 1 所示。 表 1 除尘器效率测定结果记录表 测定次数 发尘量 发尘时间 进口气体含尘浓度 收尘量 出口气体含尘浓度 除尘器全效率 1 2 3 4 以除尘器进口气速为横坐标，除尘器全效率为纵坐标；以除尘器进口气速为横坐标，除尘器在标准状态下的阻力为纵坐标，将上述实验结果标绘成曲线。 思考题： 影响旋风除尘效率的主要因素有哪些？ %100- 5 - 实验二 气浮工艺 （示范实验） 一 . 实验目的 气浮法是 一种 固液分离的方法 ， 它常被用来分离密度 较小、 难以用 重力 沉降去除的悬浮颗粒。通过 本 实验 ，掌握 压力溶气气浮装置 的工作原理及 其构造特征 ，了解压力溶气气浮 工艺在污水处理中的 操作 方法 。 二 . 基本原理 气浮工艺（浮上 法）是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水 固体 颗粒三相混合体系，颗粒 粘附 气泡后，密度小于水上浮 到 水面，形成浮渣层 ，达到 从水中分离 的目的 。 按生产微细气泡的方法，浮上法分为：电解浮上法 、 分散空气浮上法 、 溶解空气浮上法。 加压溶气浮上法是目前常用的浮上法， 是使空气在加压的条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和的空气以细微气泡形式释放出来。加压溶气浮上法有三种基本流程：全溶气流程 、 部分溶气流程 和回流溶气流程。回流溶气流程是 将部分澄清液进行回流加压，人流废水则直接进 入气浮池 （如图1 所示） 。 疏水性很强的物质 (如植物纤维、油珠及炭粉末等 )，不投加化学药剂即可获得满意的固 液分离效果。一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。 1 - 6 - 三 . 实验装置及 材料 1、 加压溶气气浮装置 (1 套 ) ； 2、 10% 聚合氯化铝 溶液； 3、 含油废水 （油含量在 40 左右，相当于隔油池出水）。 四 . 实验步骤 1 检查气浮管线气路、水路是否畅通，空压机、水泵、释放器、溶气罐、安全阀、压力表等安全系统是否有效。 2 将 含油废水 和清水分别注入各自的水箱中，将污水打入反应器中 。 3 启动加压水泵和空压机，使溶气罐内压力 (表压 )保持在 右 。 4 调节进水量和回流量及压力使之保持恒定。 5 开启浮选剂加药泵并开启溶气罐出水阀门，使溶气在气浮池中释放，观察气浮过程、气泡释放及气浮效果，记录实验数据。 6 注意调节进水流量、溶气罐压力及液面高度。 7 取气浮 处理 出水和原水测定其浊度或色度，计算悬浮物去除率或色度、浊度降低百分率。 五 . 注意事项 加压气浮，溶气罐内压力达到 400必须在实验过程中事先做好安全检查及确保实验过程中的安 全操作。 六 . 思考题 压力溶气气浮有哪些主要设备？ - 7 - 实验三 颗粒的 自由沉降实验 一 . 实验目的 1 了解污水的沉降特性，加深对污水中非絮凝性颗粒的沉降 机 理、 特点及 规律的认识。 2 通过沉降实验， 求出沉降曲线，即 悬浮颗粒的去除率（ ） 沉淀时间 （ t）和去除率（ ） 沉降速度（ u） 关系曲线，以此 获得 沉淀池的设计参数。 二 . 实验原理 沉降是指从液体中借助重力作用而除去固体颗粒的一种过程，根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉降过程分为自由沉淀，絮凝沉淀，成层沉淀和压缩沉淀等四类。 本实验的目的是研究 污水中的 非絮 凝 性颗粒自由沉降的规律。实验在沉降柱中进行，设水深为 H， 某一颗粒 在时间内 从水面 沉到 水底 ，则颗粒的 沉淀 速 度为 H/t，根据给定的 沉降距离 沉降时间 0，可求得沉淀 速度 0。凡沉降速度 等于或大于 0（ 0） 的颗粒在时间内可全部除去。 在悬浮物的总量中，这部分颗粒 所 占的比率为（ 1 0的颗粒物占全部悬浮 颗粒 物的 百分数。 当 沉速 0 时，从沉淀区顶端进入的颗粒不能沉淀到池底，会随水流排出；但当其位于水面以下某一位置进入沉淀区时，可以沉淀到池底而被去除。 因此，沉淀池去除的 颗 粒中， 包括了 0 和 0 的一部分颗粒。所以沉淀池对悬浮颗粒的去除率为： 00 010 )1( xu （） 本实验考察理想沉淀池我们可以得到： 式中： Q 沉淀池的设计处理水量 A 沉淀池的面积 u 颗粒沉速 q 表面负荷 - 8 - 表面负荷 q 与颗粒沉速 u 在数值上是相等的，但是单位不同，通过沉淀性能测定求得应去除颗粒群的最小沉速 u，同时也就得到 理想沉淀池的表面负荷 通过上式可以看到，在一定流量（处理水量）下，沉淀池表面积越大，则分离的悬浮颗粒沉淀速率越小，颗粒 粒径也就越小，由沉淀性能曲线可知，其沉淀率越大。由此看出，沉淀池的沉淀率仅与颗粒沉速或者表面负荷有关，而与沉淀池的深度和沉淀时间无关。因此，在可能的条件下，应该把沉淀池建的浅些，表面积大些，这就是颗粒沉淀的浅层理论。在普通沉淀池内装设斜板（斜管），也是基于这个理论。 三 . 实验设备及仪器 实验设备主要由一个有机玻璃的沉淀柱和一台污水泵组成，污水泵的出、入口分别与沉淀柱的上、下两端相连，启动污水泵，就能起到搅拌作用 ，如图 1。 图 1 颗粒自由沉降实验流程 1、 沉降柱 ； 2、 铁架台（大号） 、 标 尺、 时钟； 3、 100容量瓶； 4、 玻璃漏斗； 5、 滤纸（中速定量 ）； 6、 称量瓶（或表面皿）； 7、 万分之一天平； 8、烘箱 四 . 实验步骤 1、 将泥浆水倒入原水箱中，启动 泵搅 拌 5 ，使水中的悬浮物分布均匀。 2、 将混匀后的废水泵入沉淀柱中； 取样 100 l，测其浓度为 记录管中水面至取样口距离 H（以厘米计） 。 3、 计时开始后 ，分别在沉降 5、 10、 15、 20、 30、 45、 60 各取 水 样 ，测水悬浮固体的含量。 实验完毕， 放掉污水，然后用清水冲洗沉降柱及原水箱。 - 9 - 五 . 实验结果 将实验数据整理填入 表中。 根据 =100%*(去除率 ，画出总去除率 与沉降时间 t 的关系曲线，即沉降效率曲线（ ），同时画出 的关系曲线。 用坐标纸画出各种颗粒沉降速度与 颗粒去除效率 的关系图，如图 2。 图 2 颗粒沉降速度与颗粒去除效率的关系 附 录 1： 悬浮物浓度的测定： 纸和称量瓶（已编好号）在 103 105 烘至恒温，得 1。 摇动水样后立即过滤。 将过滤后的滤纸在 103 105 烘干（ 约 一小时） 后 放入干燥器内冷却并称重，经多次烘干后至恒重（两次的称重之差小于 2。 计算 ： 10 0010 0012 V （ ） 滤纸和称量瓶的重量 2 滤纸、 称量瓶加残渣的重量 过 滤水样毫升数。 - 10 - 实验四 化学 混凝实验 （ 1） 一 . 实验目的 本实验 主要针对 污染物浓度较低的水样，采用混凝工艺进行深度处理 ，确定不同混凝剂的最佳投药量， 观察 絮凝过程中矾花的形成及其特点，掌握 混凝 工艺的操作方法 。 二 . 实验原理 天然水中存在大量胶体颗粒，是使水产生浑浊的一个重要原因，胶体颗粒靠自然沉淀是不能除去的。水中的胶体颗粒，主要是带负电的粘土颗粒。胶粒间的静电斥 力，胶粒的布朗运动及 胶粒表面的水化作用，使得胶体 具有 稳定性。 化学混凝 机制 主要是 通过 混凝剂在水中水解，对水中胶体产生压缩双电层、吸附架桥和网捕等三方面的作用， 促使 胶体凝聚 ， 形成絮凝体 ， 最终 通过沉淀作用得以去除 。 三 . 实验材料和装置 1、 可调速搅拌器； 2、烧杯 1000 3、 721 型分光光度计； 4、 或精密 纸、温度计； 5、 10液管、 1000筒； 6、混凝剂： 10g/L 聚合氯化铝（ 7、 1 硫酸铝溶液 和 三氯化铁 溶液 ； 8、浊度仪 四 . 实验步骤 1 测原水水温、 浊度及 2 用 1000简量取水 样至 1000杯中。设最小投药量和最大投药量，利用均分法确定第一组实验其它四个水样的混凝剂投加量。 3 将第一组水样置于搅拌机中，开动机器，调整转速，中速运转数分钟，同时将计算好的投药量，用移液管分别移取至加药试管中。 4 将 烧杯放置 搅拌机 下， 快速运转 30s，达到充分混合的目的 。 之后， 将转速调到中速运转（例如 120 转分）。搅拌 5，迅速将转速调至慢速（例如 80r 拌 10 - 11 - 5 搅拌过 程中，注意观察并记录 矾花 形成的过程、 矾 花外观大小 和 密实程度等。 搅拌过程完成后，停机 静沉 25 分钟，并观察记录帆花 沉淀的过程。与此同时，再将第二组水样置于搅拌机下。 6 第一组 水样 静沉 25，用注射器每次汲取水样杯中上清液约 130浊度仪、 测定 即可），置于 洗净的 200 杯中，测浊度及 记入表 1 中。 表 1 原始数据记录表 实验组号 混凝剂名称 原水浑浊度 原水温度 原水 水样编号 1 2 3 4 5 6 投药量 剩余浊度 沉淀后 水样编号 1 2 3 4 5 6 投药量 剩余浊度 沉淀后 注意事项 1取水样时，所取水样要搅拌均匀，要一次量取以尽量减少所取水样浓度上的差别。 2移取烧杯中 上清液时，要 保持条件一致 ，不要把沉下去的矾花搅起来。 以投药量为横坐标，以剩余浊度为纵坐标，绘制投药量 曲线上可求得不大于某一剩余浊度的最佳投药量值。 思考题 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 主要因素。 - 12 - 附：浊度的测定 所谓浊度即为水体混浊的程度，是表示水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，即是水样中的微细悬浮物的光学特性表示法。 浊度是由于水中含 有泥沙、粘土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质造成的 。天然水经混凝、沉淀、过滤等处理，使水变得清澈。测定水样浊度可用分光光度法。 1、方法原理 在适当温度下，硫酸肼 (2六次甲基四胺 (合，形成白色高分子聚合物。以此作参比浊度标准液，在一定条件下与水样浊度相比较。 2、试 剂 浊度贮备液，配置方法如下： 称取 硫酸肼， 六次甲基四胺，分别溶于 400馏水中，将溶解的两种溶液倒入 1000量瓶中混合，加蒸馏水稀释至刻度，混合摇匀，在253 0C 温度下反应 24h，即得到 400 度的浊度标准溶液。 3、仪器： 50色管， 721 分光光度计。 测定步骤 （ 1）标准曲线的绘制 吸取浊度标准溶液 0， 于 50水至标线。摇匀后即得浊度为 0， 4， 10， 20， 40， 80， 100 的标准系列。于 680长 测定吸光度，绘制标准曲线。 （ 2）水样的测定 吸取 样（如浊度超过 100 度，可酌情少取，用水稀释到 50色管中，按校准曲线步骤，测定吸光度。由校准曲线上查得水样浊度。 4、 计算 浊度 =50式中， A 稀释过水样的浊度； C 原水样体积（ - 13 - 实验 五 化学 混凝 实验（ 2） 一 . 实验 目的 本实验的目的在于掌握混凝 工艺 的基本技能 和研究方法 ， 针对 染料废水 ， 确定 混凝剂 的最佳投量及 混凝过程中 最佳 等参数 。 二 . 实验原理 化 学混凝法通常用来除去废水中的胶体污染物和细微悬浮物。混凝 包括凝聚和絮凝两个步骤， 凝聚是指在化学药剂作用下使胶体和细微悬浮物脱稳 、 聚集为微絮体的过程，而絮凝则是指微絮体 在水流紊动作用下， 长大 成为絮凝体的过程。 一般水处理中，混合阶级的 G 值约为 5001000合时间为 1030s，一般不超过 2在反应阶段， G 值约为 10100留时间一般为 1530淀 3040 三 . 实验设备及仪器 1、 可调速 搅 拌器 ； 2、 1000 杯 ； 3、 721 型分光光度计 ； 4、 或精密 纸 、温度计 ； 5、 10液管 、 1000筒； 6、 混凝剂： 100g/L 聚合氯化铝 （ ； 7、 10%盐酸， 10%氢氧化钠； 8、 500 活性染料 （活性艳蓝废水 200L。 四 . 实验步骤 （一）、 混凝剂 最佳投加量的确定 1、 染料废水 最大吸收波长 的 确 定 ，测定原废水的吸光度值 ； 2、 用量筒量取 1000样于 1000杯中， 测量废水的温度，进行记录；分别 用移液管 加入 一定量的 混凝剂 烧杯中（混凝剂在烧杯中的浓度分别为 400、 500、 600、 700 和 800），然后 快搅 （ 300400r/1转（ 80120r/15沉淀 30取沉淀后水样 用 分光光度测定 吸光度 和 。 3、 搅拌过程中 ， 观察记录矾花形成的时间， 找 出混凝剂最佳投加量值和混 - 14 - 凝过程对废水 的影响。 （二）、搅拌时间对混凝过程的影响 1、选择最佳的混凝剂投加量， 分别采用 1、 2、 3、 4、 5 混合 快搅的时间 ，之后慢搅 15再沉淀 30沉淀后水样进行分光光度测定和 析对比 实验结果。 2、选择最佳的混凝剂投加量 和最佳快搅混合时间 ，之后 分别 慢搅 3、 6、 9、12、 15 再沉淀 30沉淀后水样进行分光光度测定和 的测定。与上述实验结果对比。 （三）、 对混凝效果的影响 1、取 水样 1000别 采用酸或碱 将水样调节 3、 5、 7、 9 和 11； 2、采用最佳投量和最佳机械搅拌时间，对上述 5 个水样进行混凝实验，分析废水 混凝效果的影响。 五 . 数据整理及结果分析 1、整理实验数据，以波长为横坐标、吸光 度为纵坐标，绘制 吸收波长曲线和标准曲线 ； 2、 以 废水吸光度值为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘制吸光度（色度）与药剂投加 量关系曲线，并从图中求出最佳混凝剂投加量 ； 3、以废水吸光度值为纵坐标，搅拌时间为横坐标，绘制吸光度（色度）与搅拌时间关系曲线，并从图中求出最佳搅拌时间条件； 4、 以 废水吸光度值 为纵坐标，水样 为横坐标绘出 吸光度值 与 关系曲线，从图上求出所投加混凝剂的混凝最佳 及其使用范围。 15 实验 六 活性炭吸附 一 . 实验目的 1. 加深理解吸附的基本原理。 2. 通过实验取得必要的数据，计算吸附容量 绘制吸附等温线。 3. 利用绘制的吸附等温线确定费氏吸附参数 K， 1/n 。 二 . 实验原理 活性炭吸附是目前国内外应用较多的一种水处理方法。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。 活性炭吸附是物理吸附和化学吸附综合作用的结果。吸附过程一般是可逆 的，一方面吸附质被吸附剂吸附，另一方面，一部分已被吸附的吸附质，由于分子热运动的结果，能够脱离吸附剂表面又回到液相中去。前者为吸附过程，后者为解吸过程。当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时，则吸附质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再 变化而达到了平衡，此时的动态平衡称为吸附平衡，此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度 活性炭的吸附能力以吸附量 q（ mg/g）表示。所谓吸附量是指单位重量的吸附剂所吸附的吸附质的重量。本实验采用粉状活性炭吸附水中的有机染料，达到吸附平衡后，用 分光 光度法测得吸附前后有机染料的初始浓度 平衡浓度 此计算活性炭的吸附量 m ( 式 中 ： 水中有机物 初始 浓度 （ ） 水中有机物平衡浓度 （ ） m 活性炭投加量 （ g） V 废水量 （ L） 活性炭吸附量 （ mg/g） 在温度一定的条件下 ，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高，二者之间的 关系 曲线为吸附等温线。以 纵坐标，绘 16 制吸附等温线，求得直线斜率 1/n、截距 n 参数 K 主要与吸附剂对吸附 质的吸附容量有关，而 1/n 是吸附力的函数。 三 . 实验设备与材料 1、可调速搅拌器； 2、烧杯 1000 3、 721 型分光光度计； 4、 或精密 纸、温度计； 5、 大小烧杯、漏斗 ； 6、 粉状活性炭 ； 7、活性艳蓝 料 废水： 100； 8、 米的滤膜 ； 9、万分之一 电子天平 。 四 . 实验步骤 1、明确废水的最大吸收波长， 吸取 100 的有机染料液于 10色管中，配制 的标准系列，以水为参比，测其吸光度，绘制标准曲线。 2. 依次称活性炭 50， 100， 150， 200， 250， 300 6 个 1000杯中，加入配制的染料水 600于搅拌机上，以 200r /速搅拌 15 3. 取下烧杯 ，静置 15 4. 用小烧杯接取上述滤液，初滤液弃去不用，接取约 20次滤液， 测定吸光度 并根据标准曲线计算吸光度 。 五 . 数据处理 1. 列表记录实验数据 2. 绘制吸附等温线； 3. 确定费氏吸附参数 K， 1/n。 六 . 结果讨论 根据确定的吸附参数 1/n、 k 讨论所用活性炭的吸附性能。 七 . 思考题 1. 简述实验确定吸附等温线的意义。 2. 静态吸附和动态吸附有何特点？本实验采用的是哪种吸附操作？ - 17 - 实验七 清水 曝气充氧 一 . 实验目的 通过实验掌握曝气装置的充氧机理，学 会测定曝气装置的氧总转移数 二 . 实验原理 曝气的作用是向液相供给溶解氧。氧由气相转入液相的机理常用双膜理论来解释。双膜理论是基于在气液两相界面存在着两层 膜（气膜和液膜）的物理模型。氧在膜内总是以分子扩散方式转移的，其速度总是慢于在混合液内发生的对流扩散方式的转移。所以只要液体内氧未饱和，则氧分子总会从气相转移到液相的。 单位体积内氧转速度率为： dc/.(1) dc/液相 中溶解氧浓度变化率（ 氧转 移 速率 ）， 氧分子的总传质系数 （ 液相氧的饱和浓度（ C 液相内氧的实际浓度 ( 对公式 （ 1） 进行积分得 2112 1lo 本实验既是对清水进行曝气充氧，从而得到 s。 清水（在现场用自来水 ）一般含有溶解氧，通过加入无水亚硫酸钠（或氮气）在氯化钴的催化作用下，能够把水体中的溶解氧消耗掉，使水中溶解氧降到零，其反应式为： 42232 221 LC o 通过使用空气压缩机或充氧泵把空气中 的氧气打入水体，使水体系的溶解氧逐渐提高，直至溶解氧升高到接近饱和水平。 三 1、 模型曝气池（桶或玻璃缸 , 2L）； 2、 空气压缩机或充氧泵； 3、 秒表； 4、 1L 量筒、长玻棒、虹吸管； 5、 无水亚硫酸钠； 6、 氯化钴 ； 7、 溶解氧测定装置 - 18 - （ 定仪或碘量法测定 需的仪器试剂） 四 . 实验步骤 1、给曝气池注入 自来水，测定其溶解氧，计算出水中溶解氧的含量；按照原理反应式可知，每除去 1 毫克的溶解氧需投加入 8 毫克的无水亚硫酸钠，根据水中溶解氧的量便可计算出 际投加时，应使 用 1020%的超量）；投入氯化钴量应在 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： 510 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 ，风量约为： 25m3/h。 五、实验记录 （见附表） 表 1 实验记录表 曝气池 运行条件 饱和溶解 氧 曝气池中溶解氧变化 氧量kg/h 氧利用系数 备注 水深m 容积 量m3/h 水温 曝 气 强 度m3/ 理论值mg/l 实 测 值 mg/l 充氧过程（分 钟 ） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 六、数据处理 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； A 点坐标为（ ,B 点坐标为（ ，计算 ）分 11221 (1l o 式中 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 - 19 - 2、以充氧时间 t 为横坐标， 2 为纵坐标作图，从其支线的斜率上求出 3、分别计算充氧量，氧利用系数 。 转移到一定体积清水中的总氧量 V 供氧量（ S） =s（供气量） 氧利用效率 S 附：溶解氧测定 1 测定原理 水样中加入硫酸锰和 碱性碘化锰 ，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。加酸后，氢氧化物沉淀溶解 ，并与 碘离子反应而释出游离碘。以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠滴定释出碘，可计算溶解氧的含量。 2 试剂仪器 1. 硫酸锰溶液； 2. 碱性碘化钾溶液； 3. 1%淀粉溶液； 4. 代硫酸钠溶液； 4. 硫酸， =5. 250解氧瓶； 6. 25式滴定管 ； 3 测定步骤 （ 1） 用虹吸法将（曝气）池内的水样注入溶解瓶内（或沿瓶壁直接倾注水样），注意取水样时不能产生气泡，至水样溢出瓶口为止。 （ 2） 盖上瓶塞，（瓶 内不能有气泡）倒出封口水。 （ 3） 溶解氧的固定。用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入 1酸锰溶液、2性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。待棕色沉淀物降至瓶内一半时，再颠倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。 （ 4） 轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入 2酸。小心盖好瓶塞颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处 5 分钟。 （ 5） 吸取 述溶液于 250形瓶中，用已知浓度的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入 1粉溶液，继续滴定至蓝色刚好稳去为止，记录溶液用量。 4 计算 溶解氧：（ ） =M*V*8*1000/100 式中： M 浓度（ ） V 滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积（ - 20 - 实验 八 离子交换 废水处理法 (1) 一、实验目的 通过实验 了解离子交换法在水处理中的原理 和作用 ， 测得树脂对废水中铜离子动态交换曲线， 掌握离子交换处理重金属废水的实用技术。 二、实验原理 离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一。在废水处理中，主要用于去除废水中的金属离子。离子交换的实质是不溶性离子化合物 (离子交换剂 )上的可交换离子与溶液中的 其它同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。 任何离子交换反应都有三个特征： 与其它化学反应一样按摩尔质量进行定 量反应。 是一种可逆反应，遵循质量作用定律。 交换剂具有选择性，交换剂 上的交换离子先和交换势大的离子交换。 离子交换 剂应用于废水处理，可以回收物质，例如对于含铜废水首先经过H 型阳树脂交换，交换废水中的阳离子 + 等。 + + 2 ( 2H + 废水中的阴离子（ - 、 ） 通过 阴树脂时 ， ( 交换曲线（吸附曲线、 穿透 曲线）是从流出液体中所含的被交换离子的浓度C 或 C/纵坐标，以流出液的体积为横坐标所得的曲线。 废水经阳树脂，阴树脂交换后，铜离子、氯离子被吸附在树脂上，废水得到净化。当阳树脂失效后，可用酸再生。 同理，阴树脂失效后可用碱再生。 三 、 实验装置与 材料 实验装置： 1、 离子交换柱：可用酸滴管代替 (50滴管 2 支 ) ； 2、 铁架台、固定夹一套 ； 3、 医用软胶管 (乳胶管 ) ； 4、 烧杯： 1004 只； 2502 只； 500000 1 只 ； 5、 锥形瓶： 250500 2 只； 6、 移液管： 1020 2 支 ； 7、 自由夹： 6 只 ； 8、 量筒： 50100 1 只 。 - 21 - 药品试剂： 1、 732 型 (001*7)强酸性聚苯乙烯阳离子交换树脂 ； 2、 711 型 (201*7)强碱性聚苯乙烯阴离子交换树脂 ； 3、 含铜废水 (含 )； 4、 10%盐酸、 5%盐酸 ；5、 10%5% 6、 纸 四 实验步骤 离子交换的运行操作包括四个步骤：交换、反 洗、再生、清洗。 1、将交换柱用铁架台、铁夹安装固定，连接进出水乳胶管，阴、阳柱串联形式。 2、树脂 清洗 ： 阳树脂先用 5%泡 4 小时，清水洗涤，再用蒸馏水浸泡 24小时。阴树脂先用 5%泡 4 小时，清水洗涤， 再 用蒸馏水浸泡 24 小时。 3、交换阶段 1) 用量筒准确量取 10 毫升经清洗的树脂，填入柱中。 2）放出柱中的去离子水，使其液面与树脂层表面相等为止，做下标记， 3）控制一定流速（ 1000将浓度为 知的含 + 废水顺序通过阳、阴柱 (降流式 )进行交换。 用 50量瓶收集流出液。 4）待废水中检测出金属离子后，用 100量瓶收集流出液 ，进行测试，直到交换柱全部饱和。即 至出水 + 浓度达到 2 是视为穿透，即应停止通入废水。记录全部数据。 4、反洗阶段 交换达到饱和后，要用自来水进行反冲洗，反洗水量 1 2 升 /升树脂。 反洗时间为 5 10 5、再生阶段 分别 用 2 倍体积的 10%盐酸通入阳柱， 10%入阴柱， 以每隔 5 秒钟流一滴的流速进行再生 ， 用 100量瓶收集淋洗液 。 6、正洗阶段 先用自来水淋洗，去除再生液 残液，待洗涤接近中性时，加入蒸馏水浸泡， 液面应高出树脂面 1 2 五 数据处理 绘出 动态交换曲线 (穿透曲线 ) - 22 - 实验九 离子交换法 (2) 一、实验目的 离子交换软化法在水处理工程中有广泛的应用。通过本实验，掌握强酸性阳离子交换树脂软化水装置的操作运行方法。 二、实验原理 交换容量是交换树脂最重要的性能，它定量地表示树脂交换能力的大小。树脂交换容量在理论上可以从树脂单元结构式粗略地计算出来。以强酸性苯乙烯系阳离于交换树脂为例，其单元结构式为： 单元结构式中共有 8 个碳原子、 8 个氢原子、 3 个氧原子、 1 个硫原子，其分子量等于 有强酸基 团 的 H 遇水电离形成 H+离子可以交换，即每 树脂中只有 1 克当量可交换离子。所以，每克干树脂具有可交换离子 1/去交联剂所占份量（按 8重量计），则强酸干树脂交换容量应为 2/100=g。 当含有钙盐及镁盐的水通过装有阳离子交换树脂的交换器时，水中的 子便与树脂中的可交换离子（ H+）交换使水中 量降低或基本全部去除，这个过程叫做水的软化。树脂失效后要进行再生，即把树脂上吸附的钙、镁离子置换出来，代之以新的可交换离子。钠离子交换用食盐（ 生、氢离子交换用盐酸（ 硫酸（ 生。钠离子交换 最大优点是不出酸性水，但不能脱 碱。 图 1 - 23 - 三、实验材料和设备 1、离子交换柱：可用酸滴管代替 (50滴管 ) ； 2、铁架台、固定夹一套；3、医用软胶管 (乳胶管 )； 4、烧杯、量筒： 100 只； 5、锥形瓶： 250500 2 只； 6、移液管： 1020 2 支 ； 7、自由夹： 6 只 ； 8、 2m 钢卷尺 1个； 9、食盐数百克。 四、实验步骤及记录 1熟悉实验装置，搞清楚每条管路、每个阀门的作用； 2测原水硬度，测量交换柱内径及树脂层高度； 3将交换柱内树脂反洗数分钟，以去除树脂层的气泡。 4软化。运行流速采用 15m/h，每隔 10一次水硬度，测两次并进行比较。 5改变运行流速。流速分别取 20、 25、 30m/h，每个流速下运行 5出水硬度。 6反洗。冲洗水用自来水反洗流速采用 15m/h，反 洗时间 15洗结束 后保持 水面高于树脂表面 10右。 7再生。再生流速采用 3 5m/h。调节定量投再生液瓶出水阀门开启度大小以控制再生流速。再生液用毕时，将树脂在盐液中浸泡数分钟。 9清洗。清洗流速采用 15m/h，每 5 一次出水硬度，有条件还可测氯根，直至出水水质符 合 要求时为止。清洗时间约需 50 10清洗完毕结束实验，交换柱内树脂应浸泡在水中。 表 3水硬度及实验有关数据 原水硬度（以 ) 交换 柱内径 (树脂层高度 (树脂名称及型号 表 3换实验记录 运行流速 (m/h) 运行流量 (L/h) 运行时间 (出水硬度（以 )） 15 15 20 25 30 10 10 5 5 5 - 24 - 注意事项 1反冲洗时注意流量大小，不要将树脂冲走。 2再生溶液没有经过过滤器，宜用精制食盐配制。 成果整理 1绘制不同运行流速与出水硬度关系的变化曲线。 2绘制不同清洗历时与出水硬度关系的变化曲线。 - 25 - 实验十 活性污泥沉降性能测定 一、实验目的 活性污泥是指充满了大量微生物及有机物和无机物的絮状泥粒。它具有很大的表面积和强烈的吸附和氧化能力，沉降性能良好。活性污泥生长的好坏，与其所处的环境因素有关，而活性污泥性能的好坏，又直接关系到废水中污染物的去除效果。为此。水质净化厂经常要通过观察和测定活性污泥的工作状况，从而预测处理出水的好坏。本实验的目的： （ 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 测定和计算方 法。 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（ 混合液挥发性悬浮固体浓度（ 污泥沉降比（ 污泥体积指数（ 污泥龄等。 混合液悬浮固体浓度（ 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（ 内源呼吸残留的不可生物降解的有机物（ 入流水中生物不可降解的有机物（ 入流水中的无机物（ 4 部分组成。混合液挥发性悬浮固体浓度 （ 表示混合液活性污泥中有机性固体物质 部分的浓度，即由 的前三项组成。活性污泥净化废水靠的活性细胞（ 当 定时， 高，表明污泥的活性越好，反之越差。 包括无机部分（ 所以用其来表示活性污泥的活性数量上比 好，但它还不真正代表活性污泥微生物（ 量。但测定方法简单易行， 也能够在一定程度上表示相对的生物量因此广泛用于活性污泥处理系统的设计、运行。对于生活污水和以生活污水为主体的城市污水， 比值在 右。性能良好的活性污泥，除了具有去除有机物 的能力以外。还应有好的絮凝沉降性能。这是发育正常的活性污泥所具有的特性之一。也是二沉池正常工作的前提和出水达标的保证。活性污泥的絮凝沉降性能，可用污泥沉降比（ 污泥体积指数（ 两项指标 来加以评价。污泥沉降比是指曝气池混合液在 100筒中沉淀 30泥体积和混合液体积之比，用百分数（ %）表示。活性污泥混合液经 30淀后，沉淀污泥可接近最大密度，因此可用 30为测定污泥沉降性能的依据。一般生活污水和城市污水的 15%30%。污泥体积指数（ 指 曝气 - 26 - 池混合液经过 30淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积，以 ，即 mL/g。 污泥沉降性能较差；如 小，污泥颗粒密实，污泥老化，沉降性能好。但如 低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性能都较差。一般来说，当 ，沉降性能较差，污泥易膨胀。一般城市污水的 100 左右。 三、实验装置与材料 1、生物 曝气池 ； 2、 电子分析天平 ； 3、 烘箱 ； 4、 马弗炉 ； 5、 量 筒： 100、 锥形瓶： 250干 ； 7、 短颈漏斗：若干 ； 8、 称量瓶： 4070干。9、 瓷坩埚： 50干 ； 10 干燥器： 1 只。 四、实验步骤 1、 将 定量中速滤纸折好并放入已编号的称量瓶中，在 103105的烘箱中烘 2h，取出称量瓶，放入干燥器中冷却 30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弗炉中，在 600 温度下灼烧 30出瓷坩埚，放入干燥器冷却 30电子天平上称重，记下坩埚编号和质量 g）。 3、 用 100筒量取曝气池混合液 100 ，静置沉淀 30察活性污泥在量筒中的沉降现象，到时记录下沉淀污泥的体积 。 4、 从已知编号和称重的称量瓶中取出滤纸，放置到已插在 250角瓶瓶上的玻璃漏斗中，将测定过沉降比的 100筒内的泥水全部倒入漏斗，过滤(用水冲净量筒，水也倒入漏斗 )。 5、 将过滤后的污泥连滤纸放入原称量瓶中，在烘箱 103105 烘至恒重（ 2h），取出称量瓶，放入干燥器中冷却 30电子天平上称重，记下称量瓶编号 和质量 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坩埚中，在电炉上炭化后，置于马弗炉中，于 600 下灼烧至恒重。取出瓷坩埚，放入干燥器中冷却 30电子天平上称重，记下坩埚编号和质量 g）。 五、实验结果整理 （ 1）实验数据记录： （ 2）污泥沉降比计算： （ 3）混合液悬浮固体浓度计算： - 27 - （ 4）污泥体积指数计算： （ 5）混合液挥发性悬浮固体