环工81301胡凡130009110

1、环境工程实验综合考核题 （环工81301班适用）一、实验设计及数据处理（共50分）1. 某水厂突发事件应急预案中需要对粉末活性炭用量进行优选。根据经验，活性炭投加量为10-22mg/L，只允许进行四次优选且投加量为整数，实验结果：比好，比好，比好，作为粉末活性炭用量最佳点。写出优选步骤及确定粉末活性炭用量。（本题5分）解：由题意得：实验可能次数为m=17,F6-1<17<F7-1,所以在左端加入3个虚点，使其达到F7-1=20可能实验次序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 17 20 Fn数列F0 F1 F2 F3 F4 F5

2、F6 F71 1 2 3 5 8 13 21相应的投加量（mg/L）0 0 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28实验次序 X4 X3 X2 X1所以：实验的总次数应该是m=20,20=F7-1第一个试验点为Fn-1=F6，投药量为21mg/L，然而第二个试验点应该是Fn-2=F5（F5=16mg/L）比较后可知比好，符合要求。去掉投药量为19mg/L的右边部分。此时，可能实验次数m变为12次，12=F6-1,第三个实验点为F5 ,第三个实验点为F4（F4=11mg/L），经比较，比好，再去掉14mg/L右边部分。符

3、合要求。剩下的实验次数为7，第四个试验点应安排1-7内5的对称点4处，即投药量为10mg/L,比较得出为好点，所以最佳点为11mg/L 2.在生化实验中，生化处理系统运行稳定后测定各项指标。连续15天对污泥浓度的测定值如下表所示，判断测试数据中是否有离群数据。（本题5分）nXnXnX备注1297962639112626表中XX为学号的最后两位数23310731081235763276582672133469435069296014270652748103210152810nx平均值xi-x（xi-x）2129793005.6-26.6707.6233103005.6304.492659.432

4、7653005.6-240.657888.4435063005.6500.4250400.2527483005.6-257.666357.8626393005.6-366.6134395.5731083005.6102.410485.8826723005.6-333.6111288.9929603005.6-45.62079.361032103005.6204.441779.41126263005.6-379.6144096.21235763005.6570.4325356.21334693005.6463.4214739.61427063005.6-299.689760.2152810300

5、5.6-195.638259.4平均值3005.6标准差324.6极限误差973.72031.93979.3答：X平均值±3=（2031.8689,3979.3311）所测数据均在范围内，所以无离群数据。3. 为了解制革废水物理化学处理的控制条件，对其加药混凝沉淀影响进行实验。选因素、水平如下表：因 素水平A加药体积 (mL)B加药浓度 (mg/L)C反应时间 (min)12315951015204060问：(1) 试排出实验方案。(2) 假设进行了9次实验，测得出水浊度 (NTU)分别为1.122、1.119、1.114、1.001、0.979、1.206、0.938、0.990、

6、0.702，悬浮物（SS）去除效率（%）分别为71、73、80、71、60、79、61、69、60。试分析实验结果，并找出制革废水进行混凝沉淀处理时其控制条件的较佳值组合。（本题15分）答：（1）排出实验方案列号 试验号A加药体积(mL)B加药浓度(mg/L)C反应时间（min）111121223133421252236231731383219332这九个实验代表了全部27个实验。（2）实验号因素评价指标（水浊度）XSS去除效率%YABC115201.12271 2110401.11973 3115601.11480 455401.00171 5510600.979 60 6515201.20

7、6 79 795600.938 618910200.99069 9915400.70260指标因素 K值XAXBXCY%AY%BY%CK13.3553.0612.63224207190K23.1863.0882.822203202219K32.633.0223.031195204201K1平均1.1181.0341.10674.676963.33K2平均1.0621.0290.94167.6767.3373K3平均0.8771.0071.010656867R0.2410.0270.1659.671.679.67分析：(1)分指标按极差大小列出因素的影响主次顺序，经综合分析后确定主次因素：指标主

8、次顺序水浊度A-C-BSs去除效率A-B-C经分析ss去除效率比水浊度更有价值指标，故影响因素主次可以定为A-B-C。（2）去除效率越高越好，所以数值越大越好，所以A选择A1（K1Y平均=74.67max）；B选择B1（K1Y平均=69max）；C选择C2（C2Y平均=73max）由此得出较佳的条件为：A=1，B=5，C=40.即加药体积为1ml，加药浓度为5mg/L，反应时间为40min。(题中X为学号的最后两位数的前一位，Y为学号的最后两位数的后一位)4. SBR生化实验结果如下表所示，利用方差分析法，判断污泥负荷对出水水质有无显著影响。进行回归分析，求污泥负荷（0.25kg/kg.d）与

9、出水有机物浓度BOD(mg/L)的关系式。（本题25分）序号污泥负荷123456780.1511.912.112.312.111.811.912.012.20.2516.316.115.715.016.416.316.015.90.3521.521.121.722.021.021.922.021.7(表中X为学号的最后两位数的前一位，Y为学号的最后两位数的后一位)答：污泥负荷出水水质序号A1=0.15A2=0.25A3=0.35111.916.321.5212.116.121.1312.315.721.7412.115.822.0511.816.421.0611.916.321.9712.01

10、6.022.0812.215.921.7 96.3128.5172.9397.7 ()²9273.6916512.2529894.4155680.35 ²1159.412064.493737.856961.75方差来源离差平方和自由度均方F污泥SA369.822184.911320.8误差SE1.71210.0814总和ST371.5323（1） 统计量：P=1/n()²=1/24x397.7²=6590.22 Q=1/8x55680.35=6960.04 W=6961.75（2） 离差平方和的计算：SA=Q-P=6960.04-6590.22=369.

11、82 SE=W-Q=6961.75-65960.04=1.71（3） 自由度运算：ft=24-1=23 fa=3-1=2 fe=3x（8-1）=23 （4）F值运算：SA平均/SE平均=2271.62书中表得=3.47，F=2271.62>,得95%的置信度F污泥负荷对实验成果有显著影响，因着重考虑，是一重要因素。污泥负荷0.150.250.35BOD浓度12.037516.062521.6125二、综合实验（共50分）1. 欲对一类工业废水进行加药沉淀实验室小试（主要考察最佳pH值、混凝剂选型、加药量、反应沉淀水力条件等），试参照本学期所做的混凝实验过程，编写出主要实验步骤及实验操作过

12、程。（本题15分，偶数学号者答题） 答：实验设计： 在考虑最佳ph值、混凝剂选型、加药量、反应沉淀水利条件等情况下，选择智能型六联搅拌机一台，1L烧杯6只。200mL烧杯6只。混凝剂采用1%三氯化铁溶液。 整理好实验设备材料后测原水水温、浊度及ph值。再用量筒取1000毫升水样移至1L烧杯中搅拌均匀后投加6种不同量的混凝剂。按照设定好的程序进行搅拌。经过快速，中速，慢速搅拌后观察矾花的形成过程、外观大小和密实程度等。搅拌过程完成后，停机静沉10min，并观察记录矾花的沉淀过程。取矾花较多、较密、较大等区间在分为几个较密集的混凝剂添加浓度，进行第二组重复实验。并记录。3. 某类废水进行了沉淀试验

13、，得到残余颗粒比例与沉降速度间的关系曲线如图所示，作去除率-沉速（-u）关系曲线。（本题15分，全部）4. 高等院校拥有多种类型的实验室，特别是理、工、农、医、药学院的实验室在教学和科研中产生废气、废水、废渣、噪声、射线、等环境污染，不仅给社会环境造成危害，而且还会影响实验室的学习和工作环境，影响实验和科研的质量与效果，损害实验室科研人员的身体健康。某大学综合实验楼共八层，占地面积15000m2，拥有化学、微生物、环境科学与工程等五大类34个实验室，学校拟对实验室排放废水进行处理。根据现场调查，各实验室排放的综合污（废）水水质的情况大致如下。主要污染物种类污（废）水排放量酸碱废水及重金属废水（

14、pH2-13、Hg、Cl-、SO42-、PO4+、Cu2+、Pb2+、Ag+、Zn2+、NH4+等离子）有机废水（CODCr=500-2000mg/L、NH3-N=5-40mg/L）30T/d20T/d根据上述资料试拟定一个实验方案以帮助确定废水处理工艺。给出实验装置简图，列出主要的仪器设备，简述实验操作过程。（本题20分，全部）有机废水处理1.设计方案：本方案采用混凝预处理、光化学催化氧化专利技术相结合处理工艺。物化预处理采用高效絮凝剂，利用高效絮凝剂使废水中的悬浮颗粒、大分子难溶物通过沉淀除去；光催化氧化专利技术是利用光激发催化剂和氧化剂使水中的有色有机污染物迅速氧化分解，达到脱色和降低C

15、ODCr的目的。2.工艺流程图：酸碱废水1设计方案： 酸碱废水一般均采用中和法处理。学校的碱性废水量一般均较小，且大多来源于同时有酸性废水排出的实验室，常采用直接排入酸性废水系统内相互中和的方法，混合后的余酸则进一步用碱性物质中和。酸性废水常用的中和处理方法有：酸碱废水相互中和法、过滤中和法、投药中和法等，根据废水水质情况进行选用。酸碱废水相互中和法   废水按一定的酸碱当量关系进行中和反应，当酸碱废水量和浓度波动较大或酸碱当量不平衡时，设调节池均化或加中和剂进行补充中和处理。过滤中和法   酸性废水通过石灰石、白云石等碱性滤料层，使废水与中和剂充分接触进行中和反应，适用于处理较洁净的单纯酸性废水，中和后的出水含有CO2，pH值一般为45，达不到排放标准，需进行曝气以除去CO2提高pH值，当废水含悬浮杂质较多时，在过滤中和前要经过沉淀预处理。过滤中和法一般有普通过滤中和法、升流式膨胀过滤中和法、滚筒过滤中和法等。2. 工艺流程：重金属废水处理 1设计方案：氢氧化物沉淀法 ： 往重金属废水中加入碱性溶液，利用OH一与重金属离子反应生成难溶的金属氢氧化物沉淀，通过过滤予以分离。氢氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法两种。分步沉淀法是分段加入石灰乳，利用不同的金属氢氧化