生态工程学教学实验

工业生态学

综合性、设计性实验

北京科技大学冶金与生态工程学院生态系

2006年11月

工业生态学实验教学计划

实验学时：9学时

相关课程：普通生态学，生态工程学，环境生态学

适于专业：工业生态，生态工程

课程性质：北独立设课

课程负责人：李素芹

专业负责人：苍大强

1.实验教学目的与基本要求

本试验目的是使学生更深入地了解所学的工业生态学，工业水处理与回用等

专业理论知识，掌握相关的实验研究技能，让学生能够把工业生态学的思想贯穿

到未来的实际工作中去，培养学生分析、解决实际问题的能力及科学实验研究的

能力，全面提高生态学等理工科学生的专业素质。

2.实验项目及教学安排

实验每组实验实验

序号实验项目基本内容

学时人数要求类型

工业废水处掌握工业废水处理的基本技能，

综合

1理与资源化包括实验方法设计、分析检验技95必修

性

回用能以及对试验结果的分析讨论。

3.实验成绩考核方法

主要考察学生对所学理论知识的理解深度，学生实际操作与动手能力。实验

成绩按10分计入学生考试成绩中，其评定方法依据以下四个方面：

（1）实验态度：实验态度是否积极，踏实认真，是否具有团队协作精神等；

（2）实验方案的制定：实验方案是否科学、合理并且可行；

（3）实际操作能力：包括实验的准备、设备操作、数据采集及数据的处理；

（4）实验报告的梁写：实验报告书写是否规范，对试验结果的分析讨论是

否有理有据，让人信服，产生的误差及对误差分析是否切合实际，所得结论的准

确性“

4.参考资料

（1）李军，王淑莹编著.水科学与工程实验技术，化学工业出版社，2002

（2）实验方法与技术，自编

超临界水氧化技术工业废水处理试验指导书

【实验性质】

综合性实验，9学时。

【实验目的】

使学生更深入地了解所学的工业生态学、生态工程学等专业理论知识，掌握

超临界水氧化技术实验研究技能及分析方法，学会对试验结果进行检验、综合分

析与讨论。培养学生科学实验研究的技能，提高学生的专业素质。

【实验内容】

（1）充分了解超临界水氧化设备的操作方法及规程；

（2）试样的制备；

（3）不同影响因素下超临界水氧化技术处理效果；

（4）实验前后COD、NH3-N含量测定；

（5）结果计算与分析。

【实验原理】

超临界水氧化技术（SuperCriticalWaterOxidation,简称SCWO）是湿式空气

氧化技术的强化和改进，其原理是在超临界水的状态下将废水中所含的有机物用

氧气分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。它同样是以水为液相主体,

以空气中的氧为氧化剂，在高温高压下反应，但其改进之处在于利用水在超临界

状态下（t>374℃,p>22.05MPa）的性质，当水的介电常数减少至近似于有机物

与气体，从而使气体和有机物能完全溶于水中，相界面消失，形成均相氧化体系，

消除了在湿式氧化过程中存在的相间传递阻力，提高了反应速率。另外，由于在

均相体系中氧化态自由基的独立活性更高，氧化程度也随之提高，有机物在富氧

超临界水中进行均相氧化，其反应速度很快，在400〜600°C下，在极短时间内

就能将有机物的结构破坏，且反应完全、彻底，使有机碳、氢完全转化为CO2和

H2OO

【仪器及试剂】

超临界水氧化设备；烧杯；滴定管等COD、NH3-N分析相关仪器。

【实验步骤】

1.打开阀门11和阀门5（见附图2）,向高压釜内打入试验介质。应注意：装拆

时要小心，不要碰伤各部件；拧紧螺栓时，要对称上紧，以保证螺栓及密

封面受力均匀。

2.加热炉的安全检查；通电前必须检查是否有可靠的接地，在确认后，方可

进行下面步骤。

3.打开总电源开关，然后再打开加热开关。

超临界水氧化装置

安全操作规程⑴

1.打开阀门11和阀门5（见附图），向高压釜内打入试验介质。应注意：装拆时

要小心，不要碰伤各部件；拧紧螺栓时，要对称上紧，以保证螺栓及密封面

受力均匀。

2.加热炉的安全检查；通电前必须检查是否有可靠的接地，在确认后，方可进

行下面步骤。

3.打开总电源开关，然后再打开加热开关。

4.为安全起见，在打开加热开关接通加热管后，最好用万用表测量一下釜体及

加热炉外壳上有无漏电电压°

5.加热所需温度由控制箱上的温控仪设定并控制，具体操作请看温控仪说明书。

加压应缓慢进行，操作时随时观察压力表的数值，严禁在超温超压情况下用

釜。

6.压力设定：压力通过仪器面板上的电极点压力表进行设定，上下限（不可超

过设计压力），当压力达到或超过所设压力上限时时，仪器发声报警，同时

切断加热电源，当仪器再次加热时，必须要等压力到达压力表下限方可加热，

如报警声噪声太大，可按一下报警开关，这时报警声停止。

7.冷却水接头用于冷却磁铁，冷却最好在加热停止2小时后停止，以防高温对

磁铁造成失磁。

8.清洗：釜用完要及时清洗，减少腐蚀。

SCWO实验装置

安全操作规程⑵

1.储液罐装液

打开储液罐上盖，将有机废水或双氧水分别加入各自的釜内，再将釜盖拧上。

2.通过电极点压力设定上限，可控制泵压过载。

3.预热器、反应器加热炉

设定预热器加热炉的温度，温控仪自动控温，恒温至设定温度。温度设定详

见温控仪说明书。

4.冷却器

将冷却器接到有阀门控制的自来水源上，调节进水量，确保T5测量温度低

于l（）（）℃o

5.反应压力的控制

反应压力通过顶部加载式回压阀来控制，顶部控制压力可由手动泵加压实现,

为保证控制精度，可预先在缓冲容器内加一定压力的气体，然后用手动泵打

水增压气，到控制压力。

6.注意事项

（1）本装置工作时高温高压，应防止烫伤。

（2）当温度和压力很高回压时应慢慢释放，切勿急聚降压。

（3）实验完成后应确保冷切循环水保持在4个小时以上，延长回压阀和磁

铁的使用