水污染控制工程实验指导书基本格式

1《水污染控制工程》实验指导书水污染控制工程教学组编沈阳大学生物与环境工程学院目录实验一：颗粒自由沉淀1实验二：化学混凝实验4实验三：SBR活性污泥工艺81课程编号：11431141课程类别：专业必修课适用层次：本科适用专业：环境工程课程总学时：80适用学期:第5学期实验学时：10开设实验项目数：3个撰写人：陈志英审核人：王英刚教学院长：马德顺实验一：颗粒自由沉淀一、实验目的与要求1.通过实验加深对自由沉淀的概念、特点、规律的理解。2.掌握颗粒自由沉淀实验方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算。3.绘制颗粒自由沉淀曲线，即Ｅ－ｔ（沉降效率－沉降时间），Ｅ－ｕ（沉降效率－沉降速度）关系曲线，以此提供沉淀池的设计参数。二、实验类型验证型三、实验原理及说明根据废水中悬浮颗粒的性质及浓度，沉淀过程可分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀四类。浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉。设在一水深H的沉淀柱内进行自由沉淀实验。实验开始，沉淀时间为0，此时沉淀内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的重量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为C0（mg/L），此时去除率E=0。实验开始后，不同沉淀时间ti，颗粒最小沉淀速度Ui按照公式U=H/t计算，即为ti时间内从水面下沉到取样点的最小颗粒di所具有的沉速。此时，取样点处水样浓度为Ci。目前常用的沉降试验数据处理方法有两种：一种是常规计算法，另一种是Camp图解积分法。前者计算简单，但误差较大，得到的E-t和E-u曲线；后者比较复杂，但结果精确。本实验采用常规计算法。由沉降时间t和对应的工作水深H,按公式u=H/t计算沉降速度u(m/h)式中的工作水深H是指由水面到柱底零断面的实际高度，而与取样口位置无关。沉降效率E（%）按下式计算：根据沉降时间t及对应的u、E数据，绘制E-t和E-u曲线。2四、实验仪器1.仪器序号名称主要用途1沉降柱颗粒沉降区域2标尺测水深3计时用表计时4万分之一天平称量，测SS5烘箱烘干，测SS6玻璃漏斗过滤2.试剂水样：泥浆水五、实验内容和步骤1.将泥浆水倒入配水箱中，启到泵搅5拌分钟，使水中的悬浮物分布均匀。2.关启动水泵，向沉降柱中注水，同时准确量取水样100ｍｌ，测其浓度为Ｃ0。3.当水样升到溢流口并流出后，停泵并开始计时。4.观察沉淀现象。5.取样。（１）当时间为0、10、20、30、40、60分钟各取样100ｍｌ。（２）取样前，记录管中水面至取样口距离Ｈ（以厘米计）。（３）取样前，先排出取样管中的积水约为10ｍｌ，再取样。6.测定各水样悬浮物浓度（见附1）。六、实验数据处理与分析1.将实验数据填入表1-1，并按照表1-2整理。2.根据实验数据计算不同沉淀时间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，绘制总去除率Ｅ与沉降时间的关系曲线，即沉降效率曲线（Ｅ－ｔ），同时画出Ｅ－ｕ的关系曲线。3.按公式E=（C0-Ci）/C0×100%，计算悬浮物的去除率E。表1-1颗粒自由沉淀实验记录日期：水样：静沉时间（min）滤纸编号称量瓶+滤纸重（g）取样体积（mL）瓶+滤纸+SS重（g）水样SS重（g）沉淀高度H（cm）3表1-2实验原始数据整理表沉淀高度（cm）沉淀时间（min）水样SS（mg/L）颗粒沉速U（mm/s）七、注意事项1.向沉淀柱内进水时，速度要适中，既要较快完成进水，以防进水中一些较重颗粒沉淀，又要防止速度过快造成柱内水体紊动，影响静沉实验效果。2.取样前，一定要记录沉淀柱中水面至取样口距离H。(以cm计)。3.取样时，先排除管中积水而后取样。4.可根据水样悬浮物含量高低，适当拉长或缩短取样间隔时间。八、预习与思考题1.自由沉淀中颗粒沉速与絮凝沉淀中颗粒沉速有何区别？2.绘制自由沉淀特性曲线的方法及意义。附1：悬浮物浓度的测定：１.纸和称量瓶（已编好号）在103～105℃烘至恒温，得Ｗ1。２.摇动水样后立即过滤。３.将过滤后的滤纸在103～105℃烘干（一小时）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0.4ｍｇ）得Ｗ2。４.计算：C=（Ｗ2-Ｗ1）/Ｖ（mg/L）式中：Ｗ1—滤纸+称量瓶的重量，mg；Ｗ2—滤纸+称量瓶+残渣的重量，mg；Ｖ—过滤水样体积，L。4实验二：化学混凝实验一、实验目的与要求1.观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解；2.学习确定最佳投药量；3.了解混凝剂的筛选方法；4.掌握混凝工艺条件的确定方法。二、实验类型验证型三、实验原理及说明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。所谓化学混凝，是指在废水中投加化学药剂来破坏胶体及细微悬浮物颗粒在水中形成的稳定分散体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后再用重力沉降，过滤，气浮等方法予以分离的单元过程。混凝是一种复杂的物理化学现象，其机理主要为压缩双电层作用、吸附架桥作用和网捕絮凝作用。混凝由混合、絮凝和沉淀三个过程组成。混合的目的是均匀而迅速地将药液扩散到污水中，它是絮凝的前提。当混凝剂与污水中的胶体及悬浮颗粒充分接触以后，会形成微小的矾花。混合时间很短，一般要求在10～30s内完成混合，最多不超过2min。因而要使之混合均匀，就必须提供足够的动力使污水产生剧烈的紊流。将混凝剂加入污水中，污水中大部分处于稳定状态的胶体杂质将失去稳定。脱稳的胶体颗粒通过一定的水力条件相互碰撞、相互凝结、逐渐长大成能沉淀去除的矾花，这一过程称为絮凝或反应。要保证絮凝的顺利进行，需保证足够的絮凝时间、足够的搅拌外力，但搅拌强度要远远小于混合阶段。污水经混凝过程形成的矾花，要通过沉淀去除。混凝剂的种类较多有：有机混凝剂、无机混凝剂、人工合成混凝剂（阴离子型、阳离子型、非离子型）、天然高分子混凝剂（淀粉、树胶、动物胶）等等。为了提高混凝效果，必须根据废水中胶体和细微悬浮物的性质和浓度，正确地控制混凝过程的工艺条件。混凝的效果受很多因素影响：（1）胶体和细微悬浮物的种类、粒径和浓度；（2）废水中阳离子和阴离子的浓度；（3）pH；（4）混凝剂的种类、投加量和投加方式；（5）搅拌强度和时间；（6）碱度；（7）水温等。四、实验仪器1.仪器5序号名称主要用途1无级调速六联搅拌机搅拌2721型分光光度计测水样浊度3温度计测水温450ml注射器取样5秒表计时6量筒取样71000mL烧杯反应器2.试剂1.混凝剂：10g/LFeCl3,10g/L聚合氯化铝〔Al2(OH)mCl6-m〕或1g/L的聚丙烯酰胺（PAM）；2.10%盐酸，10%氢氧化钠。五、实验内容和步骤（一）最佳投药量实验步骤1.测定原水温度、浊度及pH值。2.量筒量取1000mL水样于1000mL烧杯中，每组6个水样，共二组，其中一组投加三氯化铁，另一组投加聚合氯化铝(或PAM)。3.将第一组6个水样置于搅拌器上，分别设定投药量为10、20、40、60、80、100mg，用移液管移取浓度为10g/L的药液依次投入各水样杯中。4.投药后迅速启动搅拌机，第一档转速控制在300转/分，1分钟后，转至第二档，即慢速搅拌阶段，时间20—30分钟，在慢速搅拌阶段一次改变：120转/分（10分钟）、80转/分（10分钟）。5.搅拌过程中观察记录矾花形成的时间（记录于表3-1中）。6.搅拌完成后停机，将水样杯取出置一旁静沉15分钟，并观察矾花形成及沉淀的情况，然后用注射器吸取杯中清液100mL放入250mL烧杯中，分别测定其pH值、浊度，同时记录于表3-1中。7.完成第一组水样后，按同样步骤，用第二种药液做第二组实验。（二）最佳pH值实验步骤1.取6个1000ml烧杯分别放入1000ml原水样，置于实验搅拌器的平台上。2.确定原水特征（包括原水浊度、pH值、温度）。本实验所用原水和最加投药量实验相同。3.调整原水样pH值，用10%HCl或10%NaOH调整至各杯水样的pH至分别为2.5、4.0、5.5、7.0、8.5、10.0，记录所用酸碱的投加量（表3-2）。4.用移液管向各烧杯中加入相同量的混凝剂。（投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最佳投药量而确定）。5.启动搅拌器，快速搅拌1分钟，转速约300转/分；然后同（一）。66.关闭搅拌机，将水样取出置一旁静沉15分钟后，用注射器针筒抽出烧杯的上清液（共3次约100ml）放入250ml烧杯中，分别测定其浊度，记录于表3-2中。六、实验数据处理与分析1.最佳投药量实验结果记录表2-1最佳投药量实验记录原水温度0C浊度pH使用混凝剂的种类、浓度水样编号123456混凝剂加入量（ml）矾花形成时间（min）沉淀水浊度（度）备注1快速搅拌（min）转速（转/分）2中速搅拌（min）转速（转/分）3慢速搅拌（min）转速（转/分）4沉淀时间（min）2.最佳pH值实验结果记录把原水特征，混凝剂加注量，酸减加注情况及沉淀水浊度记录入表3-2中。表2-2最佳pH值实验记录原水温度0C原水浊度使用混凝剂的种类、浓度水样编号12345610%HCl投加量（ml）10%NaOH投加量（ml）pH值混凝剂加注量（ml）沉淀水浊度（度）备注1快速搅拌（min）转速（转/分）2中速搅拌（min）转速（转/分）3慢速搅拌（min）转速（转/分）4沉淀时间（min）3.以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘制浊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。4.以沉淀水浊度为纵坐标，水样pH值为横坐标绘出浊度与pH值关系曲线，从图上求出所投加混凝剂的混凝最佳pH值及其使用范围。75.结果讨论及误差分析。七、注意事项1.整个实验采用同一水样，而且取水样时要搅拌均匀，要一次量取，以尽量减少取样浓度上的误差。2.要充分冲洗加药管，以免药剂沾在加药管上太多，影响投药量的精确度。3.取反应后上清液时，要用相同的条件取，不要把沉下去的矾花搅起来。八、预习与思考题1.根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝效果的几个主要因素。2.为什么投药量大时，混凝效果不一定好?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，可使光散射或吸收。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。如有条件，也可以直接使用浊度仪测定。分光光度法一、方法原理在适当温度下，硫酸肼[(NH2)2SO4·H2SO4]与六次甲基四胺[(CH2)6N4]聚合，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。二、实验仪器和试剂1.50ml比色管，721分光光度计2.浊度贮备液，配置方法如下：称取0.50克硫酸肼，5.00克六次甲基四胺，分别溶于400ml蒸馏水中，将溶解的两种溶液倒入1000ml容量瓶中混合，加蒸馏水稀释至刻度，混合摇匀，在25±30C温度下反应24h，即得到400度的浊度标准溶液。三、测定步骤（1）标准曲线的绘制吸取浊度标准溶液0，0.50，1.25，2.50，5.00，10.00和12.50ml，置于50ml比色管中，加水至标线。摇匀后即得浊度为0，4，10，20，40，80，100的标准系列。于680nm波长，用3cm比色皿，测定吸光度，绘制标准曲线。（2）水样的测定吸取50.0ml水样（如浊度超过100度，可酌情少取，用水稀释到50.0ml）于50ml比色管中，按校准曲线步骤，测定吸光度。由校准曲线上查得水样浊度。5、计算8式中：A—稀释后水样的浊度，度；B—稀释水体积，mL；C—原水样体积，mL。9实验三：SBR活性污泥工艺一、实验目的与要求1.熟悉活性污泥法的基本流程。2.加深对污水好氧生物处理和活性污泥法原理的理解。3.通过实验，理解和掌握SBR法的原理、特征。4.掌握利用完全混合系统处理生活污水的实验方法。二、实验类型综合型三、实验原理及说明1.污水好氧生物处理污水好氧生物处理是指在有氧的条件下，利用好氧微生物氧化分解有机物，从而进行