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造气废水综合治理研究 摘要 合成氨生产过程中排出大量造气废水，其中含有一定浓度的悬浮物、硫化 物、氰化物和氨氮，且废水温度较高。目前，造气废水的处理方法一般采用自 然沉淀+ 生化塔处理工艺，实践证明，该法应用于造气废水处理存在一些弊 端，如悬浮物沉降不彻底，未被去除的硫化物、氰化物转移到大气中，引起二 次污染，气味难闻。 造气废水中悬浮物的分离除了自然沉淀法外，尚无新的方法报道：硫化 物、氰化物去除方法，如氯化法、中和法、曝气法和催化氧化法均有文献报 道，但尚无工业化应用实例。为摸索造气废水有效处理方法，本文采用混凝沉 淀法去除水中的悬浮物，应用化学氧化法去除水中硫化物、氰化物。 为了解何种因素是影响造气废水混凝沉淀的显著性因素，本研究选择温 度、p h 、搅拌方式、混凝剂投加量四个因素的三个水平做正交实验，混凝f 交实验结果表明：混凝剂投加量和水温是影响造气废水混凝的显著性因素。当 水温为3 5 ，p h = 8 ，搅拌方式快搅3 0 s + 慢速搅拌1 5 m i n 时，硫酸铝最佳投加 量为1 0 m g l 。混凝后，静置3 0 m i n 浊度可降到2 5 n t u 以下，完全满足造气工 艺要求。 氧化正交实验结果表明：当p h = 8 ，n a c l 0 溶液( 9 ) 投加量为6 5 m l ， 温度为3 5 ，反应时间为3 0 m i n ，硫化物浓度l m g l ，氰化物浓度 5 m g l 。 技术经济分析结果表明：混凝沉淀+ 化学氧化工艺组合应用于造气废水综 合治理中，具有较好的处理效果，技术经济指标达到同行业先进水平。 关键词：造气废水混凝沉淀化学氧化技术经济分析 t h er e s e a r c ho fi n t e g r a t i v et r e a t m e n t o nw a s t ew a t e rf r o mg a s - m a k i n gp r o c e s s a b s t r a c t ag r e a td e a l o fg a s - m a k i n gw a s t e - w a t e ri sp r o d u c e di n c o m p o u n d i n g a m m o n i a ，w h i c hc o n t a i n sac e r t a i nc o n c e n t r a t i o no fs s 、s 、c n a n dn h 3 ， a c c o m p a n y i n gw i t hh i g ht e m p e r a t u r e c u r r e n t l y ，p r e c i p i t a t i o n + b i o t o w e r i s w i d e l ya p p l i e di nt h et r e a t m e n to fg a s m a k i n gw a s t e - w a t e r i nf a c t ，t h ep r e s e n t a p p r o a c hc o n t a i n ss e v e r a ls h o r t f a l l ss u c ha st h es si ss e p a r a t i o n t e s s ，s 2 一a n dc n c a n td oa w a y w i t h t h e r e f o r e ，i tr e s u l t st oq u a d r a t i ct r a n s f o r m a t i o n ，b a d o r d o u r e x c e p tf o rp r e c i p i t a t i o n ，n oo t h e rw a y sa r er e p o r t e do nt h et r e a t m e n to fg a s m a k i n g w a s t e w a t e r s s a sf o rs 4 、c n 一c h l o r i d i z e 、n e u t r a l i z e 、b l o w i n g 、c a t a l y s to x i d a t i o na r ea l lr e p o r t e d i ns o m ed o c u m e n t s b u tt h ea b o v ef o u r m e t h o d sc a n tb ea d o p t e di ni n d u s t r i a l i z i n gp r o d u c t i o n i no r d e rt of i n dn e ww a y s t ot r e a tg a s m a k i n gw a s t e w a t e r c o a g u l a t i o np r e c i p i t a t i o np r o c e s si si n t r o d u c e d t or e m o v es si nt h ew a t e r a n dc h e m i c a lo x i d a t i o ni su s e dt og e tr i do fs 2 - 、c n l t of i n dw h i c hf a c t o ri st h em a i ni m p a c to nc o a g u l a t i o no fg a s m a k i n g w a s t e w a t e r t e m p e r a t u r e 、p h 、t h ew a yo fm i x i n g 、c a p a c i t yo fa 1 2 ( s 0 4 ) 3 18 h 2 0a r es e l e c t e dt od oc r o s se x p e r i m e n to fc o a g u l a t i o n t h ec r o s se x p e r i m e n t o fc o a g u l a t i o ni n d i c a t e s ：i ft 2 3 5 ，p h 2 8 ，r a p i dm i x i n gf o r3 0 s a n ds l o w m i x i n gf o r3 0 m i n ，t h ec a p a c i t yo fa 1 2 ( s 0 4 ) 31 8 h 2 0a d d i n gi s1 0 m g l a f t e r 3 0 r a i np r e c i p i t a t i o n ，t h ef e c u l e n td e g r e ec u t sd o w nt o2 5 n t u ，w h i c ha c c o r d i n g w i t ht h er e q u i r e m e n to ft h ec r a f l w o r kg a s m a k i n g t h ec r o s se x p e r i m e n to fo x i d a t i o nd e m o n s t r a t e s ：i fp h 2 8 ，t = 35 ， r e a c t i o nt i m e3 0 m i n ，t h el i q u o ro fn a c i o ( 9 ) r e q u i r e s6 5m g l ，a n dt h e r e m a i nc o n c e n t r a t i o n si s s 斗 lm g la n d c n 。 5 m g lr e s p e c t i v e t h eo u t c o m ef r o m t e c h n o e c o n o m ya n a l y z i n gs h o w s ：c o a g u l a t i o n p r e c i p i t a t i o np r o c e s sw i t hc h e m i c a lo x i d a t i o ni su s e dt oi n t e g r a t i v et r e a t m e n to n w a s t ew a t e r ，w h i c hh a sb e t t e rd i s p o s a le f f e c t a n di t 。si n d e xo ft e c h n o - e c o n o m y a c h i e v e sa d v a n c e d1 e v e li nt h es a m et r a d e k e y w o r d s ：g a s m a k i n gw a s t e w a t e r ，c o a g u l a t i o np r e c i p i t a t i o np r o c e s s ，c h e m i c a l o x i d a t i o n ，t e c h n o e c o n o m ya n a l y z i n g 合肥工业大学 ， 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学 硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名：( 工作单位、职称) 拂：坛瞅钭匆朽翻听未z 委员：谬伊捉钾妒彩妨衣咬 编徘嫦分檄 导师： 名惭以豸钥脚畏 囱a 芒喇毅攫 殇辖键乃私 业走箩剐彩拉 独创性声明 本人声明所基交的学位论文是本人在导师指导f 进行朐研究j ：作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特黝口以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包禽为获得盒g 必：些厶堂 或其他教育机构的学位或证而使用过的材 料0 我一同1 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签字： 签字日期： 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒担：工些厶堂有关保留、使用学偷论文的规定，有权保留 ) r 向国家有父部门或机构送交论文的复印件和碰盘，允许论文被奄阅业借阅。本人授权金 堡上些厶! l 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据奄进行检索，可以采州影 印、缩印戡扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适州本授权i s ) 学待论文者签名 导师签名 签字日期：年月 日 签字日期j 弘p 尹年，月刁日 学悔论文作者毕业后去向： i 作单位： 通讯地址； 电话： 邮躺： 致谢 本论文是在导师彭书传副教授的悉心指导下完成，彭老师对我论文撰写工 作自始始终都倾注了大量的心血，对我论文的选题、实验方案、修改直至定稿 一直给予了精心的指导，并提出了许多宝贵意见。 在学术上，彭老师严谨求实的科学态度，孜孜不倦的教诲，平易谦和的学 者风范深深铭刻在我的心中：在工作中，我经常遇到一些技术难题，每每向彭 老师提出，彭老师总是热情帮助，认真钻研，正是有了彭老师这种无私的奉献 精神，一个个来自生产实际中的难题都得到了较好的解决，赢得了业主界的广 泛好评。 彭老师生活朴实，家庭和睦，邻罩融洽，严于律己，宽以待人，诲人不 倦，严谨治学的学者风范激励着学子们在科学的大道上勇往直前，他将是我经 后工作和学习的楷模。 同时，我还要感谢吴波、邓群英两位同学，在实验中，他们给予我大力帮 助，在此表示感谢! 最后，感谢合肥工业大学资环学院各位老师和领导! 作者：陈金思 2 0 0 4 年8 月 第一章绪论 1 1 课题来源 造气废水是氮肥行业重要的污染源之一，是多种污染物的载体，部分恶臭 气体( 如h 2 s 气体) ，一旦条件合适，便从水体挥发到大气中，导致周边空气产 生不愉快的感觉。根据造气行业特点，造气废水一般循环使用，其循环过程中， 水煤气中细小的粉煤屑( 灰) 不断被沈夹带入造气废水中，这些细小的粉煤屑 在水中沉降性能极差，如不及时被去除，将堵塞管道，降低造气纯度。因此， 恶臭气体从水中转移到大气中与细小粉煤屑积累，是造气废水两个重要的环境 污染特征。 国家环保总局早在1 9 9 9 年1 月就颁布了合成氨工业水污染物排放标准 ( g w p b 4 1 9 9 9 ) ，但至今仍为被广泛贯彻执行，究其原因，不外乎是造气废水 处理技术落后，造气行业不能及时研发新的治理技术和方法。 造气废水在1 9 9 9 年以前是一个被人们忽视的领域，1 9 9 9 年实行两水“闭路 循环”，是治理造气废水的重大进步。1 9 9 9 年以后，一些企业陆续写文章，报道 其在造气废水治理方面的经验和实践，这些经验和实践有益地推动了造气废水 治理进步。但这类文献均不能解决恶臭气体和粉煤灰的“二次污染”问题。为 解决造气废水“二次污染”问题，本研究从污染物在造气废水中存在机理出发， 研究并开发科学治理措施，从源头上解决“二次污染”的顽症。 1 2 研究目的和内容 1 2 1 研究目的 目前大多数氮肥企业只注重造气废水降温，其相应的处理措施简陋，大量 恶臭气体源源不断挥发，悬浮的粉煤屑不能被分离出来。为了削减恶臭气体挥 发，提高悬浮物的去除效率，工程中必须建立相应构筑物，这些构筑物的尺寸、 参数，运行管理如何确定，是每一位工程设计人员面临的实际课题。 本课题的目的即是为工程化设计提供工艺软件包。通过本研究，找到恶臭 气体( 如h 2 s 气体) 和悬浮物去除最佳反应参数。 1 2 2 研究内容 本课题研究有两个主要任务：一是硫化物、氰化物去除：二是悬浮的粉煤 屑分离。 由于氮肥行业一定规模的造气工艺对应着一定规模的造气废水，即使是很 小规模的氮肥企业，其相应的造气废水也不少于2 0 0 m 3 h ，造气废水一般规模均 在1 0 0 0 m 3 h 以上。因此在工程研究中，除了治理措施的可靠性外，运行费用和 工程建设经济性十分重要。 1 3 研究框架 检索大量相似问题文献，罗列其对本课题有实际意义的经验或研究成果 在此基础上，结合造气废水水质特征，进行综合研究。 造气污水综台治理研究 i 造气污水冷却悬浮物去除 硫化物氰化物左除 横 逆i ；混!混；：离浮； ：化； ；吸 i 欧 流流 流 ! 嚣筹盖! 塔塔塔淀离升化 附：脱 图1 - 1 造气废水综合治理框架图 造气废水冷却过程相对简单，在此不作研究。悬浮物的去除根据行业经验， 选择三种方法进行比较：混凝沉淀、浮升、离心分离，得出合理的悬浮物分离方 法：根据国内外去除水体中硫化氢气体的实践，本课题选择三种去除硫化物气体 的方法：化学氧化法、吸附法、生化法，通过比较，优化处理措旌。 第二章文献回顾与理论基础 2 1 造气废水来源与特性 2 1 1 造气废水来源 氮肥工艺中的造气工段产生的水煤气或半水煤气温度很高并含有粉尘，需经 洗涤塔除尘、降温，沈涤塔的排水即称为造气废水。目前，大多数氮肥工艺中的 造气废水实现了“闭路循环”。但“闭路循环”过程中“二次污染”比较突出，主 要表现在两个方面：一是大量的致臭物质从水中挥发到大气中，降低环境空气质 量：二是造气废水在循环过程中，不断累积的胶体粒子沉降性能越来越差，影响 造气质量。根据国家“十五”工业规划，到2 0 0 5 年全国合成氨产量将达3 6 0 0 3 7 0 0 万吨，以煤或焦为原料的造气工艺约占6 4 6 7 ，是主导工艺 1 】，每生产1 吨合 成氨排出造气废水5 0 8 0 m 3 。其工艺生产及造气废水排放流程图( 图2 一1 ) 如下： 原料煤洗涤水 图2 - 1 造气凌水排放流程图 以不同组分的煤或焦原料生产水煤气或半水煤气，其相应杂质成分有区别， 但以煤或焦为原料的造气废水一般水质与工艺对造气废水水质的要求 2 】可参见表 2 一l ： 表2 - 1 造气废水一般水质与工艺对造气废水的水质要求 水温悬浮物氰化物硫化物挥发酚氨氮 c o d 。 水质类别 p h m g lm g lm lm g lm g , lm g l 造气废水4 5 - 5 55 0 5 0 01 0 - 3 00 0 1 3 00 0 1 34 0 1 0 0 02 3 2 0 07 - 8 造气洗涤 水质要求 3 2 5 0 5 1 0 1 0 ) 进行部分水解，生成阴离子型聚合物( h p a m ) 。 p a m 经部分水解后，部分酰胺基带负电荷，在静电斥力的作用下，高分子得 以充分伸展丌来，吸附架桥作用得以充分发挥。由酰胺基转化为羧基的百分数成 为水解度，亦即y x 值。水解度过高，负电性过强，对絮凝产生阻碍作用，一般 控制水解度在3 0 一4 0 较好。通常以h p a m 作为助凝剂以配合铝盐和铁盐作用， 效果显著 3 4 1 。 2 4 氧化技术 化学氧化是去除废水中污染物质的有效方法，其目的是将污染物氧化为无害 的终端产物。在化学反应中，氧化和还原是互为依存的，原子或离子失去电子称 为氧化，得到电子成为还原。得到电子的物质称为氧化剂，失去电子的物质称为 还原剂。各种氧化剂的氧化能力是不同的，可以通过氧化还原电位来表示氧化能 力的大小。在水中氧化能力最强的是氟，常见氧化剂的氧化还原电位 ”1 如表2 3 表2 - 3 各种氧化剂的氧化电位 氧化剂、r 反应 氧化电位( v ) o h ，o h + h + + e - - - + h 2 0 3 0 6 0 30 3 + 2 h + + 2 e 0 2 + h 2 0 2 0 7 h 2 0 2h 2 0 2 + 2 h + 十2 e - 2 h 2 0 1 7 7 h c i o 2 h c i o + 2 h + + 2 e _ 2 c l 一+ 2 h 2 0 1 6 3 c 1 2c 1 2 + 2 e + 2 c 1 1 3 5 8 根据氧化刘的不同，常见化学氧化方法可分为：臭氧、过氧化氢、二氧化氯、 次氯酸钠及高锰酸钾法等。 2 4 1 臭氧氧化 臭氧自1 8 4 0 年由德国的s c h o r b i nc 发现以来，即作为氧化剂使用。2 0 世纪 初，法国n i c e 市率先将臭氧应用于饮用水消毒。0 3 不仅具有优异的消毒作用，而 且作为一种强氧化剂，在水处理中同时具有去除水中的色、臭、昧和铁、锰、氰 化物、硫化物和亚硝酸盐等作用，且消毒后饮水中三卤甲烷等副产物少。因此0 ， 作为饮水消毒剂越来越引起人们的关注。目前世界上已有许多国家，特别是欧洲 国家在水厂水处理中均采用o ，。 臭氧是一种强氧化剂，通常在氧不能起反应的条件下，它可以和许多物质进 行作用。在酸性条件下，臭氧的氧化能力仅次于氟、高氙根离子、原子氧，例如 臭氧可以把潮湿的硫氧化成硫酸。臭氧在氧化时一般是放出一个活泼的氧原子， 同时被还原成氧分子。如果反应继续进行，氧分子参与氧化作用1 3 6 1 。 因臭氧的氧化还原电位很高，故水中的无机、有机物质易被氧化。在p h 7 的水溶液中，臭氧氧化最简单的醇、醛、甲酸和甲醛，其氧化速度随溶液酸性增 加而减缓，并且与温度有关系。在碱性介质内，化合物被完全氧化成二氧化碳和 水，氧化反应随p h 值降低而降低1 3 ”。 臭氧的制各方法：无声放电法、放射法、紫外线法、等离子射流法及电解法 等，工业上最常用的是无声放电法p 。 2 4 2 二氧化氯 二氧化氯是目前杀菌消毒领域中最理想的更新换代新产品，值得推广应用。 二氧化氯具有强氧化作用，可以去除水中的还原性酸根和金属离子。对水中残余 的有机物多降解为含氧基因为主的产物，无氯代产物出现。对水中的黄酶素、腐 植酸也可以被氧化降解，降解产物不以氯份出现，这是传统的氯处理方法不能实 现的。二氧化氯在水中不稳定，宜现场制备。加入稳定剂的二氧化氯只存在1 年， 使用时必须经过活化处理后才能使用。 二氧化氯遇水迅速分解，生成多种强氧化剂，如h c l 0 3 ，h c l 0 2 ，c 1 2 ，h 2 0 2 等，并能产生多种氧化能力极强的活性基团( 即自由基) ，这些自由基能激发有机 物分子中活泼氢，通过脱氢反应生成r + 自由基，成为进一步氧化的诱发剂。 在酸性较强的条件下，二氧化氯会分解并生成氯酸，放出氧，从而氧化、降 解废水中带色基团和其它有机物；在弱酸性条件下，二氧化氯不易分解污染物， 而是直接和废水中污染物发生作用并破坏有机物的结构。因此，p h 值影响处理效 果1 3 9 1 。 二氧化氯制备方法主要分为两类：一为化学法，二为电解法 4 0 l 。 2 4 3 双氧水 可溶性亚铁盐和双氧水按一定比例混合所组成的f e n t o n 试剂，能氧化许多有 机分子，且系统不需要高温高压。一些有毒有害物质如苯酚、氯酚、氯苯及硝基 酚等也能被f e n t o n 试剂以及类f e n t o n 试剂氧化 3 ”。 f e ”与h 2 0 2 问反应速度快，生成o h 自由基，o h 氧化能力很强，仅次于氟， 有三价铁共存时，由f e ”与h 2 0 2 缓慢生成f e 2 + ，f e ”再与h 2 0 2 迅速生成o h ，o h 与有机物r h 反应，使其碳链断裂，最终生成二氧化碳和水。f e n t o n 试剂是一种 高级氧化剂，一般在p h i 塑料。陶土块表面多孔，比表面积大，亲水性强，表面湿润性好，自身强度 高，不易破碎，自身稳定，且耐腐蚀性好，是一种良好的造气废水处理填料。 ( 4 ) 优势菌种的改进 填料为微生物提供栖息场所，如何高效发挥微生物降解作用，关键在于优势 菌种的营养、驯化、专业化管理。由于造气废水温度较高，且央带使微生物中毒 的有害物质，这给菌种优选和驯化带来麻烦。 造气废水中碳源几乎不能作为微生物生命活动的碳源，除氮源丰富外，需外 界补充碳、磷源作为营养源，其他营养物质视驯化情况适当投加。驯化过程首先 考虑酶的适应性问题，其次考虑酶的催化能力大小，通过生化实验对照，进行筛 选，择出适合的菌种，并构建超级工程菌。 3 1 3 改进措施的分析 ( 1 ) 固液分离措施 根据3 1 2 之第( 1 ) 条改进思路，造气废水中悬浮物的去除分两步进行，先 旋流除荻，分离出尺寸较大的悬浮物，残余悬浮物借助絮凝剂和助凝剂，在沉淀 池中进行分离，我们称之为“二次除狄”。“二次除灰”是很好的工艺方法，如应 用于工程实际，必须解决好以下几个关键问题： 絮凝剂的选择； 絮凝剂与助凝剂的配合使用条件： 絮凝反应器参数的确定； 絮凝剂最佳投加量。 ( 2 ) 造气废水冷却与生化工艺组合 目前，一般有三种组合方式： 污水冷却在冷却塔内单独进行，另将一部分污水单独泵入生化装置进行生 化处理； 污水冷却与生化在同一塔内进行，该型塔成为“混流生化塔”： 在“混流生化塔”的基础上，另将一部分污水单独泵入生化装置进行生化 处理。 如果不考虑污水处理成本，第三种工艺组合较完善，但即使是第三种工艺， 根据实际运行经验，仍有如下不足： 微生物对硫化物、氰化物的降解十分有限： 大量硫化物、氰化物转移到大气，造成二次污染： 混流塔体积庞大，内部气流条件复杂，冷效得不到保证。 由于造气废水含有大量硫化物、氰化物等有害物质，要求其处理工艺相当可 靠，减少有毒有害物质排空。因此在处理工艺的选择上应考虑从源头根除或削减 的方法。催化氧化的方法可以优先考虑，但必须解决好以下几个问题： 氧化剂的筛选： 反应最佳参数的确定； 氧化剂最佳投加量的确定。 3 2 实验药品及材料 ( 1 ) 水样 江淮化肥厂造气废水和张家港市华昌化工股份有限公司造气废水 ( 2 ) 氧化剂 过氧化氢( h 2 02 ) 次氯酸钠( n a c l o ) ( 3 ) 测定用的药品 硫代硫酸钠( n a 2 s2 0 3 5 h 2 0 ) 醋酸锌( z n ( c h3 c 0 0 ) 2 2 h2 0 碘酸钾( k i o3 ) 碘( i2 ) 氢氧化钠( na oh ) 硫酸( h2s 0 4 ) 盐酸( h c l ) 氨水( n h3 ) 酚酞( c 2 0 h 1 4 0 4 ) 甲基橙( c 14 h 14 03 n3 s n a ) 可溶性淀粉( ( c6 h lo o5 ) x ) 碘化钾( k i ) 硝酸银( a g n o3 ) 乙醇( 无水乙醇c h3 c h2 0 h ) 铬酸钾( k2 cr o4 ) 氯化钠( n a c l ) 酒石酸( c 4 h 6 0 6 ) 试银灵( c t2 h i2 0 n2 s2 ) 定性滤纸( 中c m ) p h 广泛试纸 分析纯 分析纯 广东汕头市西陇化工厂 广东汕头市西陇化工厂 分析纯合肥工业大学化学试剂厂 )分析纯江苏徐州化学试剂厂 分析纯 广东西陇化工厂 分析纯蚌埠化学试剂厂 分析纯蚌埠电化试剂厂 分析纯上海兴达化工试剂厂 分析纯安徽省宿州化学试剂厂 分析纯合肥工业大学化学试剂厂 中国医药公司北京采购供应站 中国上海试剂三厂 化学纯浙江湖州市菱湖食品化工厂 分析纯湖北大学化工厂 基准试剂中国上海试剂一厂 分析纯合肥工业大学化工厂 分析纯广州化学试剂厂 分析纯广东汕头市西陇化工厂 安徽省化工研究院 分析纯上海试剂三厂 杭州新华纸业有限公司 中国上海三爱思试剂有限公司 3 3 试剂的配制 ( 1 ) 醋酸锌溶液 称取3 0 9 醋酸锌 z n ( c h 3 c o o ) 2 2 h 2 0 溶于1 0 0 m l 水中。 ( 2 ) 5 0 ( v v ) 氨水溶液 将氨水( n h 3 h 2 0 ，p = o 9 0 9 m 1 ) 与等体积的水混合。 ( 3 ) 5 0 ( v v ) 硫酸溶液 将硫酸( h 2 s 0 4 ，p = 1 8 4 9 m 1 ) 缓缓加入等体积的水中。 ( 4 ) 5 0 ( v v ) 盐酸溶液 将盐酸( h c l ，p = 1 1 9 9 m 1 ) 与水等体积混合。 ( 5 ) 淀粉指示剂 称耿1 9 淀粉，先用冷水调成糊状后加1 0 0 m l 水，煮沸，冷却后低温保存。 ( 6 ) 酚酞指示剂 称取o 5 9 酚酞溶于1 0 0 m l 乙醇中。 ( 7 ) 甲基橙指示剂 称取0 1 9 甲基橙溶于1 0 0 m l 水中。 ( 8 ) 碘酸钾标准溶液：c 1 ( 1 6k 1 0 3 ) = 0 1 0 0 0 m o l l 称取1 7 8 3 5 o 0 0 0 5 9 经1 8 0 干燥的碘酸钾( k 1 0 3 ) 溶于水加2 5 9 碘化钾( k i ) 及0 5 9 氢氧化钠( n a o h ) ，溶解后移至5 0 0 m l 容量瓶，用水稀释至标线， 摇匀。 ( 9 ) 碘溶液：c 2 ( o 5 1 2 ) = o 1 m o l l 称取4 0 9 碘化钾( k i ) 溶于2 0 0 m l 水，加1 2 7 9 碘( 1 2 ) ，溶解后用水稀释至 1 0 0 0 m l 。 ( 1 。) 硫代硫酸钠标准溶液：c ( n a 2 s 2 0 3 5 h 2 0 ) = 0 1 m o l l 配制：称取2 5 9 硫代硫酸钠( n a 2 s 2 0 3 - 5 h 2 0 ) 溶解于新煮沸并冷却的水中， 加0 4 9 氢氧化钠( n a o h ) 并稀释至1 0 0 0 m l ，摇匀，贮于棕色玻璃 瓶，放置一星期后标定。 标定：吸取2 0 0 0 m l 碘酸钾标准溶液于1 5 0 m l 锥形瓶，加水约8 0 m l ，加 o 5 m l 硫酸，放暗处5 m i n ，用硫代硫酸钠溶液滴至淡黄色，加l m l 淀粉指示剂，继续滴至蓝色刚好消失。 硫代硫酸钠溶液浓度由下式求出： c一2000 x01000 矿 式中：2 0 0 0一碘酸钾标准溶液体积m l ； 0 1 0 0 0 一碘酸钟标准溶液浓度m o l l ； v 一滴定消耗硫代硫酸钠溶液体积m l 。 q d1 5 ( m v ) 硝酸银溶液 称取1 5 9 硝酸银( a g n 0 3 ) 溶于l o o m l 水中，贮存于棕色瓶内。 0 毋2 0 ( m v ) 酒石酸溶液 称取2 0 0 9 酒石酸( c 4 h 6 0 6 ) 溶于l o o o m l 水中。 ( 1 3 ) 2 5 ( m v ) 氢氧化钠溶液 称取2 5 9 氢氧化钠( n a o h ) ，溶于1 0 0 0 m l 水中。 铬酸钾指示剂 称取1 0 9 铬酸钾( k 2 c r 0 4 ) 溶于少量水中，滴加1 5 的硝酸银溶液至产 生橙红色沉淀为止，放置过夜后，过滤，用水稀释至1 0 0 m l 。 a 毋试银灵指示剂 称取o 0 2 9 试银灵( 对二甲氨基亚苄基罗丹宁) 溶于l o o m l 无水乙醇中。 氯化钠基准溶液：c ( n a c l ) = o 0 2 m o l l 称取经1 4 0 v 干燥的氯化钠( n a c l ) o 2 9 2 2 o 0 0 0 3 9 于烧杯内，用水溶 解，移入2 5 0 m l 容量瓶，稀释至标线，摇匀。 硝酸银标准滴定溶液：c ( a g n 0 3 ) = o 0 2 0 m o l l 配制：称取o 8 5 9 硝酸银( a g n 0 3 ) 溶于水，稀释至2 5 0 m l ，贮于棕色瓶 中，摇匀，待标定后使用。 标定：吸取2 0 0 0 5 m l 氯化钠基准溶液于1 5 0 m l 锥形瓶，加3 0 m l 水， l m l 铬酸钾指示剂，用待定的硝酸银溶液滴至微桔红色，同时用 5 0 m l 水做空白。 硝酸银标准滴定溶液浓度c l ( m o l l ) 可用下式计算： c 1 ：= 2 0 0 0 x c v v 0 式中：c 一氯化钠基准溶液浓度，m o l l ： v 一滴定氯化钠基准溶液时硝酸银溶液用量，m l ： v o 一滴定空白时硝酸银溶液用量，m l ； 3 4 实验仪器与设备 ( 1 ) 设备 jpt 一5 型托盘天平 江苏常熟衡器厂 t g3 28 型分析天平 上海天平仪器厂 g ds 一3b 型光电式浑浊仪 无锡科达仪器厂 j j 一3 六联电动搅拌器江苏金坛市金城国胜实验仪器厂 hj 一3 型数显恒温磁力搅拌器 常州国华电器有限公司 g z x d h 一30 35 一b s 型电热干燥恒温箱 上海跃进医疗器械厂 调温万用电炉 ( 2 ) 玻璃仪器 2 5 0 m l 全玻璃蒸馏装置 碱式滴定管 5 0 m l 2 根 容量瓶 1 0 0 0 m l2 个，5 0 0 m l1 个，2 5 0 m l2 个 量筒1 0 0 m l2 个 移液管2 0 m l1 根，1 0 m l2 根，5 m l3 根，2 m l2 根， l m l5 根，o 5 m l1 根 比色管1 0 0 m ll 套 锥形瓶1 5 0 m l3 个 烧杯 2 0 0 m l 4 个 漏斗一套( 6 个) 玻璃棒3 根 沈耳球2 个 小吸管2 个 3 5 测试方法 ( 1 ) 浊度的测定 浊度用g d s 一3 b 型光电式浑浊仪来测定，其测定步骤如下： 仪器的调零与校准：以蒸馏水为基准，通过调零旋钮将读数调零，然后放入 标准板通过校正螺丝将读数调至标准值2 0 3 。 测定：搅拌水样使其浓度均匀，取一定量进行测定，待读数基本稳定后迅速 记录。因为时间过长，其中大颗粒的悬浮物会在重力的作用下发生沉降，使浊度 降低。 ( 2 ) 硫化物的测定 水样中硫化物含量较高，我们可以采取碘量法寒测定。但根据水样预处理方 法的不同，碘量法的操作也有所差异。本实验我们探讨了两种预处理的方法：沉 淀法和预蒸馏法。 沉淀法的测定步骤 a 沉淀分离：取一定体积水样，加l m l 醋酸锌，l m l n a o h ，摇匀，使沉淀凝聚， 待上层液澄清后，用滤纸过滤，以水冲洗沉淀数次。 b 水样滴定：将沉淀及滤纸放至1 5 0 m l 的锥形瓶，用玻璃棒将滤纸捣碎，加5 0 m l 碘溶 液及5 m l 浓盐酸，放置5 r a i n ，用标准硫代硫酸钠溶液滴定过量的碘，当溶液呈淡黄色时， 加l m l 淀粉指示剂，继续滴至蓝色消失为止，所得体积为v 2 。 c 空白滴定：取与水样同体积的蒸馏水，照水样操作步骤沉淀分离并滴定，所得 体积为v i 。 硫化物的浓度可用下式来计算： ( v l v 2 ) c 1 6 0 3 1 0 0 0 c s , _ ( m g l ) 2 1 旃两菊矿五西一 式中：c 一标准硫代硫酸钠溶液的浓度 ( 2 ) 蒸馏法的测定步骤( c j t5 9 1 9 9 9 ) 蒸馏：取5 0 m l 水样放入2 5 0 m l 蒸馏瓶及2 滴甲基橙指示剂。如果不能及时 蒸馏，加l m l 醋酸锌溶液。于1 0 0 m l 比色管中加醋酸锌溶液及氨水溶液各l m l ，2 滴酚酞指示剂，加水约2 0 m l 供吸收馏出液用。将蒸馏瓶置于电炉上，接好冷凝管和 分液漏斗，将冷凝管上的导液管插入吸收液中。检查各接口，在严密不漏气的情况下， 通过分液漏斗加入盐酸溶液至甲基橙呈桔红色后过量1 0 m l ，加热蒸馏，待收集馏出 液约4 0 m l 停止蒸馏。 滴定：将馏出液过滤，弃去虑液，沉淀用热水洗涤数次，将滤纸连同沉淀放 回原1 0 0 m l 比色管。加5 0 0 m l 水、1 0 m l 碘溶液及o 5 m l 硫酸溶液于1 0 0 m l 比色管 中，用玻璃棒搅动滤纸，使反应完全。将溶液连同滤纸全部移入1 5 0 m l 的锥形瓶， 用硫代硫酸钠标准溶液滴至淡黄色后，加l m l 淀粉指示剂，继续滴至蓝色刚好消失。 空白：用5 0 m l 的蒸馏水按水样的测定步骤操作。 硫化物的浓度可以由下式来计算 q ：一( m g l ) = ( v o - v i ) x - i c x 厂1 6 0 3 一x 1 0 0 0 式中：v o 一滴定空白的硫代硫酸钠标准溶液体积m l ； v t 一滴定水样的硫代硫酸钠标准溶液体积m l ； c 一硫代硫酸钠标准溶液浓度m o l l ； v 一水样体积m l ； 1 6 0 3 一硫原子的摩尔质量g m o l 。 ( 3 ) 氰化物的测定 氰化物是剧毒物质，实验室无法获取其标准物质，以测定吸光度对氰化物含量的 标准工作曲线，而且水样中氰化物的浓度也超过了分光光度法直接测定的范围，因此 本实验我们采用银量法来测定氰化物。其测定步骤如下： 蒸馏：将5 0 m l 水样放入2 5 0 m l 蒸馏瓶，加l m l1 5 硝酸银溶液和2 3 颗 玻璃珠，再加3 4 滴甲基橙指示剂，将蒸馏瓶置于电炉上，接好冷凝管。5 0 m l 比色 管中加入5 m l 氢氧化钠溶液用来吸收馏出液，导液管插到比色管内的液面下。装上 分液漏斗，在不漏气的情况下通过分液漏斗加入5 m l 酒石酸，关闭漏斗活塞。若水 样碱度大，增加酒石酸使甲基橙呈桔红色，加热蒸馏，待馏出液约4 0 m l ，停止蒸馏， 用洗瓶吹沈冷凝管及导液管。 滴定：将馏出液转移到1 5 0 m l 锥形瓶中，加4 滴试银灵指示剂，用硝酸银标 准滴定溶液滴定，滴定到溶液由黄色刚好转至橙红色为止。 空白：用5 0 m l 蒸馏水按水样的测定步骤操作。 氰化物的浓度可以用下式来计算： c c n ( r a g l ) = c 1 ( v t - v o _ ) f 。5 2 0 4x 一1 0 0 0 式中：c i 一硝酸银标准滴定溶液的浓度m o l l ； v 1 一滴定水样时硝酸银标准滴定溶液的用量m l ； v o 一滴定空白时硝酸银标准滴定溶液的用量m l ： v 一水样的体积m l ； 5 2 0 4 一与l m o l 硝酸银相当的氰离子质量g 。 3 6 混凝沉淀实验部分 3 6 1 污水自然沉降性能实验 ( 1 ) 实验目的 了解造气污水在不投加絮凝剂、助凝剂时的自然沉降性能。 ( 2 ) 实验设计 将水样摇匀之后，在一定的时间间隔内分别取上层水样测定浊度，刚开始的 时间间隔为3 0 s ，逐渐变为l ，5 ，1 0 ，1 5 ，2 0 ，3 0 m i n ，观察浊度随着时间的变 化规律。 3 6 2 污水浊度随温度递降的变化 ( 1 ) 实验目的 造气污水的原水温度较高，达5 5 ，而造气水回用温度为3 5 ，因此造气污 水在处理过程中温度逐渐降低。为弄清造气污水是冷却后沉淀，还是先沉淀后冷 却，须明确温度对造气污水沉降性能随温度变化情况。 ( 2 ) 实验设计 取水样之后分别加热到不同的温度，然后用浊度仪测定其浊度变化。考虑到 污水温度递减的实际情况，实验中采取对污水进行加热措施，模拟污水实际降温 变化。加热的温度范围从常温到6 0 。c ，间隔为5 。 3 6 3 颗粒粒径分析实验 ( 1 )实验目的 根据试验测定数据，通过s t o k e s 公式，推算颗粒的粒径，了解造气污水中颗 粒粒径分布情况，为选择合理的固液分离方法提供实验依据。 ( 2 ) 实验原理 u = g 1 8 v ( s 。- 1 ) d 2 其中u 一颗粒沉速，m s v 一水的运动粘度，m 2 s s 。一颗粒的比重， 叠一重力加速度，9 8 l m s 2 d 一粒径，m 在玻璃瓶中装待测颗粒分析的浑水( 浊度已知) ，摇匀后，用虹吸管在瓶中某 一固定位置每隔一定时间取一个水样，取样点处的颗粒最大粒径是逐渐减小的， 因此浊度也是逐渐降低的。根据沉淀时间以及沉淀距离可以求出沉速u ，已知水 温、沉速，可以求出取样点处的颗粒的最大粒径。取样时，粒径大于浚最大粒径 的颗粒都已经沉降到取样点下面，小于该最大粒径的颗粒每单位体积的颗粒数与 沉淀开始相比，基本不变。由沉淀过程取样点浊度的变化，即可求出小于某一粒 径的颗粒重量所占全部颗粒的重量的百分数。 3 6 4 混凝剂筛选实验 在常用混凝剂中选择两种絮凝剂，进行混凝沉淀实验，通过观察两种絮凝剂 投加后絮凝体尺寸及沉淀效果，初步筛选出比较适合造气污水处理的絮凝剂品种。 3 6 5 混凝沉淀正交实验 ( 1 ) 实验目的 本实验选取四个因素来进行f 交实验研究，目的是确定四个因素中对污水的 浊度去除率影响最大的因素从而为下一步的定量求取最佳投加量做准备。 ( 2 ) 实验原理 选取a 1 2 ( s 0 4 ) 3 投加量p h 搅拌方式- 力口热温度四因素，各因素选择三个水平， 组成f 交实验表格l 9 ( 3 4 ) 。本实验考虑到两种混凝剂的混合投加效果，选取两者 投加比例为1 0 ：1 为最佳，又考虑到工程意义，a 1 2 ( s 0 4 ) 3 的投加量没有超过2 0 m g l ， 相应的p a m 的投加量也没有超过2 m g l 。此次实验的搅拌方式有三种： 分剐是快搅1 5 s ，然后慢速搅拌2 0 r a i n ，( i ) 快搅3 0 s ，然后慢速搅拌l5 m i n ( i i ) 快搅6 0 s ，然后慢速搅拌1 2 r a i n ( i ) 参数说明：快搅：1 2 0 r r a i n ； 慢搅：4 0 r m i n ； 沉淀：0 r m i n ，3 0 m i n 。 3 6 6 混凝剂最佳投