水污染控制工程实验教材

1、1实验 一 混凝实验一、实验目的1、学会求得最佳混凝条件(包括投药量、pH 值，水流速度梯度)的基本方法；2、加深对混凝机理的理解。二、实验原理混凝处理的对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。混凝效果对后续处理，如沉淀、过滤影响很大。天然水中存在着大量悬浮物，而且形态各不相同，大颗粒悬浮物可在自身重力作用下沉降；而较小悬浮物和胶体颗粒，依靠自然沉降是不能除去的，这是水产生混浊的重要原因。分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化膜作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀法去除，致使水中这种含浊状态稳定。向水中投加混凝剂后，由于（1）能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的 电位，实现胶粒

2、“脱稳”，（2）同时也能发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用， （3）网捕作用，从而达到颗粒的凝聚，最终沉淀从水中分离出来。消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。脱稳后的胶粒，在一定的水利条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花。直径较大且较密的矾花容易下沉，自投加混凝剂直至形成矾花的过程叫混凝。由于各种原水有很大差别，混凝效果不尽相同，混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的 pH 值、水流速度梯度等因素。三、实验装置与设备1、混凝试验搅拌机 1 台2、光电式浊度仪 1 台3、酸度计 pH3 型 1 台4、磁力搅拌器 1 台5、烧杯 200mL 1 个6、量筒 1000mL

3、 6 个7、移液管 1、2、5、10mL 各 2 支8、注射针筒、温度计、秒表、卷尺等。9、 硫酸铝 Al2(SO4)318H2O (10g/L)10、 三氯化铁 FeCl36H2O (10g/L)11、 聚合氯化铝A12(OH)mC16-m 浓度 10g/L12、 氢氧化钠 NaOH (10%)13、 盐酸 HCl (10%)四、实验步骤 (一)最佳投药量实验步骤1、确定原水特征，即测定原水水样混浊度、pH 值、温度。2、确定形成矾花所用的最小混凝剂量，即通过慢速搅拌(或 50r/min)烧杯中 200mL 原水，并每次增加 0.5mL 混凝剂投加量，直至出现矾花为止。这时的混凝剂量作为形成

4、矾花的最小投加量。3、用 6 个 1000mL 的烧杯，分别放入 1000mL 原水，置实验搅拌机平台上。4、确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤 2 得出的形成矾花最小混凝剂投加量，取其 14 作为 1 号烧杯的混凝剂投加量，取其 2 倍作为 6 号烧杯的混凝剂投加量，用依次2增加混凝剂投加量相等的方法求出 2-5 号烧杯混凝剂投加量、把混凝剂分别加入 16 号烧杯中。5、启动搅拌机，快速搅拌半分钟、转速约 200r/min；慢速搅拌 10 分钟、转速约80r/min。如果用污水进行混凝实验，污水胶体颗粒比较脆弱，搅拌速度可适当放慢。6、关闭搅拌机、抬起搅拌桨、静止沉淀 10 分钟，用 50m

5、L 注射针筒抽出烧杯中的上清液(共抽三次约 100mL)放入 200mL 烧杯内，立即用浊度仪测定浊度，(每杯水样测定三次)，记入表 6-1 中。(二)最佳 pH 值实验步骤1、取 6 个 1000mL 烧杯分别放入 1000mL 原水，置于实验搅拌机平台上。2、确定原水特征，测定原水浑浊度、pH 值，温度本实验所用原水和最佳投药量实验时相同。3、调整原水 pH 值， 用移液管依次向 1 号、2 号、3 号装有水样的烧杯中分别加入1.5、1.0、0.5mL 10浓度的盐酸。依次向 5 号、6 号装有水样的烧杯中分别加入0.5、1.0mL10浓度的氢氧化钠（即调整 1 号烧杯水样使其 pH 值等

6、于 3，其它水样的 pH 值依次增加一个 pH 值单位） 。4、启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约 200r/min。随后从各烧杯中分别取出 50mL水样放入三角烧杯，用 pH 仪测定各水样 pH 值记入表 6-2 中。5、用移液管向各烧杯中加入相同剂量的混凝剂(按最佳投药量而确定)。6、 启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约 200r/min：慢速搅拌 10 分钟，转速约80r/min。7、关闭搅拌机，静置 10 分钟，用 50mL 注射针筒抽出烧杯中的上清液(同上)，记入表 1-2 中。五、实验结果整理(一)最佳投药量实验结果整理1、把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的剩余浊度记入表 1-1

7、。2、以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘出浊度与药剂投加量关系曲线，并从图上求出最佳混凝剂投加量。实验小组号: 实验日期:姓名:混凝剂: 混凝剂浓度:原水浊度: 原水 pH: 原水温度:最小混凝剂量(ml): 相当于(mg/l):表 6-1 最佳混凝剂投加量水样编号123456投药量 mg/l初矾花时间矾花沉淀情况剩余浊度(二)最佳 pH 值实验结果整理1把原水特征、混凝剂加注量，酸碱加注情况，沉淀水浊度记入表 6-2。2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3求出所投加混凝剂的混凝最佳 pH 值及其适用范围。表 6-2 最佳 pH水样编号

8、123456盐酸 ml氢氧化钠 ml水样 pH剩余浊度六、思考题1、根据实验结果以及实验中所观察的现象，简述影响混凝的几个主要因素。2、试分析投药量对混凝效果的影响。在最大投药量时，混凝效果不一定好，为什么？3、pH 值对混凝效果有什么影响？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、在最佳投药量、最佳 pH 值实验中，向各烧杯投加药剂时希望同时投加，避免因时间间隔较长各水样加药后反应时间长短相差太大，混凝效果悬殊。3、在最佳 pH 实验中，用来测定 pH 的水样，仍倒入原烧杯中4、在测定水的浊度、用注射针筒抽吸上清液时，不要扰动底

9、部沉淀物。同时，各烧杯抽吸的时间间隔尽量减小。5、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。6、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。4 -实验二实验二 颗粒自由沉淀实验颗粒自由沉淀实验 一、实验目的一、实验目的研究浓度较稀时的单颗粒的沉淀规律，加深对其沉淀特点、基本概念的理解。掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗自由沉淀曲线。二，实验原理二，实验原理 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，其沉速在层流区符合斯托克斯(Stokes)公式。但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径

10、、颗粒相对密度很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得，而是通过静沉实验确定。 由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使 Dl00mm，以免颗粒沉淀受柱壁干扰。具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率（）与截留速度（u ） 、颗粒重量百分率0的关系如下： dPuu)1 (000s0式中 沉淀效率；u 理想沉淀池截留沉速；0所有沉速小于 u 的颗粒质量占原水中全部颗粒质量的百分率；00u 小于截留沉速的颗粒沉速。s此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲线计算法。设在一水深为的沉淀柱内进行自由沉淀实验。实验开始，

11、沉淀时间为 0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为C (mgL)，此时去除率0。0实验开始后，不同沉淀时间 t ，颗粒沉淀速度 u 相应为：iiu =iit5式中 颗粒沉淀速度，mms；iuH取样口至水面高度，mm； 沉淀时间，min。it 此即为时间内从水面下沉到池底(此处为取样点)的颗粒所具有的沉速。此时取样点it处水样悬浮物浓度为 C ，未被去除的颗粒所占的百分比为：i0iiCC 式中 悬浮颗粒剩余率；i C 原水(0 时刻)悬浮颗粒浓度，mgL；0C t 时刻悬浮颗粒浓度，mgL。ii 此时被去除的颗粒所占的百分比为： 011CCiii

12、式中 悬浮颗粒去除率；i 、C 、C 同上。i0i 需要说明的是：实际沉淀时间 t 内，由水中沉至池底的颗粒是由两部分颗粒组成，i即沉速 uu 的那一部分颗粒能全部沉至池底。除此之外，颗粒沉速 uu 的那一部分颗粒ii也有一部分能沉至池底，这是因为，这部分颗粒虽然粒径很小，沉速 uu ，但是这部分颗i粒并不都在水面，而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内，因此，只有在水面下它们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速的颗粒由水面降至池底所用的时间，那么这iuit部分颗粒也能从水中被除去；沉速 u的那部分颗粒虽然有一部分能从水中去除，但其中iu也是粒径大的沉到池底的多，粒径小的沉到池底的少，各种粒径

13、颗粒去除率并不相同。因此公式中未包含 u的那部分颗粒被去除。iu 三、实验仪器及用具三、实验仪器及用具 (1)仪器 自由沉淀实验装置如图 41 所示。 分析天平(110000 1 台)6图 4 -1 自由沉淀实验装置1 配水箱；2水泵；3搅拌装置；4有效水位沉淀柱； 50.9m 取水样阀； 6水循环用阀门；7配水阀门； 8沉淀柱上水阀门；91.2m 取水样阀；10溢流管恒温烘箱(1 台) (2)器具 量筒(100mL 2 个) 三角瓶(200mL 10 个) 漏斗(10 个) 玻璃棒(2 根) 称量瓶(40mm70mm，12 个) 秒表(2 块)干燥皿(1 个) (3)其他定量滤纸 四、实验步

14、骤四、实验步骤 定量滤纸编号后放人称量瓶中，编号、烘干(烘箱调节温度至 100105，烘干 23h)、称重，置于干燥皿中待用。 准备实验用原水。取河水或用细土和自来水配制水样，置于水箱中。开启循环管路阀门，启动水泵和搅拌装置。水箱内水质均匀后，开启放空阀，以便冲洗管路中的沉淀物。稍后开启沉淀柱进水阀，并同时关闭放空阀。水位升至取样口与溢流口中间时，从取样口取水样 100mL。当沉淀柱溢流口出水时，关闭沉淀柱进水阀，停泵；同时开动秒表记录时间，沉淀实验开始。 当时间 5min、l0min、20min、40min、60min 时，用量筒在取样口取水样100mL。(注意：取水样时，需先放掉一些水，以

15、便冲洗取样口处的沉淀物)，在每次取样前后读出水面高度 H。用定量滤纸分别过滤 12 个水样。待定量滤纸内无明显水滴后将定量滤纸折叠并放人称量瓶。 将称量瓶放在恒温烘箱中，调节温度至 100105 C，烘干 23h。 取出定量滤纸，放在干燥皿中冷却至室温称重。 相关数据记录如表 4 -1 所列。7表表 4 -1 颗粒自由沉淀记录颗粒自由沉淀记录静沉时间t/min称量瓶号称量瓶+滤纸/g水样体积/mL瓶纸+SS质量/g水样 SS质量/g悬浮物浓度/（mL/L） 取样口高度/m0510152040600510204060五、成果整理五、成果整理计算悬浮物去除率、悬浮物剩余率 p、沉淀速度 u，将结果

16、填入表 4-2。据表 4-2 中数据，绘制 t-曲线、u-曲线、u-P 曲线。表表 4-2 颗粒自由沉淀实验成果表颗粒自由沉淀实验成果表取样高度/m静沉时间 t/min悬浮物去除率/%悬浮物剩余率p/%沉淀速度u/（mm/s）05120406005102040608 实验三 气浮实验一、实验目的1、了解和掌握气浮净水方法的原理及其工艺流程；2、了解悬浮颗粒浓度、操作压力、气固比、澄清分离效率之间的关系。3、了解加压溶气系统和设备各部分的组成、运行过程、操作和控制要点、溶气水释放的表现特征以及浮渣的形成。二、实验原理气浮法是目前水处理工程中应用日益广泛的一种水处理方法。该法主要用于水处理中相对密

17、度小于或接近于 1 的悬浮杂质，如乳化油、羊毛脂、纤维以及其他各种有机或无机的悬浮絮体等。气浮法的净水机理：使空气以微气泡的形式出现于水中，并自下而上慢慢地上浮，在上浮过程中，使气泡与水中污染物质充分解出，污染物质与气泡相互黏附，形成相对密度小于气水结合物浮升到水面，使污染物质以浮渣的形式从水中分离以去除。要产生相对密度小于水的气、水结合物，应满足以下条件：（1）水中污染物质具有足够的憎水性；（2）水中污染物质相对密度应小于或接近于 1；（3）微气泡的平均直径应为 50100m；（4）气泡与水中污染物质的接触时间足够长。气浮净水法按照水中气泡产生的方法可分为电解气浮、散气气浮和溶气气浮几种。由

18、于散气气浮一般气泡直径较大，气浮效果较差；而电解气浮气泡直径虽远小于散气气浮和溶气气浮，但电耗较多；溶气气浮法又分为加压溶气气浮和真空溶气气浮。在目前国内外的实际工程中，加压溶气气浮法的应用最为广泛。加压溶气气浮法就是使空气在一定压力的作用下溶解在水中，至饱和状态，然后突然把水的表面压力降低到常压，此时溶解于水中的空气便以微气泡的形式从水中逸出。加压溶气气浮工艺由空气饱和设备、空气释放设备和气浮池等组成。其基本工艺流程有全溶气流程、部分溶气流程和回流加压溶气流程。目前工程中广泛采用由回流系统的加压溶气气浮法。该流程将部分废水进行回流加压，废水直接进入气浮池。影响加压溶气气浮的主要因素有二个方面

19、：一是废水中悬浮颗粒的物理化学性质，如密度、粒径、对水的浸润程度；二是加压溶气水释放出空气微气泡的大小、数量、稳定性以及和废水中悬浮颗粒的接触方式及接触时间等。在加压溶气气浮系统设计中，常用的基本参数是气固比，即空气析出量与去除污染物量的比值。气固比与操作压力、悬浮固体的浓度、性质有关。对活性污泥进行气浮时，气：固=0.0050.06，变化范围较大。气固比可按下式计算：iraQSQfPSSA)1(3.19气固比 A/S 是空气量与固体物数量的比值，无量纲，是设计气浮系统是经常使用的一个基本参数。其定义为：A/S=减压释放的溶解空气量（kg/d）/进水的固体总量（kg/d）对于有回流系统的加压溶

20、气气浮法，其气固比可表示如下：当分离相对密度大于水的固态悬浮物时，气体以质量浓度 C（mg/L）表示： A/S = R（C1C2）/S0 （6-11）当分离相对密度小于水的液态悬浮物时，气体以体积浓度 Sa（m L /L）表示： A/S = RraSa（fp1）/S0 （6-12）式中： C1、C2系统中溶气罐及回流水中气体在水中的浓度，mg/L； S0 进水悬浮物浓度，mg/L； Sa水中空气溶解量，m L /L，C= Saa； ra 空气浓度，当 20，1 个大气压时，ra=1.2g/L； p 溶气罐内压力，MPa； f比值因素，在溶气罐内压力为 p =（0.2-0.4）MPa，温度为 2

21、0时，f 0.5； R压力水毁流量或加压溶气水量，m3/d。不同的气固比，水中空气量也不同，不仅会影响出水水质，也影响运行费用。本实验通过改变气固比 A/S，测定出水的 SS 值，并绘制出 A/S-出水 SS 关系曲线。根据出水 SS值确定气浮系统的 A/S 值。如图 6-3、6-4 所示。三、实验设备及试剂1、加压气溶装置；2、混凝剂出水悬浮固体浓度/（mg/l）气固比A/S（g/g）图 6-3 气固比与出水悬浮固体浓度关系曲线浮渣固体百分比/（%）气固比A/S（g/g）图 6-4 气固比与浮渣固体比分比关系曲线减压阀混凝剂泵压缩空气进水溶气罐浮选池出水回流103、量筒：1 升， 1 个四、

22、实验步骤（1）检查设备中溶气罐、释放器、安全阀是否有堵塞、渗漏现象，检查水泵和空压机是否损坏；（2）向污水中加药，进行混凝沉淀，取 2/3 溶气罐体积的上清液加入压力溶气罐；（3）开启空压机，将压缩机压入加压容器中，使溶气罐内的压力达到表压（0.3-0.4 Mpa）关闭进气阀 4Kg/cm2，保持数分钟；（4）测定释气量检验溶气水是否合格，一般释气量与理论饱和值的比值大于 0.9 即可；（5）将已加药并混匀的污水倒入反应罐中，测定污水悬浮物 SS 浓度；（6）当反应罐内出现微小气泡时，打开减压阀，按设定好的流量（由回流比确定）向反应罐内加入溶气水，同时搅拌，使得气泡均匀分布；（7）观察反应罐内

23、浮渣截面随时间上升的高度，并记录下来，计算分离速度；（8）静置 10-30min 后，记录浮渣和澄清液的体积；（9）打开排放阀，取清液和浮渣分别测定悬浮物浓度值；（10）按照不同的回流比重复上述实验步骤，取不同的气固比和清水 SS 值。五、实验结果整理1、记录实验数据实验日期： 污泥性质及来源： 活性污泥混合液浓度： mg/ L 气温： 水温： 溶气罐工作压力： Pa混凝剂名称： 表 6-14 中气固比为每去除 1g 固体所需的气体量，为了简化计算可用 L（气体）/g（固体悬浮物） ，计算公式如下：A/S =（Wa）/（SSQ） （6-13）式中：A释气量，L； S总悬浮物量，g； a单位溶气

24、水的释气量，mg/ L； W溶气水体积，L； SS原水中的悬浮物浓度，mg/ L； Q原水体积，L。表 6-14 气固比与出水水质原水溶气水出水浮渣序号pH值体积/mL投药量/（mg/ L）SS/（mg/ L）体积/mL压力/ MPa释气量 mL气固比回流比SS/（mg/ L）去除率/%体积/mL体积/mLSS/（mg/ L）2、绘制不同回流比与出水水质的关系曲线。11六、思考题1、气浮法与沉淀法有什么相同之处?有什么不同之处?2、气固比实验中得到的二条曲线各有什么意义？实验四 曝气设备充氧能力的测定实验一、实验目的1. 掌握测定曝气设备的 KLa的实验方法及计算 Qs；2. 评价充氧设备充氧

25、能力的好坏；3. 掌握曝气设备充氧性能的测定方法。二、实验原理活性污泥处理过程中曝气设备的作用是使氧气、活性污泥、营养物三者充分混合，使污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行物质代谢。由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素，因此工程设计人员通常通过实验来评价曝气设备的供氧能力。评价曝气设备充氧能力的试验方法有两种：(1)不稳定状态下进行试验，即试验过程水中溶解氧浓度是变化的，由零增到饱和浓度；(2)稳定状态下的试验，即试验过程水中溶解氧浓度保持不变。试验可以用清水或在生产运行条件下进行。三、实验设备与试剂（1）溶解氧测定仪 1 台

26、；（2）空压机 1 台；（3）曝气筒 1 个；（4）搅拌器 1 个；（5）秒表 1 块；（6）分析天平 1 台；（7）亚硫酸钠（Na2SO37H2O） ；（8）氯化钴（CoCl26H2O） ；（9）烧杯四、测定步骤（一）曝气设备清水充氧性能测定1. 原理在现场用自来水实验时，先用亚硫酸钠（或氮气）进行脱氧，然后在溶解氧等于或接近零的状况下再曝气，使溶解氧升高趋于饱和水平。假定整个液体是完全混合的，符合一级反应，此时水中溶解氧的变化可以用下式表示dc/dt=KLa（CSC） （6-1）式中 dc/dt氧转移速率，mg/（Lh） ；KLa 氧的总传递系数，L/h；CS 实验室的温度和压力下，自来水

27、的溶解氧饱和浓度，mg/L；C 相应的某一时刻 t 的溶解氧浓度，mg/L。12将上式积分，得 ln（CSC）=KLa t+常数测得 CS和相应的某一时刻 t 的 C 后绘制 ln（CSC）与 t 的关系曲线，或 dc/dt 与 c 的关系曲线便可得到 KLa，c=（CSC） 。充氧能力为 Qs=Vdc/dt= V（kg/h）KLa（20）CS（校正） （6-2）2. 实验步骤（1）向曝气筒中注入自来水，测定水样体积 V（L） 、溶解氧值 CS和水温 t（） ；（2）计算柱内水中溶解氧量 G=CSV，并根据 CS和 V 求投药量，然后投药脱氧；1）脱氧剂亚硫酸钠的用量计算：在自来水中加入还原剂

28、 Na2SO37H2O 来还原水中的溶解氧。 2Na2SO3+O2 CoCl2 2Na2SO4 相对分子质量之比为：O2/2Na2SO37H2O=32/（2252）1/16故 Na2SO37H2O 理论用量为水中溶解氧量的 16 倍，而水中有部分杂质会消耗亚硫酸钠，故实际用量为理论用量的 1.5 倍。所以实验投加 Na2SO37H2O 的用量为：W=1.516CS=24 VCS式中 W亚硫酸钠用量，g； CS实验时水温条件下水中饱和溶解氧值，mg/L；V水样体积，m3。2）根据水样体积 V 确定催化剂（钴盐）的投加量经验证明，清水中有效钴离子浓度约为 0.4 mg/L 为好，一般使用氯化钴（C

29、oCl26H2O） 。因为：CoCl26H2O/=Co2+=238/594.0所以水样投加钴盐量为 W=0.44.0 V=1.6 V（g）式中 V水样体积，m3。3）将 Na2SO3用热水化开，均匀倒入曝气筒内，溶解的钴盐倒入水中，并开动搅拌叶轮轻微搅动使其混合，进行脱氧；4）当清水脱氧至零时，打开空压机便进行曝气，并计时。每隔 1min 测定一次溶解氧值，直到溶解氧值达到饱和为止，关闭进气阀。3. 实验结果整理（1）将测定数据记录于表 6-10 中。水温 ，水样体积 m3，CS = mg/L，Na2SO3用量= g，CoCl2用量 g。表 6-10 实验记录时间/min溶解氧/（mg/L）时

30、间/min溶解氧/（mg/L）（2）根据测定记录计算 KLaS值根据公式计算 KLa=2.303/（t-t0）lg（CS C0）/（CS Ct） 表 6-11 氧总转移系数计算表水样瓶编号时间 t/minCt/mg/LCS Ctlg（CS Ct）KLa1213KLaS确定因为氧总转移系数要求在标准状态下测定，即清水在 1 个大气压、20下的充氧性能。但一般充氧实验过程并非在标准状态下，因此需要对压力和温度进行修正。KLaS=1.02420-TKLaCS（校正）= CS（实验）标准大气压（kPa）/实验时的大气压（kPa） （6-3）计算叶轮充氧能力 QsQs=60 VKLaSCS/1000（k

31、g/h）式中 1000由 mg/L 化为 kg/m3的系数； 60由 min 化为 h 的系数；KLaS 氧的总传递系数，L/min；CS 实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和浓度，mg/L；V 水样体积，m3。（二）污水充氧修正系数 、 值的测定1. 实验原理由于水中溶解有机物、无机物等对氧转移的影响，同一曝气设备在同样曝气条件下清水与污水中氧的转移速率不同，水中氧的饱和浓度不同，而曝气设备充氧性能指标又均为清水中的值，所以引入修正系数。=废水 KLa /清水 KLa （6-4）=废水 CS /清水 CS （6-5）由此可知，、 的测定实际上就是分别测定同一曝气设备在清水和污水中充氧的氧

32、总转移系数及饱和溶解氧值。（1）曝气液体内无生物耗氧物质时，曝气池内存在如下关系式：dc/dt=KLa（CSC） （6-6）（2）曝气液体内含有生物耗氧物质时，曝气池内存在如下关系式：dc/dt=KLaw（CSwC）rx （6-7）式中：dc/dt曝气液体内溶解氧浓度随时间变化率； KLaw 污水中曝气设备氧总转移系数； CSw、C污水中氧饱和浓度和 t 时刻氧的浓度，mg/L； r 单位污泥耗氧速率； x 污泥浓度，g/L。实验多采用间歇态方法进水，在相同条件下按照清水充氧实验方法，分别进行清水及污水充氧实验，求出清水充氧的KLa、CS和污水中充氧的KLaw、CS，并按式（6-4） 、 （6

33、-5）求出 、 值。首先向曝气池中曝气，至池内溶解氧达到稳定后停止曝气，同时开启搅拌装置，此时由于不曝气，故： KLaw（CSwC）=0 （6-8）则式（6-7）有如下形式：dc/dt=rx （6-9）罐内活性污泥不断消耗溶解氧，使得溶解氧值逐渐降低，其变化如图 6-1（a）所示。由式（6-9）可见，直线斜率即为 rx 值。在内源呼吸期，污泥耗氧速率 r 值可以看作为一9100 t/min（b）DO（mg/L）14个常量。图 6-1 溶解氧时间关系曲线当罐内溶解氧值降到 CS =2mg/l 时，再次曝气，并测定罐内溶解氧值随时间的变化，如图6-1（b）所示，将式（6-7）变换后得： C = C

34、Sw （dc/dt+ rx）/ KLaw （6-10）以 dc/dt+ rx 为横坐标，以 C 为纵坐标绘图，直线斜率为 1/ KLaw，截距为 CSw，如图 6-2 所示。 图 6-2 C-（dc/dt+ rx）关系曲线2. 实验步骤（1）无生物耗氧物质曝气液体的测试a 预热溶解氧测定仪；b 向曝气罐内投加待测液体；c 测定待测曝气液体溶解氧值，计算脱氧剂亚硫酸钠和催化剂氯化钴用量；d 启动风机进行充氧；e 溶解氧测定仪从零点至溶解氧值达饱和稳定为止，记录不同时间的溶解氧值（表 6-12） ；表 6-12 曝气液体中溶解氧测定时间/min溶解氧/（mg/L）时间/min溶解氧/（mg/L）（

35、2）含有生物耗氧物质曝气液体的测试a 预热溶解氧测定仪；b 向曝气罐内投加含有生物耗氧物质曝气液体；c 测定曝气液体溶解氧值，计算脱氧剂亚硫酸钠和催化剂氯化钴用量；0t/min（a）DO（mg/L）CSw0 dc/dt+ rxDO（mg/L）rx15d 启动风机进行充氧至溶解氧值达饱和稳定为止；e 在搅拌条件下，测污泥耗氧速率 r 值；f 等到溶解氧值下降到 1.0-2.0mg/l 时再曝气，记录溶解氧随时间变化过程（表 6-13） 。表 6-13 含生物耗氧物质曝气液体耗氧速率测定时间/min溶解氧/（mg/L）时间/min溶解氧/（mg/L）3. 实验结果整理（1）利用物生物耗氧物质曝气液

36、体充氧计算方法，分别计算 KLa、CS；（2）计算含生物耗氧物质曝气液体曝气时的 KLaw、CSw。将关闭风机后罐内溶解氧值与相应时间绘图，时间为横坐标，溶解氧值为纵坐标，如图 6-1（a） ；将再次曝气后各不同时间和相应溶解氧值绘图，如图 6-1（b） ；用作图法求曲线上各点的切线斜率 dc/dt 值，最少取 5 点；以 dc/dt+rx 为横坐标，以 C 为纵坐标绘图，直线斜率为 1/ KLaw，截距为 CSw；根据公式（6-3） 、 （6-4）求得 、 值。 16实验五 废水生物处理实验（一）活性污泥性质的测定实验一、实验目的1、 加深对活性污泥性能，特别是污泥活性的理解；2、 掌握几项

37、污泥性质的测定方法；二、实验原理活性污泥是人工培养的生物絮凝体，它是由好氧微生物及其吸附的有机物组成的。活性污泥具有吸附和分解废水中有机物质（也有些可利用无机物质）的能力，显示出生物化学活性。在生物处理废水的设备运转管理中，除用显微镜观察外，下面几项污泥性质是经常要测定的。这些指标反映了污泥的活性，它们与剩余污泥排放量及处理效果等都有密切关系。三、实验设备与试剂1、水分快速测定仪 1 台2、真空过滤装置 1 套3、秒表 1 块4、分析天平 1 台5、马弗炉 1 台6、坩埚 数个7、定量滤纸数张8、量筒 100mL 4 个9、烧杯 500mL 2 个10、玻璃棒 2 个11、烘箱 1 台四、实验

38、步骤171、污泥沉降比 SV（%）：它是指曝气池中取混合均匀的泥水混合液 100mL 置于100mL 量筒中，静置 30min 后，观察沉降的污泥占整个混合液的比例，将结果记入表 8-1中。2、污泥浓度 MLSS：单位体积曝气池混合液中所含污泥的干重，实际上使之混合液悬浮固体的数量，单位为 g/L。（1）测定方法a、 将滤纸放在 105烘箱或水分快速测定仪中干燥至恒重，称量记录（W1） ；b、 将该滤纸剪好平铺在布氏漏斗上（剪掉的部分滤纸不要丢掉） ；c、 将测定过沉降比的 100mL 量筒内的污泥全部倒入漏斗，过滤（用水冲净量筒，并将水液倒入漏斗） ；d、 将载有污泥的滤纸移入烘箱（105）

39、或水分快速测定仪中干燥至恒重，称量记录（W2） 。（2）计算污泥浓度（g/L）=（滤纸质量+污泥质量）滤纸质量10 （8-1） 3、污泥指数 SVI：污泥指数全称污泥容积指数，是指曝气池混合液经 30min 净沉后，1g 干污泥所占的容积（单位为 mL/g） 。计算式如下SVI= SV（%）10（mL/L）/MLSS（g/L） （8-2）SVI 值能较好地反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能。一般在 100左右为宜。4、污泥灰分和挥发性污泥浓度 MLVSS：挥发性污泥就是挥发性悬浮固体，它包括微生物和有机物，干污泥经灼烧后（600）剩下的灰分称为污泥灰分。（1）测定方法先将已知恒重

40、的瓷坩埚称量并记录（W3） （表 8-1） ，再将测定过污泥干重的滤纸和干污泥一并放入瓷坩埚中，先在普通电炉上加热炭化，然后放入马弗炉内烧 40min，取出放入干燥器内冷却，称量（W4） 。（2）计算污泥灰分=灰分质量100%/干污泥质量 （8-3）MLVSS（g/L）=（干污泥质量灰分质量）1000/100 （8-4）在一般情况下，MLVSS/MLSS 的比值较固定，对于生活污水处理池的活性污泥混合液，其比值常在 0.75 左右。五、实验结果整理SVI= SV（%）10（mL/L）/MLSS（g/L） （8-5）MLSS=（W2-W1）/V （8-6）式中： W1滤纸的净重，mg；W2滤纸及

41、截留悬浮物固体的质量之和，mg；V 水样体积，L。MLVSS（g/L）= VWWWW)()(341218（8-7） 式中： W3坩埚质量，mg；W4坩埚与无机物的质量之和，mg。表 8-1 活性污泥性能测定表项目W1/mgW2/mgW2-W1/mgW3/mgW4/mgW4-W3/mgSV/%MLSS/（mg/L）MLVSS/（mg/L）SVI/（mg/L）一二平均六、注意事项1、 测定坩埚质量时，应将坩埚放在马弗炉中灼烧至恒重为止；2、仪器设备应按说明调整好，减小误差。七、思考题1、 影响活性污泥吸附性能的因素有哪些？2、 活性污泥吸附性能测定的意义。（二）废水生物处理实验一、实验目的1、 理

42、解废水生物处理的意义；2、 了解并掌握测定废水中 COD 的方法。二、实验原理由于生物处理法处理污水具有高效、经济等诸多优点，因而是首选的废水处理方法。在采用生物处理法时，首先应考虑废水的可生化性能。在一般情况下，生活污水、城市污水完全可以采用此法。 三、实验设备及试剂1、重铬酸钾标液：（0.1000mol/L）称取 4.9032g 烘干 2 小时的重铬酸钾溶于 1000ml水中。2、硫酸亚铁铵标液：（0.05 mol/L）用天平称取 20g 含六个结晶水的硫酸亚铁铵溶于500ml 水中，加入 20ml 浓硫酸，冷却到试温后，稀释到 1000ml，摇匀。3、试亚铁灵指示液：称取 1.458g

43、邻菲啰啉，0.695g 硫酸亚铁溶于水中，稀释至100ml,存于棕色瓶中。硫酸亚铁铵标定：取 10ml 的 0.1mol/L 的重铬酸钾加入 250 ml 磨口锥形瓶中，再加入水 100ml，缓慢加入 20 ml 浓硫酸，冷却到室温。加入三滴试亚铁灵指示剂，用待标定的硫酸亚铁铵滴定使溶液由黄色经蓝绿色到红褐色，即终点。记录消耗硫酸亚铁铵的体积 V硫酸亚铁铵浓度 C 的计算C=VVCOCrKOCrK7227224、六联电炉5、锥形瓶 250mL19四、实验步骤1、 测定原水水样中的 COD 值；2、 曝气计时，每间隔 30min 测定一次 COD 值，观察去除效果。测定方法：取 5ml 水样于

44、250 ml 磨口锥形瓶中，然后加入硫酸汞 0.3g，用它来消除氯离子干扰，再加入 5 ml 浓硫酸，摇匀，使汞溶解。最后加入 10ml 的 0.1mol/L 的重铬酸钾，16ml 浓硫酸，0.3g 硫酸银，加热煮沸 5 分钟。冷却后加入水 100ml 冲洗冷却器，冷却到室温。加入三滴试亚铁灵指示剂，用已标定过的硫酸亚铁铵标定溶液滴定到溶液由黄色经蓝绿色到红褐色，即终点。CODCr =VCVV10008)(10V0 空白样用硫酸亚铁铵的体积；V1水样用硫酸亚铁铵的体积；V 水样体积；8氧（1/2O）摩尔质量。五、实验结果整理1、 计算生物处理的去除率；2、 绘制 COD-t 曲线。20 实验六

45、 过滤实验 过滤是给水处理的基本实验之一。通过过滤实验不仅可以研究新型过滤工艺，还可研究滤料的级配、材质、过滤运行最佳条件等。本实验包括滤料筛分及孔隙率测定、过滤和反冲洗三个实验内容。一、过滤实验1、实验目的（1）了解过滤实验装置的组成及构造；（2）通过实验，进一步了解过滤原理；（3）掌握过滤实验的操作方法。2、实验原理分级筛子可以截留部分比筛孔小的颗粒，地表水渗入地下通过地层过滤可形成清洁井水。受这些自然现象启发，人类创造了处理混浊水的方法，即过滤。分析表明，接触絮凝作用，筛滤作用、沉淀作用是混浊水通过滤层达到清洁的因素，并以接触絮凝作用为主。过滤一般用石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮物质，

46、从而使水达到澄清的工艺过程。为提高水清洁度，应合理进行滤层级配和投加混凝剂。在过滤过程中，随着过滤时间的增加，滤层中悬浮颗粒的量会随之不断增加，这就必然会导致过滤过程水力条件的改变。孔隙率、滤速减小，滤层两侧压差增大，并有可能造成部分已被截留的杂质冲出滤层。因此，当过滤水头损失达到最大允许值或出水浊度超过规定值时，滤池需进行反冲洗，以排除滤层中所截留的杂质。反冲洗强度以能保证最低层滤料膨胀即可。滤料中冲洗通常采用自下而上的水流进行反冲洗的方法。反冲洗时，滤料层膨胀起来，截流滤层中的污物，在滤层孔隙中的水流剪力作用下，以及在滤料颗粒碰撞摩擦的作用下，从滤层表面脱落下来，然后被冲洗水流带出滤池。反

47、冲洗效果主要取决于滤层孔隙水流剪力，该剪力既与冲洗流速有关，由于滤层膨胀有关。冲洗流速小，水流剪力小；冲洗流速大，是滤层膨胀度大，滤层孔隙中水流剪力又会降低，因此，冲洗流速应控制适当。21影响过滤效果的因素还有很多，诸如水质、水温、滤速、滤料尺寸、滤料形状，以及悬浮物的表面性质、尺寸和强度等。本试验系统仅考虑滤速的影响。3、实验设备及试剂（1）过滤与反冲洗的试验装置；（2）光电式浑浊度仪 1 台；（3）烧杯 200 mL 2 个；（4）秒表 1 块；（5）温度计 0 100 1 支。4、实验内容与步骤表 6-6 基本数据记录表编号滤柱内径/mm滤料名称滤料粒径/mm滤层厚度/m原水水温/原水浊

48、度（1）过滤试验 准备实验用原水（取河水或用细土和自来水配制水样） ，置于水箱中；开启阀门，启动水泵和搅拌装置；水箱内水质均匀后，打开阀门。过滤柱进水后打开阀门取初始水样并测其浊度；调整阀门大小作两种滤速的过滤。过滤柱水位稳定后，计时开始，取1min、5min、10min、20min、30min 时刻的出水水样，测定流量和所取水样的浊度值记录于表 6-8 中。表 6-8 过滤实验流量/（L/h）滤速/（m/h）取水时间/min原水浊度出水浊度15102030151020305、实验数据及结果整理（1）根据表 6-8，绘制出水时间与出水浊度关系曲线；22 实验四七 活性炭吸附实验一、实验目的1、

49、 了解活性炭结构及活性炭吸附的基本原理；2、 通过实验了解、熟悉活性炭吸附的常规工艺及运行性能，并熟悉实验过程的操作方法；3、 掌握用 “连续流”法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。二、实验原理活性炭是由含碳物质（木炭、木屑、果核、硬果壳和煤等）作为原料，警告稳脱水炭化和活化而制成的多孔性的疏水性吸附剂。活性炭具有比表面积大、高度发达的空隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力，因此被应用于多种行业。活性炭吸附是目前国内外应用较多的一种水处理手段。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、适用于多种污水处理的优点。但也存在价格昂贵、运行周期短、