-7固体废物处理与处置实验讲义

1、环境工程实验IV固体废弃物处理与处置专业：环境工程吉林农业大学资源与环境学院二 0 一一年七月目录实验一污泥脱水性能的测定 错误!未定义书签。实验二固体废物有机质的分析 错误!未定义书签。实验三 固体废物pH值的测定 错误!未定义书签。实验四垃圾渗滤液的沥浸实验 错误!未定义书签。实验五固体废物有效磷的测定 错误!未定义书签。实验六固体废物碱解氮含量分析 错误!未定义书签。实验七 固体废物浸出毒性（重金属）的鉴别错误 ! 未定义书签。实验要求1. 要求学生课前必须认真预习。理解实验原理，了解实验步骤，探寻影响实验结果的关键环节，做好必要的预习报告，画好表格以备实验过程填充原始数据。2. 进入实

2、验室，必须穿着实验服。严格按实验要求规范操作，小组之间不许随便合并工作量，注意水电热气的安全使用和个人的人身安全，不许在实验室内饮食就餐。3. 要求学生的所有实验数据，尤其是各种称量及滴定的原始数据，必须随时记录在专用的实验记录本上，不得涂改原始实验数据。4. 要求学生保持实验室内安静，保持实验台面清洁整齐干净，实验台上的所有仪器药品，不要随意挪动位置。爱护仪器和公共设施，如损坏，根据情节轻重处罚。5. 实验后能够正确分析和处理实验中相关数据，合理表达和解释实 验结果，并能给出合格的实验报告，禁止抄袭。实验一 污泥脱水性能的测定一、本实验的适用范围、选择依据适用于环境工程、环境科学专业。依据教

3、学目标和教学实际设置此实验，参照固体废物处理与资源化实验。二、方法原理污泥处理过程中，会产生大量的污泥，其数量占处理水量的%（以含水率为97%计） 。 污泥脱水是污泥减量化中最经济的一种方法，是污泥处理工艺中的一个重要环节，其目的是去除污泥中的空隙水和毛细水，降低了污泥的含水率，为污泥的最终处置创造条件。污泥脱水效果由其脱水速率和最终脱水程度两方面决定，主要考察脱水后泥饼的含固率这一指标，含固体率越高，脱水效果越好。影响污泥脱水性能的因素很多，包括污泥水分存在方式和污泥的絮体结构（粒径、密度和分形尺寸等）、己电势能、pH值以及污泥来源等。污泥粒径 是衡量污泥脱水效果最重要的因素。一般来讲，细小

4、污泥颗粒所占比例越大，脱水性能就越差。分形尺寸越大（最大值为3） ，絮体集结的越紧密，也就越容易脱水。污泥的 士电势能越高，对脱水越不利。酸性条件下，污泥的表面性质会发生变化，其脱水性能也随之发生变化。研究发现， pH 值越低，则离心脱水的效率越高。不同来源的污泥，组成成分不同，脱水性能也不同，活性污泥比阻大，脱水也困难。通过添加改性剂在降低污泥含水率的同时，可提高污泥的脱水性能，便于后续处理。三、所需药品及配制方法（1） 10%HSO （质量分数）：取102毫升浓硫酸用去离子水缓慢稀 释至U 1000毫升。50ml（2） 30%NaO的质量分数）：取12克NaOH溶于去离子水后，定容稀释到1

5、000毫升。100ml（3）%日离子型PAM称取克PAMg容稀释至100毫升。100ml四、所需仪器设备规格离心机1恒温干燥箱1玻璃棒6个烧杯250ml3个X4组离心管100ml6个X2组称量瓶50ml6个X4组五、实验分组实验分为8个小组/1自然班六、操作、结果计算及数据处理、误差范围采用机械脱水法测定污泥的脱水性能。将100ml浓缩污泥加到250ml 烧杯中，加10% 2ml硫酸酸化，快速搅拌30s,慢搅拌5min,再加阳离 子PAM搅拌使污泥形成矶花，酸化及絮凝反应均在烧杯中进行。将于预处理好的污泥分成 2分，分别转入 100ml离心管中，在 4000r/min和2000 rmin下离心

6、10min,小心倾倒去除上清液（避免使固 体再悬浮），取泥饼2土克（准确记录重量），放入预先已经干燥恒重的称量瓶中，放在105c的干燥箱中包重（2次称量误差小于克），计算含 固率。不同加药方案设计和脱水效果离心泥饼含固率力n药片室（每，卜片案 9平彳丁祥）力”三不 1时1 不 2丁1/|干）4000rmin,10min2000 rmin,10min空白（浓缩污泥）只加阳离子%PAM硫酸10%力口 PAM七、注意事项PAMK缓慢加入，且边加边充分搅拌，方能形成矶花实验二固体废物有机质的分析一、本实验的适用范围、选择依据适用于环境工程、环境科学专业。依据教学目标和教学实际设置 此实验，参照固体废物

7、处理与处置实践教程。二、方法原理在加热条件下，用标准重铭酸钾-硫酸溶液，氧化固体废物中的有机 质，多余的重铭酸钾用硫酸亚铁溶液滴定，由消耗的重铭酸钾量计算出 有机质含量，再乘以常数，即为固体废物中有机质的含量。三、所需药品及配制方法（1）重铭酸钾标准溶液：称取经过 130c烘3-4小时的分析纯重铭 酸钾（KCrzQ）克，?解于400毫升去离子水中，必要时可加热溶解， 冷却后稀释定容到1升，摇匀备用。500ml（2）硫酸亚铁溶液：称取化学纯硫酸亚铁（FeSO-7HQ克（或硫 酸亚铁俊克），加6N硫酸（浓硫酸）30毫升溶解，加水稀释定容到1升, 摇匀备用。4000ml（3）浓硫酸（分析纯）400m

8、l（4）浓磷酸（分析纯）500ml四、所需仪器设备仪器设备台（个）数硬质试管4个X2组三角瓶250ml4个X2组酸式滴定管25ml1个X2组电炉子1个X2组实验分为8个小组/1自然班六、操作、结果计算及数据处理、误差范围准确称取通过60目筛风干固体废物样品克（建议初次称克，根据 加热后颜色的变化适当再调整重量，精确到克），放入干燥的硬质试管 中，避免固体废物粘到管壁上，加入重铭酸钾标准溶液5 ml,再沿管壁缓慢加入5 ml浓硫酸，小心摇匀，盖上弯管漏斗。每个样品称取 2份, 平行操作。预先将浓磷酸加热至微沸腾（也可用石蜡油浴锅，温度为 170-180C）。趁热将硬质试管放入沸腾的磷酸中，使硬质

9、试管中的溶液 保持微沸腾（注意调整电炉功率，防止爆沸，液体溅出） 5分钟后，溶 液为黄色（如果煮沸的溶液偏绿色，应减量重新称取样品氧化处理），待试管冷却后擦净外面的磷酸。冷却后将试管内溶物洗入250 ml三角瓶中，使瓶内总体积在 60-80 ml,然后加试亚铁灵指示剂2-3滴，用硫酸亚铁溶液滴定，溶液由黄色 经过绿色突变到棕红色即为终点。在测定样品的同时必须做2个空白试验，取其平均值。空白样品可 以取二氧化硅或纯砂代替固体样品，以免溶液溅出，其他操作同上结果计算：有机质 =0.8000 5V(V0 V) 0.003 1.724 1.1样品重100式中：V5毫升标准重铭酸钾空白滴定用去的硫酸亚铁

10、的体积( ml);V一滴定待测液中过剩的标准重铭酸钾用去的硫酸亚铁毫升数；1毫克当量碳的克数；一由固体废物有机碳换算成有机质的经验常数；一校正常熟；10换算成百分数。七、注意事项(1)由于该法所测得的有机质一般只能为实际含量的90%因此必须乘以的校正常数。(2)消煮的时间必须尽量准确，否则对分析结果有较大的影响，必 须从试管内溶液表面开始翻动才能计算时间。(3)消煮温度要严格控制在 170-180C。当加入浓硫酸时会发生大 量热量，应趁热放入磷酸浴中消煮。(4)消煮好的溶液颜色，一般应是黄色或是黄中带绿，如果以绿色为主，则说明重铭酸钾的用量不足，有氧化不完全的可能，应弃取重做实验三固体废物pH

11、值的测定一、本实验的适用范围、选择依据适用于环境工程、环境科学专业。依据教学目标和教学实际设置此实验，参照固体废物处理与处置实践教程。二、方法原理用pH计测定固体物质悬浊液的pH时，由于玻璃电极外溶液H+离子活度的不同产生电位差，E=log曳，a尸玻璃电极内溶液的离子活 a?度（固定不变）；22=玻璃电极外溶液（即待测液 H活度）电位计上读数换算成pH后，在刻度盘上直接读出pH值。三、所需药品及配制方法标准pH缓冲溶液：pH三称取在50c下烘过的克磷酸二氢钾和克无水磷酸氢二钾，定容到1L。pH三用克硼砂溶于无二氧化碳的冷水中定容到1L。（pH三称取克在105c下烘干的邻苯二甲酸氢钾，用水稀释定

12、容到 1L。）四、所需仪器设备仪器设备规格台（个）数1台2个X2组100ml酸度计 烧杯 搅拌子2个X2组搅拌器2个X2组五、实验分组实验分为8个小组/1自然班六、操作、结果计算及数据处理、误差范围称取10克固体样品至于100ml烧杯中，加50ml蒸储水后置于搅拌 器上，搅拌20分钟后，静止10分钟，用校正过的pH计测定悬浊液的 pH值。测定时将玻璃电极球部浸没于悬浊液中，记下 pH值即可。pH计校正：预热30分钟后、首先杷温度补偿调到和溶液温度接近。 校正时要把仪器的斜率调到最大，并拨开电极上部的橡胶塞，使小孔露 出，否则在进行校正时，会产生负压，导致溶液不能正常进行离子交换， 会使测量数据

13、不准确。将电极从饱和 KCl溶液中拿出来，用蒸储水冲洗 干净，并用滤纸轻轻吸干周功的水分。将电极放进装有pH =缓冲溶液的烧杯内，待显示器上的数值基本稳定时，观察仪器显示是否为，如果 不是，需要调整仪器上的定位旋钮、使仪器显示，这是先给仪器定基准 点。定好基准点后，把电极从烧杯内拿出，用蒸储水洗净电极，并用滤 纸把电极上残留的水份吸干。然后将电极放进装有邻苯二甲酸氢钾（pH=）或硼砂（pH =）的溶液中，待显示器上的数值基本稳定时，观察 仪器显示是否为或pH。如果不是就耍调节仪器上的斜率旋钮,使仪器显示为或反复进行上面定位和斜率的校正。直到不用调节旋钮，仪器显示的pH值即为缓冲溶液的pH值(允

14、许 ),校正完毕。七、注意事项(1)玻璃pH计电极头的敏感膜壁薄易碎，不要碰碎。(2)操作时电极要保持竖直，切忌平放或倒置。每次测试前及测试完毕，电极都须用蒸储水冲洗干净，并用滤纸轻轻吸干周边的水分。(3)电极使用完毕后，尽快浸泡在饱和KCl溶液中，不要在水中长期放置。实验四 垃圾渗滤液的沥浸实验一、本实验的适用范围、选择依据适用于环境工程、环境科学专业。依据教学目标和教学实际设置此实验，参照固体废物处理与资源化实验。二、方法原理垃圾填埋产生的渗滤液在向下迁移的过程中，其中的许多成分，包括有机质，金属等物质受到土壤的净化作用，浓度会逐渐降低，同时使 土壤受到污染。三、所需药品及配制方法（1）

15、L重铭酸钾标准溶液：称取预先在 120c烘干2h的优级纯重铭酸钾克溶于水中，移入1000毫升容量瓶中，稀释至标线，摇匀。 2000ml（ 2）硫酸硫酸银溶液：于2500 毫升浓硫酸中加入25 克硫酸银。放置 1-2 天，不时摇动使其溶解。4000ml（ 3）硫酸亚铁铵标准溶液（L） ：称取克硫酸亚铁铵溶于水中，边搅拌边缓慢加入20 毫升浓硫酸，冷却后移入1000 毫升容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。5000ml标定方法：准确吸取重铭酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110m/右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。冷却后，加入3滴 试亚铁灵指示液（约） ，用

16、硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色。c=/V式中c硫酸亚铁俊标准溶液的浓度，mol/L ；V硫酸亚铁俊标准溶液的用量，ml。(4)试亚铁灵指示剂：称取克邻菲啰咻(CzHNT H2O),克硫酸亚 铁(FeSO- 7HO)溶于水中，稀释至100毫升，贮于棕色瓶内。四、所需仪器设备规格模拟淋滤装置4套pH计1台回流锥形瓶250ml6个XI组回流冷凝管6个XI组酸式滴定管25ml1个XI组电炉子6个XI组五、实验分组实验分为8个小组/1自然班六、操作、结果计算及数据处理、误差范围取适量土壤若干，取出石头、瓦块等粒度较大的颗粒后，摊铺晾 干，在玻璃模拟淋溶柱中装入土样，注意控制装土样固体废物的

17、压实密 度，过密将延长实验时间，过松将影响净化效果，装柱完毕后测量土样 厚度。图2垃圾渗滤液沥透模拟试验装置取适量垃圾渗滤液，稀释到 CODS度约2000mg/L备用。将稀释后的渗滤液注入模拟淋滤柱装置上部，保持渗滤液水头约10cm左右，同时记录时间。渗滤液从柱底部渗出后，立即记录时间，并进行pH、COD的监测。以后每隔一定时间对渗滤液渗出量的渗出液浓度进行同步监测，前期监测时间可稍短（10-20min左右），以后时间间隔可适当延长（30-60min左右）。用稀释倍数法测量 CODS度。渗出液污染物浓度记录取样时间0 10min 30min 1h2h 3h渗透水量/mLPHCOD/ (mg/L

18、)绘制渗滤液CODS时间的变化曲线以及土柱对渗滤液 COD勺净化 效率的曲线。COD勺测定：(1)取混合均匀的淋滤后的渗滤液(或适量渗滤液稀释至)置 250mLS 口的回流锥形瓶，准确加入 L重铭酸钾标准溶液及数粒洗净的 玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入30 ml硫酸一硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流 2小时(自 开始沸腾时计时)。(2)冷却后，用90mL*从上部慢慢冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。 溶液总体积不得少于140mL否则因酸度太大，滴定终点不明显。(3)溶液再度冷却或，加三滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁俊标 准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色

19、即为终点，记录硫酸 亚铁俊标准溶液的用量。(4)测定水样的同时，以蒸储水，按同样操作步骤作空白试验。记 录滴定空白时硫酸亚铁俊标准溶液的用量。结果计算：COD (O, mg/L) = (V0-Vi) X CX 8X 1000/V式中：C硫酸亚铁俊标准溶液的浓度， mol/L;V 滴定空白时硫酸亚铁俊标准溶液用量，ml;V i滴定水样时硫酸亚铁俊标准溶液的用量，ml;V 水样白体积，ml;8氧（1/2O）摩尔质量，g/mol。七、思考题（ 1）若实验土料变为施工防渗的粘土，实验结果会有哪些差异实验五固体废物有效磷的测定一、本实验的适用范围、选择依据适用于环境工程、环境科学专业。依据教学目标和教学

20、实际设置此实验，参照固体废物处理与处置实践教程。二、方法原理固体废物中的速效磷多以磷酸一钙和磷酸二钙状态存在， 可用碳酸氢 钠提取到溶液中；然后将待测溶液用铝睇抗混合显色剂在常温下进行还 原，使黄色的睇磷铝杂多酸还原成磷铝蓝，进行比色测定。三、所需药品及配制方法(1)碳酸氢钠：称取化学纯碳酸氢钠 42克溶于800ml水中，以氢 氧化钠调pH至，洗入1000ml容量瓶中，定容至刻度，贮存于试剂瓶中。1000ml(2)无磷活性炭：为了去除活性炭中的磷，先用碳酸氢钠浸泡过夜，然后在平板瓷漏斗上抽气过滤，再用碳酸氢钠溶液洗2-3次，最后用水洗去碳酸氢钠并检查到无磷为止，烘干备用。(3)磷(P)标准溶液

21、：准确称取45c烘干过4-8小时的分析纯磷酸二氢钾克于小烧杯中，以少量水溶解，将溶液全部洗入1000ml容量瓶中,用水定容至刻度充分摇匀,此溶液即为含50Ppm的磷基准溶液。吸 50ml此溶液稀释至 500ml, 即为 5Ppm的磷标准溶液(现用现配，此 溶液不能长期保存)。比色时按标准曲线系列配置。(4)硫酸铝睇储存液：取蒸储水约 400ml,放入1000ml烧杯中，将烧杯浸在冷水内，然后缓缓注入分析纯浓硫酸，并不断搅拌，冷却至室温。另取分析纯铝酸俊20克溶于约60c的200ml蒸储水中，冷却。然 后将硫酸溶液徐徐倒入铝酸俊溶液中，不断搅拌，再加入 100ml %酉石 酸睇钾溶液，用蒸储水稀

22、释至1000ml,摇匀，贮存试剂瓶中。3000ml（5）铝睇抗混合显色剂：于100ml铝睇贮存液中，加入克左旋（旋光度+21-22 ）抗坏血酸，此试剂有效期 24小时，用前配置。四、所需仪器设备规格二角瓶250ml8个X2组漏斗4个X2组容量瓶50ml10个X2组容量瓶500ml1个X2组烧杯200ml1个X2组定量滤纸2盒分光光度计1台往复震荡器1台五、实验分组实验分为8个小组/1自然班六、操作、结果计算及数据处理、误差范围（1）称取通过20目筛的风干固体样品5克（精确到克）于200ml 三角瓶中（须做平行样，和平行空白（不加固体样品，其它操作相同） ， 共4个样品），加碳酸氢钠溶液，再加一

23、角勺无磷活性炭，塞紧瓶塞，在振荡器上震荡30分钟后，立即用无磷滤纸过滤，滤液承接于三角瓶 中。(2)吸取滤液10ml (含磷量高时吸取，同时应补加碳酸氢钠溶液至 10ml)于50ml容量瓶中，加硫酸铝睇抗混合显色剂 5ml,利用其中多余 的硫酸来中和碳酸氢钠，充分摇匀，排除二氧化碳(至瓶中无气泡)后 加水定容至刻度，再充分摇匀(最后的硫酸浓度为)(3) 30分钟后在721型分光光度计上比色(波长660nm，比色同时 须做空白测定。(4) 磷标准曲线绘制：分别吸取 5ppm磷标准溶液 0、1、2、3、4、 5ml于50ml容量瓶中。每一量瓶磷的浓度即为 0,再逐个加入碳酸氢钠10ml和硫酸铝睇抗

24、混合显色剂5ml,充分摇匀，排除二氧化碳， 显色30分钟后，进行比色测定。结果计算：ppmP毫克/100克=-比色体积分取倍数样品重103100式中ppm-从标准曲线上查得磷的ppm长;103-将微克换算成毫克；100-换算成每百克样品中磷的毫克数c七、注意事项(1)活性炭一定要洗至无磷无氯反应，否则不能应用(2)显色时硫酸-铝睇抗混合显色剂 5ml,除中和10ml碳酸氢钠溶液外，最后酸度为(3)室温低于20c时，显色后的铝蓝则有沉淀产生，此时可将容量瓶放入40-50C的烘箱或热水中保温 20分钟，稍冷30分钟后比色。实验六固体废物碱解氮含量分析一、本实验的适用范围、选择依据适用于环境工程、环

25、境科学专业。依据教学目标和教学实际设置此实验，参照固体废物处理与处置实践教程。二、方法原理用氢氧化钠水解固体样品，使有效态氮碱解转化为氨气状态，并不 断地扩散逸出，由硼酸吸收，再用标准酸滴定，计算出水解性氮的含量。 三、所需药品及配制方法(1)氢氧化钠溶液：称取化学纯氢氧化钠72克，用水溶解后冷却定容到 1L。1000ml(2) 2%月酸溶液：称取20克硼酸用热蒸储水(约60C)溶解，冷却 后稀释至1000ml,最后用稀盐酸或稀氢氧化钠调节 pH至(定氮混合指 示剂显淡红色)。1000ml(3)盐酸溶液。500ml(4)盐酸标准溶液：将配好的盐酸溶液稀释 100倍(每次使用前现稀 释)。(5)

26、标准碱氢氧化钠：学牛配置。(6)甲基橙指示剂。（7）定氮混合指示剂：分别称取克甲基红和克滨钾酚绿指示剂，放入玛瑙研钵中，并用100 ml 95%酉精研磨溶解。此溶液应用稀盐酸或稀氢氧化钠调节pH到。（8）特制胶水：阿拉伯胶（称取10克粉状阿拉伯胶，溶于15ml蒸储 水中）10份，甘油10份、饱和碳酸钾5份混合即成（最好放置在盛有 浓硫酸的干燥器中以除去氨。（9）硫酸亚铁（粉状）、所需仪器设备:将分析纯硫酸亚铁研磨，保存于阴凉干燥处仪器设备规格台（个）数扩散皿8个X4组橡皮筋4根X8组恒温箱1台酸式滴定管半微量1个X2组酸式滴定管25ml1个X2组二角瓶250ml2个X2组容量瓶500ml1个X

27、2组五、实验分组实验分为8个小组/1自然班六、操作、结果计算及数据处理、误差范围图1扩散皿示意图(1)称取通过60号筛风干的固体样品2克(精确到克)，和1克 硫酸亚铁粉末，均匀铺在扩散皿外室内，水平地轻轻旋转扩散皿，使样 品平铺。(2)在扩散皿室中加入2ml 2%硼酸溶液，并加1滴定氮混合指示 剂，然后在皿的外室边缘涂上特制胶水，盖上毛玻璃，旋转数次，以使 毛玻璃与器皿边完全粘合(注意不要弄到器皿内侧，以免影响测定结 果),再慢慢转开毛玻璃的一边，使扩散皿露出一条狭缝，迅速加入氢 氧化钠溶液于皿的外室中，立即用毛玻璃盖严。(3)水平地轻轻旋转扩散皿，使溶液与土壤充分混匀，用橡皮筋 固定(注意一定要密封好)，随后放入40c的烘箱中，24小时后取出， 再以盐酸标准溶液用半微量滴定管滴定内室硼酸中所吸收的氮量(由蓝 色滴到微红色)。(4)用标准碱滴定盐酸溶液：吸取ml NaOFW准溶液于锥形瓶中， 加入2滴甲基橙试液，溶液立即呈黄色。然后，把锥形瓶移到酸式滴定 管下，左手调活塞逐滴加入盐酸，同时右手顺时针不断摇动锥形瓶，使 溶液充分混合。随着盐酸逐滴加入，锥形瓶里 OHB度逐渐