《环境工程学》实验指导书

1、环境工程学实验指导书实验一 混凝沉淀实验实验名称： 混凝沉淀实验实验类型: 设计性实验学时： 4学时适用对象: 环境科学专业一、实验目的 1. 观察混凝现象及过程，掌握混凝的净水机理及影响混凝效果的主要因素。2. 针对某一废水，由学生在给出的三种混凝剂中任选两种，实验比较后确定自己认为合适的混凝剂。3. 确定每种混凝剂的最佳投药量、pH值、搅拌速度及其他等三种操作条件。二、实验要求 1、 学生学会测试不同废水的浊度水质指标；2、根据废水水质选择所用的混凝剂类型；3、根据实验结果计算出所选混凝剂对废水的去除效率；4、实验前先由学生自己设计实验方案，然后根据实际提供的实验设备与试剂调整自己的方案并

2、执行，得出自己的结论。锻炼分析解决实际问题的能力。 三、实验原理根据研究，胶体微粒都带有电荷。天然水中的粘土类胶体微粒以及污水中的胶态蛋白质和淀粉微粒等都带有负电荷。微粒一般由胶核、固定层和扩散层组成。胶核和固定层一般称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，此电位称为电位。胶粒在水中受几方面的影响：带相同电荷的胶粒之间产生的静电斥力；为例在水中作的不规则运动，即“布朗运动”；胶粒之间的范德华引力；水化作用，由于胶粒带电，将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜，水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。因此胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。投加混凝剂能提供大量的正离子，可以压缩双电层，降低电

3、位，静电斥力减少，水化作用减弱；混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒之间起吸附架桥作用，也有沉淀网捕作用。这样投加了混凝剂之后，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体后沉淀。四、实验所需仪器、设备、材料（试剂）（黑体，小4号字）六联或磁力搅拌器1台pH酸度计1台 或pH 试纸光电浊度计1台温度计1支250ml烧杯6个2000ml烧杯1个，1000ml量筒1个针管 和移液管各1个FeCl3、 Al2(SO4)3、FeSO4、 NaSiO3 各1瓶30%的NaOH溶液和10%HCl溶液500ml各1瓶五、实验预习要求、实验条件、方法及步骤 预习部

4、分： 1. 查阅混凝处理工艺的相关章节，了解混凝的净水机理及影响混凝效果的主要因素。 2. 了解常用的混凝剂的名称、特性。 3. 了解水净化实验研究方法和基本测试技术。 4. 提交实验设计方案，包括实验目的、装置、步骤、计划、测试项目和测试方法等内容。实验部分：1. 根据教师给出的具体实验设备以及实验持续的时间，执行被审核后的实验方案。2. 记录实验中的现象、数据，并发现实验设备、操作运行、测试方法和实验方向等方面的问题。3. 做好实验记录，并对结论进行分析，教师签字确认。报告部分：实验报告包括下述内容：(1) 实验目的；(2) 实验原理；(3) 实验装置和方法；(4) 实验数据和数据整理结果

5、；(5) 实验结果讨论。附：实验纪录参考表格水样编号123456水样温度投药量/mLmg/L出矾花时间矾花沉淀情况剩余浊度沉淀后pH值备注实验注意事项 1确定试验因素后，选择合理的试验设计方法； 2实验中水样浊度要稳定一致； 3混凝过程中加药量要准确； 4混凝搅拌后的静沉时间要保证； 5测浊器皿要清洁； 6观察记录要及时。六、思考题 1 为什么最大投药量时，混凝效果不一定好？2 助凝剂的作用是什么？ 实验二 废水处理流程实验实验名称： 废水处理流程实验 实验类型: 验证性实验学时： 2适用对象: 环境科学专业一、实验目的 1.通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能；2.掌握用间歇法确定活性炭

6、处理污水的设计参数的方法。二、实验要求 1、 学生学会测试不同废水的色度水质指标；2、根据废水水质选择所用的活性炭类型；3、根据实验结果计算出所选活性炭对废水色度的去除效率； 三、实验原理活性炭吸附就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就是其他分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸

7、附的数量等于解吸的数量时，被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化，而达到了平衡，此时的动态平衡称为活性炭吸附平衡。而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。活性炭的吸附能力以吸附量q表示V(C0-C) Xq= M = M式中：q-活性炭吸附量，即单位质量的吸附剂所吸附的物质质量，g/g V-污水体积，LC0,C-分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g/LX-被吸附物质量，gM-活性炭投加量，g在温度一定的条件下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高，两者之间的变化曲线称为吸附等温线，通常用费兰德利希经验式加以表达。q=K·C1/nq-活性炭吸附量

8、。g/gC-被吸附物质平衡浓度，g/LK,n-与溶液的温度、pH值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常数。K,n的求法如下。通过间歇式活性炭吸附实验测的q、C一一相应之值，将费兰德利希经验式取对数后变换为下式：q=K+1/nC当q、C相应值点绘在双对数坐标纸上，所得直线的斜率为1/n，截距为K。四、实验所需仪器、设备、材料（试剂）（黑体，小4号字）1. 色素（红色和蓝色）1瓶2.振荡器 1台3.500ml三角瓶6个，150ml烧杯6个4.活性炭粒状和粉状5 漏斗4个及支架 1 个6 滤纸，玻璃棒7 温度计1个8 移液管或者针管1个9 台秤或天平1台10 量筒100ml 1个11 色度仪1台五、

9、实验预习要求、实验条件、方法及步骤 预习部分： 1. 查阅活性炭处理工艺的相关章节，了解活性炭的净水机理及影响活性炭吸附效果的主要因素。 2. 了解常用的活性炭的特性。 3. 了解水净化实验研究方法和基本测试技术。实验部分：1. 根据教师给出的具体实验设备以及实验持续的时间，执行被审核后的实验方案。2. 记录实验中的现象、数据，并发现实验设备、操作运行、测试方法和实验方向等方面的问题。3. 做好实验记录，并对结论进行分析，教师签字确认。实验步骤1.将某污水用滤布过滤，去除水中悬浮物或自配污水，测定该污水的色度等值。2.将活性炭放在蒸馏水中浸24小时，然后放在105烘箱内烘至恒重，再将烘干后的活

10、性炭压碎，使其成为能通过200目一下筛孔的粉状炭。因为粒状活性炭要达到吸附平衡耗时太长，往往需数日或数周，为了使实验能在短时间内结束，所以多用粉状炭。3.在5个500ml的三角烧瓶中分别投加0mg、100mg 200mg、300mg、400mg粉状活性炭。4.在每个三角瓶中投加同体积的过滤后的污水（一般200ml或300ml），使每个烧瓶中的色度与活性炭浓度的比值在0.05-5.0之间。5.测定水温，将三角瓶放在振荡器上震荡，当达到吸附平衡（时间延至滤出液的色度值不再改变）时即可停止振荡。（时间一般为30min以上）6.过滤各三角瓶中的污水，测定其剩余色度值，求出去除率。实验记录如表活性炭间歇

11、吸附实验记录序号原污水出水污水体积/mL活性炭加量/mg色度去除率/%pH水温/色度pH水温/色度实验结果整理1.按原始数据进行计算色度去除率实验报告包括下述内容：(1) 实验目的；(2) 实验原理；(3) 实验装置和方法；(4) 实验数据和数据整理结果；(5) 实验结果讨论。六、思考题 1.吸附等温线有什么现实意义？2.作吸附等温线时为何要用粉状炭？ 实验三 除尘器性能实验实验名称： 除尘器性能实验实验类型: 验证性实验学时： 2学时适用对象: 环境科学专业一、实验目的 以文丘里除尘器作为实验对象，通过测试文丘里除尘器的性能，使学生熟悉文丘里除尘器的结构形式；了解影响文丘里除尘器性能的主要因

12、素；掌握文丘里除尘器的性能测定方法；进一步提高学生的综合动手能力。二、实验要求 1认识文丘里除尘器的系统组成和结构形式； 2熟悉文丘里除尘器的除尘机理； 3掌握文丘里除尘器的性能测定方法； 4研究各因素对文丘里除尘器性能影响的规律。三、实验原理 文丘里除尘器性能（处理气体流量、压力损失、耗水量及液气比等）与其结构型式和运行条件密切相关。本实验是在除尘器结构型式和运行条件已确定的前提下，完成除尘器性能的测定。 1处理气体流量的测定和计算 测定文丘里除尘器的处理气体流量时，应同时测出除尘器进、出口的气体流量（Qi、Qo），取其平均值作为除尘器的处理气体流量（Q）。可采用动压法测定Qi和Qo，Q值的

13、计算式如下： Q = 0.5 ×（Qi + Qo） （m3s） （3-1） 除尘器的漏风率（）按下式计算： ×100 （3-2） 2压力损失的测定和计算 文丘里除尘器压力损失（p）为除尘器进、出口气体平均全压差。因实验装置中除尘器进、出口连接管道的断面积相等，则其压力损失可用除尘器进、出口管道中气体的平均静压差（pj）表示，即： p = pj = pij - poj （3-3）式中 p文丘里除尘器的压力损失，Pa； pj文丘里除尘器进、出口管道中气体的平均静压差，Pa； pij文丘里除尘器进口管道中气体的静压，Pa； poj文丘里除尘器出口管道中气体的静压，Pa。 3耗水量

14、及液气比的测定和计算 文丘里除尘器的耗水量（QL），可通过设在除尘器进水管上的流量计13（参看图3-1）直接读得。在同时测得除尘器处理气体量（Q）后，即可由下式求出液气比（L）： LQQL （L/m3） （3-4）四、实验仪器、材料 1实验装置 文丘里除尘器性能实验装置流程如图3-1所示。其主要由文丘里管6、旋风雾沫分离器7、引风机11、水泵12和进出管道及其附件所组成。图3-1 文丘里除尘器性能实验装置流程图1除尘器进口管道静压测孔；2除尘器出口管道静压测孔；3喇叭形均流管；4均流管处静压测孔；5除尘器进口测定断面1；6文丘里凝聚器；7旋风雾沫分离器；8水槽；9除尘器出口测定断面2；10调节

15、阀；11通风机；12水泵；13流量计；14水压表；15排污阀；16供水调节阀；17倾斜式微压计 2实验仪器、材料 （1）干湿球温度计 1支； （2）空盒式气压表 1个； （3）钢卷尺 2个； （4）U形管压差计 1个； （5）倾斜式微压计 3台； （6）毕托管 2支。五、实验步骤 （1）室内空气环境参数的测定。包括室内空气的温度、相对湿度、当地大气压力等参数测定。 （2）文丘里除尘器实验装置的测定。包括测量文丘里除尘器进、出口测定断面直径和喉口直径，确定采样断面分环数和测点数；除尘系统入口喇叭形均流管流量系数V测定；文丘里除尘器供水系统和发尘系统调节，保证实验系统在液气比L0.71.0Lm3范

16、围内稳定运行。 （3）文丘里除尘器性能的测定和计算。在固定文丘里除尘器实验系统进口气体流量和液气比条件下，测定和计算文丘里除尘器处理气体量（Q）、漏风率（）、压力损失（p）和液气比（L）。 （4）实验结果分析。认真记录文丘里除尘器处理气体量、液气比、压力损失等测定数据，分析文丘里除尘器气体流量和压力损失的关系。 六、实验数据记录和整理 1实验记录 将测得的实验数据记录在表3-1中： 表3-1 文丘里除尘器性能测定记录表室内空气参数测定断面面积喉口面积均流管流量系数测定日期测定人室内温度/相对湿度/%大气压力/Pa进口/m2出口/m2AT/m2V序 号测 定 项 目符 号单 位测 定 数 据12

17、3三次平均1处理气体流量和喉口速度进口气体温度ti静压pijPa断面平均流速vim/s流量Qim3/s出口气体温度to静压pojPa断面平均流速vom/s流量Qom3/s除尘器处理气体流量Qm3/s除尘器喉口速度vTm/s2液气比耗水量QLL/h液气比LL/m33压力损失除尘器进出口气体平均静压差pjPa除尘器压力损失pPa 2除尘器性能计算 文丘里除尘器处理气体量Q按式（3-1）计算，除尘器漏风率按式（3-2）计算，压力损失按式（3-3）计算，液气比L按式（3-4）计算。 3实验结果分析 实验结果分析是在完成压力损失（p）、液气比（L）、气体流量（Q）等性能参数测定后进行，应至少取得五组不同

18、Q下的p数据，再开展分析研究，分析p和Q关系，并绘制p和Q关系曲线。 七、思考题 1分析文丘里除尘器的结构尺寸对压力损失的影响？2文丘里除尘器的压力损失与气体流量是什么关系?实验四 烟气脱硫实验实验名称： 烟气脱硫实验实验类型： 综合性实验学时： 4学时适用对象： 环境科学专业一、实验目的 湿法烟气脱硫是控制大气污染的重要手段，由于湿法脱硫运行成本低，脱硫效率高，脱硫产物（石膏）具有一定的经济价值，所以目前被广泛采用。通过湿法烟气湿法脱硫实验，使学生更深入的了解湿法脱硫的基本原理、工艺流程和影响脱硫率的因素，为从事火电厂烟气脱硫工作打下坚实基础。二、实验要求 1. 通过实验进一步掌握湿法脱硫的

19、基本原理及工艺流程，熟悉脱硫系统组成和结构。2. 熟悉影响烟气脱硫效率的主要因素。3. 了解有关测量仪器的使用方法。4. 基本掌握湿式石灰吸收法脱硫的操作要点。三、实验原理利用吸收塔进行脱硫实验。模拟烟气由气体输送系统送至塔底，通过进气管进入塔内，与由塔顶喷入的石灰浆液逆流接触，在逆向接触过程中完成SO2的吸收，主要反应式如下：石灰吸收法反应 Ca（OH）2SO2CaSO3·H2OH2O石灰石吸收法反应 CaCO3SO2H2OCaSO3·H2OCO2生成物与SO2进一步反应 CaSO3·H2OSO2H2OCa（HSO3）2烟气含氧时的反应 2CaSO3·

20、H2OO23H2O2CaSO4·2H2O干净烟气经除雾器由塔顶排出。吸收过的浆液流入浆液槽循环使用，以提高浆液的利用率。当槽中浆液PH值达到6以下时，排出一部分，同时补充一部分新鲜浆液。并测定吸收塔入口和出口的SO2浓度、烟气温度和压差，进而计算出脱硫率。四、实验仪器、设备、材料1气体制备及输送系统：主要由模拟烟气混合柜、风机、流量计及管道等组成。2吸收塔。3石灰浆液及输送系统。4SO2标气钢瓶。5SO2测定仪。6温度测量系统。7压差测量系统。五、实验方法及步骤 1连接测量系统。（1） 连接SO2标气钢瓶。（2） 连接温度测量系统。（3） 连接压差测量系统。（4） 连接SO2测定仪于主系统测量部位。2开动搅拌机,使浆液混合均匀。3开动浆液泵,调节流量,使之达到所需值。4开动风机,调节流量,使之达到所需值。5测量入口和出口的烟气温度。6测量入口和出口的静压差。7慢慢开启SO2标气钢瓶，并打开已用标气标定好的SO2测定仪，按说明书规定调节好仪器流量，测量入口烟气浓度，使之达到1000ppm，并固定不变。8测