环境工程实验教案

1、温州大学课程教案学 院 生命与环境科学学院 课程名称 环境工程实验 学 时 48 教 材 水处理工程应用实验 授课教师 郑向勇 授课对象 2008年 2月 16日授课时间：20072008学年第二学期第二周授课类型：实验课程授课题目：填料吸收塔处理废气实验本授课单元教学目标：1了解大气污染的常规控制技术；2掌握填料吸收塔处理大气的原理；3掌握填料吸收塔处理大气的工艺流程；4掌握CO2分析仪的使用方法；本授课单元教学重点和难点：1 填料吸收塔处理废气的原理2 填料吸收塔处理废气的一般工艺流程3 填料吸收塔处理废气的性能指标本授课单元教学过程设计：一、实验意义和目的1. 了解大气污染的常规控制技术

2、2. 掌握填料吸收塔处理大气的原理；3. 掌握填料吸收塔处理大气的工艺流程；4. 掌握CO2分析仪的使用方法。二、实验原理大气污染具有不可见性、广泛性、长期性、控制的长期性等特点，已经愈来愈成为人们研究的重点。当前大气方面人们所急需面临解决的问题有：温室效应、臭氧层破坏、酸雨、汽车尾气排放等方面。其中，酸雨问题的成因源于空气中的酸性污染物，主要是由于化石能源燃烧引起的SO2和NOX大量传播造成的。我国是燃煤大国，1995年SO2排放量已上升到2370万吨成为世界SO2排放第一大国,其中燃煤产生的SO2排放量占到总排放量的90%。目前我国在低浓度SO2冶炼烟气的净化处理方面仍处于适宜工艺技术的试

3、验研究阶段。治理SO2污染，最常用的方法是湿法烟气脱硫。湿法脱硫设备多种多样，按工艺设备可分为有填料塔、板式塔、浮球塔、旋流塔等；按吸收方法又可分为石灰法、氧化镁法、双碱法、氨法等。含SO 2的气体可采用吸收法净化。由于SO2在水中溶解度不高，常采用化学吸收方法。吸收SO2吸收剂种类较多，本实验采用NaOH溶液作吸收剂，采用填料塔吸收去除SO2,过程发生的主要化学反应：2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3又考虑到SO2毒性较大，本实验采用CO2来代替SO2，其过程中发生的主要化学反应是：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O Na2CO3+C

4、O2+H2O=2NaHCO3本实验的反应装置如图1所示，其中填料塔内装多面空心球填料，乱堆在下部栅格式支撑板上，气体从塔底部被吸入，吸收液由泵打入到填料塔内，经分布器被淋洒到填料层表面，液体在填料表面分散成液膜，经填料间缝隙下流，或呈液滴落下，填料层的润湿表面就成为气、液接触的传质表面，并在此发生气体的吸收反应之后，吸收液由塔下部排出，进入受液槽，废气从塔底进入，处理之后由塔顶排出。正确地选择吸收设备的型式是保证经济有效地分离或净化废气的关键，性能良好的填料吸收塔应该具有以下要求：（1） 气液之间应有较大的接触面积和一定的接触时间；（2） 气液之间扰动强烈，吸收阻力低，吸收效率高；（3） 气流

5、通过时的压力损失小，操作稳定；（4） 结构简单，制作维修方便，造价低廉；（5） 应具有相应的抗腐蚀和防堵塞能力；相比其它工艺，填料吸收塔的优点是：结构简单，没有复杂的部件；适应性较强，根据净化要求可更换不同的填料和增、减填料层高度；气流阻力小，能耗低；允许操作条件在较大范围内变化、投资较低。缺点是：对于含尘浓度较大的烟气，特别式易产生结垢的烟气不宜采用。图1 填料吸收塔处理废气装置三、实验仪器及设备1、填料气体吸收塔模型2、CO2气体钢瓶3、N2或者空气钢瓶4、CO2分析仪器5、天平6、烧杯四、实验药品NaOH五、实验步骤1、按图正确连接实验装置，并检查系统是否漏气；2、秤取约1kg左右的Na

6、OH固体，通过加料口加入到填料塔中；3、开启填料吸收塔的循环泵，运行10分钟左右，充分溶解加入的NaOH固体；4、开启CO2分析仪器电源，进行预热，调零；5、打开CO2和氮气钢瓶，并调整好流量，同时开启引风机；6、进气约5分钟后稳定之后，开始测试系统进出口的CO2浓度；7、每隔5分钟测试1次，记录共3个点，并计算此过程中的填料塔的平均去除效率去除效率计算公式：(1一C2/C1)×100 式中：C1吸收塔入口处气体中CO2的浓度，mg/M3； C2吸收塔出口处气体中CO2的浓度，mg/M3。六、思考题1、填料吸收塔应当具备哪些性能要求2、填料吸收塔具有哪些优缺点授课时间：2007200

7、8学年第二学期第三、四周授课类型：实验课程授课题目：有害废物的固化处理实验本授课单元教学目标：1理解有害废物的水泥固化基本原理，熟悉水泥固化过程；2理解并掌握毒性浸出试验操作、安全评价方法；3了解原子吸收分光光度计的使用操作。本授课单元教学重点和难点：1 原子吸收分光光度计的使用方法2 有害废物水泥固化的基本原理本授课单元教学过程设计：一、实验目的1、理解有害废物的水泥固化基本原理，熟悉水泥固化过程；2、理解并掌握毒性浸出试验操作、安全评价方法；3、了解原子吸收分光光度计的使用操作。二、实验原理固体废弃物是生产和消费过程中产生的固态、半固态废弃物的总称，包括城市生活垃圾(亦称城市固体废物)、有

8、害有毒固体废物和无毒无害固体废物三大类。有害有毒废物又称为危险废物，包括医疗垃圾、医药废物、废树脂、废酸和废碱、染料涂料废物和含重金属废物等。固体废弃物的不适当堆置除有损环境美观外还产生有毒有害气体和扬尘，污染周围大气；废物经雨水淋溶或地下水浸泡，有毒有害物质随淋滤水迁移，污染附近江河湖泊及地下水；同时淋滤水的渗透破坏了土壤团粒结构和微生物的生存条件，影响植物生长发育；大量的生活垃圾又是病原菌的孽生地。因此固体废物是污染环境的重要污染源。固体废弃物既是有害于人类的废物，又是可供开发利用的二次资源。当前各国固体废物处置方法主要有填筑法、固化法、焚化法、生物法和化学法等。固化（也称为稳定化）是指将

9、有害废物和固化剂或粘结剂经过混合后发生化学反应而形成坚硬的固状物，使有害物固定在固状物内，或是用物理方法将有害物密封包装起来的方法。有害物经过固化之后，其渗透性和溶出性均可降低，所得的固化块能安全得运输和进行堆存或填埋，对稳定性和强度适宜的产品可以作为筑路的基采使用。目前常使用的固化剂有无机和有机两大类。无机固化剂主要有水泥、石灰、石膏、水玻璃、氯化钙、硫酸铝、无定形硅灰、粉煤灰、炉渣、水泥窑灰、高炉矿渣等；有机固化剂主要有三乙醇胺、聚乙烯醇、甘油、酚醛树脂、氨基甲酸乙脂聚合物、聚乙烯等。固化处理按原理可以分为包胶固化、自胶结固化、玻璃固化和水玻璃固化。包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或废

10、物堆进行包覆处理的一种方法。对废物的包覆方法，一般可分为宏观包胶和微囊包胶。宏观包胶是把干燥的未稳定化处理的废物用包胶材料在外围包上一个外壳，使废物与环境隔离；微囊包胶是用包胶剂包覆废物的微观粒子。宏观包胶工艺简单，但包胶材料一旦破裂，被包覆的有害物质就会进入环境，造成污染。防止固化体破裂的工艺要求高，成本也会随之增加。微囊包胶便于做到有害废物的安全处置，是目前国际上较多采用的处理技术，微囊包胶基材有水泥、石灰、热塑性材料和有机聚合材料等。而水泥基固化是基于水泥的水合和水硬胶凝作用而对废物进行固化处理的一种方法。 水泥与适量的水拌和后，最初形成具有可塑性的水泥浆体，经过一定时间，水泥浆体逐渐变

11、稠失去塑性，这一过程称为硅酸盐水泥的凝结；凝结后开始产生强度并逐渐提高，变成坚硬的人造石水泥石，这一过程称为硅酸盐水泥的硬化。而在硬化阶段，尽管水泥已经硬化，但是它的物理化学反应仍在继续进行，而且还要保持很久，使其强度继续增加。凝结与硬化是一个连续复杂的物理化学反应过程，水泥的凝结硬化过程列于表1。水泥固化的优点有：1)水泥固化工艺和设备比较简单，设备和运行费用低；2)水泥和添加剂便于得到；3)对含水量较高的废物可以直接固化；4)固化块的强度、密实性、耐热性、耐久性均好；5)产品易于处置；6)材料的天然碱性有利于中和废物的酸度。表1 水泥的凝结硬化过程凝结硬化阶段一般的放热反应速度 一般的持续

12、时间主要的物理化学变化初始反应期 167.6×103J/kg·h5-10min初始溶解和水化潜伏期 4.19×103J/kg·h1h凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长凝结期 在16h内逐渐增加到24.5×103J/kg·h 6h膜层破裂，水泥颗粒进一步水化硬化期 在24h内逐渐降低到4.19×103J/kg·h6h至若干年凝胶体填充毛细管常用的水泥品种繁多，主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及多种特种水泥等。普通硅酸盐水泥具有良好的固化有毒物的性能，本实验采用普通硅酸盐水

13、泥作为固化剂。水泥熟料几乎是完全结晶的，主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙等四种化合物组成。水泥固化反应过程由快速水化阶段、诱导阶段、水化反应加速阶段、水化反应减缓阶段、扩散阶段组成。水泥水化最终产生大量的水化硅酸钙凝胶、水化硫铝酸钙和氢氧化钙等，并完满整个水化体系，水化产物之间聚集形成网状结构，并越来越紧密，从而使整个体系形成一定强度。与此同时固体废物中的有害物质也不断被稳定、封闭、包裹。在固化过程中，由于本泥具有较高的pH值，使得固废中的重金属离子在碱性条件下，生成难溶于水的氢氢化物或硅酸盐等。某些重金属离子也可以固定在水泥基体的晶格中，从而可以有效地防止重金属等的浸出。通常把

14、频率为2x104Hz一2x109 HZ的声波叫超声波，超声波技术是一种简便快速、节能安全、实用的固体废物浸出液的制备方法，该方法与常规的水平或翻转振荡浸提方式具有较好的可比性。本实验采用超声波浸提固体废弃物中的重金属，对比固化前和后的差别，评价其资源化的安全性。三、实验试剂与仪器1、实验试剂铜粉、铬粉、硝酸、425#水泥、电镀污泥（来自电镀厂）2、实验仪器原子吸收分光光度计（WFX-120）、超声波发生器（CQ250S）、模具四、实验步骤1、固化实验称取一定配比的水泥和飞灰（质量比1：9-9：1）10g，加入适量水（3.5 ml）搅拌均匀，于模子中成型，放置14天后，形成一定强度的固化产物。通

15、过测定固化产物浸出液中有害物质的含量评定其固化效果。2、浸出实验固化产物受到水的冲淋、浸泡，其中的部分有害成分可能会转移到水相而导致二次污染。取固化处理静置14天后的固化样块放入烧杯中，加入100m1蒸馏水，1:10的固液比，调节pH值到5.8 6.3，250W超声波下浸出1h，过中速定量滤纸，用AAS测定溶液中Pb、Cd的浓度。取飞灰10g，放入烧杯中，加入100m1蒸馏水，1:10的固液比，调节pH值到5.86.3，250W超声波下浸出1h，过中速定量滤纸，用AAS测定溶液中Pb、Cd的浓度。3、浸出液的分析采用原子吸收分光光度法，使用说明见附录。标准溶液配制如下： 1g/L Pb标准储备

16、液：称取1.000g(精确至0.0002g)光谱纯金属Pb于50ml烧杯中，加入硝酸溶液（11）20ml，温热，待完全溶解后，转至1000 ml容量瓶中，用水定容至标线，摇匀。 1g/L Cd标准储备液：称取1.000g(精确至0.0002g)光谱纯金属Cd于50ml烧杯中，加入硝酸溶液(1+1)20ml，温热，待完全溶解后，转至1000ml容量瓶中，用水定容至标线，摇匀。 Pb、Cd混合标准使用液，取10mLPb标准储备液和1mL Cd标准储备液到100ml容量瓶中，此时，溶液中Pb的浓度为100mg/L、Cd的浓度为10mg/L。 参考表2，在100ml容量瓶中，用0.2硝酸溶液稀释混合标

17、准溶液，配制至少4个工作标准溶液，其浓度范围应包括试样中铅、镉的浓度。表2 标准系列配制和浓度混合标准液加入体积0.000.501.003.005.0010.00工作标准溶液的浓度，mg/L Cd0.000.050.100.300.501.00工作标准溶液的浓度，mg/L Pb0.000.501.003.005.0010.00 操作条件如表3。表3 AAS使用条件元素铅镉测定波长，nm283.3228.8通带宽度，nm2.01.3工作电流，mA2.03.0其他可选谱线，nm217.0，261.4326.2五、数据记录及结果处理1、列表记录飞灰及各种固化体的浸出液中两种金属的溶出浓度，并对应计算

18、两种金属各自的固化去除率。2、以水泥的添加百分比为横坐标，以浸出液浓度及固化去除率为纵坐标，画出上述的变化过程。3、浸出液安全评价浸出液毒性鉴别值（浸出液中任何一种危害成分的浓度）大于以下所列的浓度值，则该废物是具有浸出毒性的危险废物。标准：组份 As Pb Zn Cd Cu Hg 标准值 1.5 3.0 50 0.3 50 0.05（mg/L）比较飞灰和固化体浸出液中重金属浓度，得出水泥固化效果，进而对其进行安全评价。六、思考题1、水泥固化的优点是什么？2、水泥固化有害废物的机理是什么3、固体废弃物常见的处理方法有哪几种？附录： 原子吸收分光光度计(WFX-120)使用说明一、仪器设置：1、

19、 认好灯的号码，打开主机和通用机电源，双击BRAIC快捷方式2、 编辑分析方法：操作编辑分析方法火焰原子吸收、创建新方法 继 续 选择分析元素 确定 3、 分析条件的选择：设置仪器条件（元素、波长、灯号*、狭缝）、测量条件（工作曲线法、标准加入法）、工作曲线参数（标准空白、标准浓度、测量次数、浓度单位、进样体积等）、火焰条件（默认）确定4、分析方法和分析任务：回到主页面，文件新建火焰原子吸收 确定选择方法和样品表完成 (开始联机)5、进入仪器控制页面，仪器自动对灯自动波长波长精调、灯位置精调、自动增益调节主光束能量为100%其他不要乱动，仪器自动完成完成二、实验操作：1、 进入测量页面，打开气

20、体压缩机(开机先开风机开关，再开压机开关)，空压机设在0.20.3MPa之间 打开乙炔气，乙炔设在0.050.06MPa之间 点火（点火前注意废液管要水封）(长时间不使用可能导致一次点火不成功，发生报警声后,按下点火键，报警声消失，继续点火。)2、 吸液管放入空白蒸馏水中，点击 调零 吸液管按顺序放入标准系列中，依次点击读数（读数超出Y坐标，可双击图页面，修改Y坐标和时间坐标；屏蔽可提高相关系数）3、 测定后将吸液管放入空白蒸馏水中5min。4、 关机：关火首先关掉乙炔总阀(顺时针最小)，稍后关掉气体压缩机(先关压机开关，再关风机开关)，按一下手动放气。 最后关掉主机和通用机电源三、注意事项：

21、1、点火前注意废液管要水封2、空压机设在0.20.3MPa，乙炔设在0.050.06MPa3、气体压缩机开机前，应检查压力表是否在零位置，若不在零位置,按一下手动放气。4、灯位置：2- Pb = 3-Mn = 4-Cd = 5-Cu授课时间：20072008学年第二学期第五周授课类型：实验课程授课题目：颗粒自由沉淀本授课单元教学目标：1了解自由沉淀的定义、规律及特点；2掌握颗粒自由沉淀的实验方法及实验分析方法。本授课单元教学重点和难点：1 颗粒自由沉淀原理本授课单元教学过程设计：一、实验目的1了解自由沉淀的定义、规律及特点；2掌握颗粒自由沉淀的实验方法及实验分析方法。二、实验原理颗粒自由沉淀可

22、用stocks公式表示：u（g）gd2/18对应自由沉淀柱，高度为h的取样口处，有ui=h/ti令PPkPK1（k可1）/0则通过微分变换，则自由沉淀柱的去除率为：1PK0PkudP/uk三、实验试剂与仪器1、实验试剂硅藻土2、实验仪器自由沉淀装置、秒表、锥形瓶、浊度仪四、实验步骤1、将水样搅拌均匀注入沉淀柱中，关闭阀门，取水样测定其浊度为02、开始计时，并在5、15、25、35、45、60min处分别从取样口处取约100ml测其浊度为k，并在每次取样测定取样口上水面高度为h3、认真观察过程和现象，记录数据五、数据整理1、 实验基本参数整理实验日期： 水样性质及来源：沉淀柱直径d 柱高H=绘制

23、沉淀柱沉淀系统草图2、 实验记录表表11 颗粒自由沉淀实验记录表沉淀时间浊度Ci沉淀柱高度H(cm)0515253545603、 实验数据整理表 表12 颗粒自由沉降原始数据整理表沉淀时间（min）51525354560沉淀高度（cm）未被移除颗粒百分比Pi颗粒沉速ui（mm/s）其中PiCi/ C0C0原水中SS的浓度值Ci某沉淀时间后，水样中ss的浓度值ui=Hi/ti4、 以颗粒沉淀速度u为横坐标，以P为纵坐标，在普通格纸上绘制up关系曲线5、 利用上述所绘制的图，采取图解法列表计算表13中不同沉降速度时，悬浮物去除率E表13悬浮物去除率E的计算Pi1PiPus（us×P）Ei

24、=(1Pi)+ （us×P）/uiu1u2u3u4 u5u66、根据上述的计算结果，以E为纵坐标，分别以t和u为横坐标，绘制Et、Eu曲线六思考题1、 颗粒的自由沉淀与絮凝沉淀有什么区别？2、 在实验中如选用其它的取样口有什么区别？3、 E与的区别授课时间：20072008学年第二学期第六周授课类型：实验课程授课题目：混凝实验本授课单元教学目标：1.通过实验的操作和实验现象的观察，理解混凝的相关理论；2.掌握选择和确定混凝最佳工艺条件的方法；3.掌握确定混凝剂最佳投加量的方法；4.熟悉所使用的实验设备操作方法。本授课单元教学重点和难点：1 最佳混凝剂的确定2 最佳pH的确定本授课单元

25、教学过程设计：一、实验目的1.通过实验的操作和实验现象的观察，理解混凝的相关理论；2.掌握选择和确定混凝最佳工艺条件的方法；3.掌握确定混凝剂最佳投加量的方法；4.熟悉所使用的实验设备操作方法。二、实验原理 絮凝沉降(或浮上)进行固液分离的方法是目前水处理技术中重要的分离方法之一，采用水溶液高聚物为絮凝剂来处理工业废水、生活废水、工业给水、循环冷却水、民用水时，具有促进水质澄清，加快沉降污泥的过滤速度，减少泥渣数量和滤饼便于处置等优点。絮凝剂按化学成分的不同，分为无机絮凝剂、有机絮凝剂。絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种。前者假设粒子以明确的化学结构凝集，并由于彼此的化学反应造成胶质

26、粒子的不稳定状态；后者则是由于存在双电层及某些物理因素，当加入与胶体粒子具有不同电性的离子溶液时，会发生凝结作用。当发生凝结作用，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和，不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。当加入絮凝剂时，它会离子化，并与离子表面形成价键。为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒。碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降。无机絮凝剂主要是依靠中和粒子上的电荷而凝聚，故常常被称为凝聚剂。无机低分子絮凝剂无机低分子絮凝剂有氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁，

27、用于干法或湿法直接投入水处理设施中，其优点就是较经济，但它们在水处理过程中存在较大的问题。其聚合速度慢，形成的絮状物小，腐蚀性强，在某些场合净水效果不理想，而逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是一类新的水处理剂，它与传统的絮凝剂比较效能更优异，比有机高分子絮凝剂价格低廉，被广泛用于给水、工业废水以及城市污水的各种流程，渐成为主流絮凝剂。无机高分子絮凝剂能强烈吸引胶体微粒，通过黏附、架桥和交联作用，促进胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了电位，从而使胶体离子发生互相吸引作用，破坏了胶团的稳定性。促进胶体微粒碰撞，形成了絮状沉淀。无机

28、高分子絮凝剂既有吸附脱稳作用，又可发挥桥联和卷扫絮凝作用。三、实验设备六联搅拌器 1台×3组光电浊度仪 1台×3组酸度计 1台×3组烧杯 1000ml 200ml各6个 500ml 3个×3组移液管 1ml 2ml 5ml 10ml 各4支×3组注射针筒 50ml 2支×3组温度计 1支×3组秒表 1个×3组四、实验用试剂水样采用天然河水，氢氧化钠，盐酸，硫酸铝，三氯化铁，PAM五、实验步骤1、混凝剂的确定 在硫酸铝、三氯化铁、PAM三种混凝剂中，确定一种最佳混凝效果的混凝剂。（1）确定原水特征，即测定原水的浊度、

29、温度、pH。 （2）用3支500ml的烧杯，分别取200ml原水，将装有水样的烧杯放置于六联搅拌器上。（3）分别向三支烧杯中加入三种混凝剂，每次加入1ml，同时进行搅拌（中速150r/min,5min），直到其中的一个出现矾花，这时记录下每个试样中的混凝剂投加量，并记录在表1中。（4）停止搅拌，静止10min。（5）用50ml针筒抽取上清液，用浊度仪测出三个水样的浊度，记录在表1中（6）根据测得的浊度确定最佳混凝剂2、确定混凝剂的最佳投量（1）用6支1000ml的烧杯，分别取800ml原水，将装有水样的烧杯放在六联搅拌器上。（2）采用实验1中选定的最佳混凝剂，按不同的投量（依次按出现矾花的投药

30、量a×4的1/3,2/3,1,4/3,5/3,2的剂量）分别加入到800ml的原水中，并将投加量记录到表2中（3）启动搅拌器，快速搅拌约300r/min，0.5min，中速搅拌约150r/min，5min，慢速搅拌约70r/min,10min.（4）搅拌过程中，注意观测矾花的形成过程。（5）停止搅拌，静止沉淀10min，然后用50ml注射针筒分别抽取6个烧杯中的上清液，同时用浊度仪测定水的剩余浊度，记录在表2中。3、最佳pH值的影响（1）用6支1000ml的烧杯，分别取850ml原水，将装有水样的烧杯放置于六联搅拌器上。（2）调整原水的pH值，用移液管依次向1、2、3号烧杯中分别加入

31、2.5、1.5、1.0ml盐酸，再向4、5、6号烧杯中分别加入0.2、0.7、1.2ml氢氧化钠。（3）启动搅拌器，快速搅拌300r/min，0.5min，然后停机，从每支烧杯中取50ml水样，依次用pH仪测定各水样的pH值，记录在表3中。（4）用移液管依次向装有上述水样的烧杯中加入混凝剂，剂量由最佳投药量实验中得出的最佳投加量确定。（5）启动搅拌器，快速搅拌300r/min，0.5min，中速搅拌150r/min，10min，慢速搅拌70r/min，10min，停机。（6）静止10min，用50ml注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽3次约150ml）放入200ml烧杯中，同时用浊度仪测定剩余水

32、的浊度，每只水样测3次，记录在表3中。六、实验数据及结果整理1、数据记录原始数据：原水浊度： 原水温度： 原水pH值表1 三种混凝剂浊度测定记录表混凝剂名称硫酸铝氯化铁PAM矾花形成时的混凝剂投加量（ml）剩余浊度123均值表2 某一种混凝剂投加量的最佳选择水样编号123456混凝剂投加量（ml）剩余浊度123均值表3 pH最佳值的选择水样编号123456投加质量分数为10%的盐酸（ml）2.51.51.0投加质量分数为10%的NaOH（ml）0.20.71.2pH混凝剂投加量（ml）剩余浊度123均值2、绘制最佳混凝剂浊度去除率随投加量变化曲线、最佳混凝剂在最佳投加量时浊度去除率随pH变化曲

33、线。七、思考题选做课本上第5、6题授课时间：20072008学年第二学期第七周授课类型：实验课程授课题目：斜板沉淀实验本授课单元教学目标：1、通过模型的模拟试验，进一步了解斜板沉淀池的构造及工作原理；2、掌握斜板沉淀池的运行操作方法；3、了解斜板沉淀池运行的影响因素。本授课单元教学重点和难点：1 斜板沉淀池运行的影响因素。本授课单元教学过程设计：一、实验目的1、通过模型的模拟试验，进一步了解斜板沉淀池的构造及工作原理；2、掌握斜板沉淀池的运行操作方法；3、了解不同混凝剂、不同进水流量对沉淀池运行的影响因素。二、实验原理 斜板沉淀池是由与水平面成一定角度的众多斜板放置于沉淀池中构成的，其中的水流

34、方向从下到上流动或从上相下流或水平流动，颗粒则沉淀于斜板底部，当颗粒积累到一定程度，便自动滑落。斜板沉淀池可以在不改变有效容积的情况下，增加沉淀面积，提高去除效率，将板放置一定角度有利于排泥。 按照斜板沉淀池中水流的方向，可以将斜板沉淀池分为以下四种类型：异向流斜板沉淀池、同向流斜板沉淀池、横向流斜板沉淀池、双向流斜板沉淀池。 斜板沉淀池一般由清水区、斜板区、配水区、沉淀区构成，具有沉淀效率高、停留时间短、占地面积省、建设费用高等特点。三、实验设备1斜板沉淀池模型2浊度仪3水泵 四、实验用试剂1. 粗硅藻土；2. 氯化铁；3. 硫酸铝五、实验步骤1、利用硅藻土，配制一定浓度的模拟污水2、三组分

35、别按照投加氯化铁、硫酸铝和不投加混凝剂进行对比，按照一定流量进水。3、各组依次改变进水流量，考察流量对去除效率的影响。4、汇总数据，进行对比。六、思考题1、斜板沉淀池的优点是什么？授课时间：20072008学年第二学期第八周授课类型：实验课程授课题目：活性炭吸附实验本授课单元教学目标：1.通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能，并熟悉整个实验过程的操作；2.掌握间歇法、连续流法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。本授课单元教学重点和难点：1 间歇法确定活性炭吸附的设计参数的方法。2 连续流法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。本授课单元教学过程设计：一、实验目的1.通过实验进一步了解活性炭的

36、吸附工艺及性能，并熟悉整个实验过程的操作；2.掌握间歇法、连续流法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。二、实验原理活性炭吸附利用活性炭表面对水中一种或多种物质的吸附作用达到净水的目的，活性炭对水中的大部分污染物具有吸附作用，常应用于某些工业用水，特殊情况下也用于给水处理。活性炭的吸附作用主要是通过表面张力将分子吸附于其表面上，也可以通过化学作用将物质吸附在活性炭表面。活性炭在溶液中的吸附解析处于动态平衡状态时称为吸附平衡，此时，被吸附物质的溶液中的浓度与活性炭表面的浓度不再变化，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，即q=V(0-)/M温度一定的条件下，活

37、性炭的吸附量与吸附平衡时的浓度C之间的关系曲线称为吸附等温线。在水处理中，通常用Freunlich吸附等温线来表示活性炭吸附性能，其数学表示式为 式中：C0水中被吸附物质原始浓度(mg/L)； C被吸附物质的平衡浓度(mg/L)； m活性炭投加量(g/L)。将q与绘制在双对数坐标上，则所得直线的斜率为1/n，截距为K。间歇法处理能力低，设备较多，工程上多采用连续流法，连续流活性炭的吸附过程同间歇性吸附有所不同，这主要是因为前者被吸附的杂质来不及达到平衡浓度C，因此不能直接应用上述公式。这时应对吸附柱进行被吸附杂质泄漏和活性炭耗竭过程实验，也可简单地采用Bohart-Adams关系式 式中：T工

38、作时间(h)； 一吸附柱中流速(mh)； D一一活性炭层厚度(m)； K一流速常数(m3s·h)； N0吸附容量(gm3)； C0一入流溶质浓度(mg/L)； CB容许出流溶质浓度(mg/L)。根据入流，出流溶质浓度，可用式(5)估算活性炭柱吸附层的临界厚度，即保持出流溶质浓度不超过CB的炭层理论厚度。 (5)式中D0为临界厚度，其余符号同上面。在实验时如果原水样溶质浓度为C01，用三个活性炭柱串联，则第一个活性炭柱的出流浓度CB1，即为第二个活性炭柱的入流浓度C02，第二个活性炭柱的出流浓度CB2即为第三个活性炭柱的入流浓度C03。由各炭柱不同的入流、出流浓度C0，CB便可求出流速

39、常数K值。三、实验设备1振荡器 2原子吸收分光光度计3活性炭柱 4蠕动泵 5三角烧瓶 6电子天平四、实验用试剂1. 活性炭 2. 亚甲基蓝五、实验步骤1、亚甲基兰标浓度吸光度标准曲线的确定亚甲基蓝简称MB，是一种常用的杂环芳烃类有机染料，近年来常用作光催化降解研究的典型对。MB 在可见光区的最大吸收波长为665nm。 利用0.0002M的亚甲基蓝溶液标准贮备液，配制0.00001M的标准使用液 移取5ml，10ml，20ml，30ml，40ml，50ml标准使用液体到50ml的比色管中，稀释至刻度。 在665nm处测定其相应的吸光度，做相应的标准曲线。2、静态吸附实验 配置0.0002M亚甲基

40、兰溶液 用分析天平秤量25、50、100、150、200mg颗粒活性炭，装入100ml锥形瓶中。 将浓度为0.0002M的亚甲基兰溶液各50ml分别加入锥形瓶中。 将锥形瓶置于振荡器中振荡2h以后，静置，然后抽取溶液，用紫外分光光度计测吸光度，根据标准曲线确定浓度。3、动态吸附实验 在在玻璃柱子中放入约30mm高的颗粒状活性炭 启动蠕动泵，使得浓度为0.0002M的亚甲基兰溶液进入活性炭吸附柱，在某个固定流量下，（流量估测可以用秒表计算，单位时间内进入量筒内的水样的体积，然后除去截面积即为流速度，由于实验用的管子和10ml量筒大小差不多，可以直接用量桶内的高度/时间关系来代替实验管子内的流速）

41、，并开始记时。 5分钟后取第一个样，以后每隔10min取样测试，一直到亚甲基兰浓度出水为进水的0.050.10为止。 另外装活性碳高度分别约为50mm和70mm的柱子,重复上述步骤. 至少以3种以上的流速进行实验，根据实验结果确定v与K、N的关系。（说明：每次课做某个固定流速下的t-d关系，来算这个流速下的K、N0，两个班级共6次课做6个流速，数据共享，根据不同流速下测得的K、N0及算得的D0，来做流速与K、N0、D0关系图）六、 实验数据及结果整理（一）实验记录1、 实验基本参数水温 实验原水水样浓度2、 标准曲线的数据记录标号吸光度吸附平衡后浓度（g/L）3、 等温吸附曲线实验数据记录标号

42、吸光度吸附平衡后浓度（g/L）lgC活性炭投加量（g）qlgq其中，q（0B）V/M4、 动态吸附实验数据记录流速工作时间1号柱2号柱3号柱V1DD=D=吸光度浓度吸光度浓度吸光度浓度5min15min25minV2DD=D=吸光度浓度吸光度浓度吸光度浓度5min15min25min（二） 实验数据处理1 标准曲线的绘制以吸光度为横坐标，浓度为纵坐标作图，得出A-C关系式2 等温曲线的绘制由标准曲线求出各个吸光度所对应的浓度以lgq为纵坐标，lgC为横坐标，绘制等温线用做图法求出K，n值，写出Fruendlich等温吸附式3 动态数据处理 在各个流速下，记B=0.10，根据t关系确定各个柱子在

43、出流为B时的工作时间t1、t2、t3。 以时间ti为纵坐标，以炭层厚Di为横坐标，点绘tD图，求出直线的斜率和截距。 由上述的斜率和截距，又0、B、V（流速）已知，可以求出某个流速下的流速常数K、N0，并计算各个流速下的临界深度D0，结果记录在下表中：VKN0D0 以流速为横坐标，K、N0、D0为纵坐标作图七、思考题1、间歇式吸附与连续式吸附相比，吸附容量q是否一样？为什么？2、Freundlich吸附等温式与Bohart-Adam关系式各有什么实验意义？授课时间：20072008学年第二学期第九、十周授课类型：实验课程授课题目：SBR法计算机自动控制系统及处理生活污水实验本授课单元教学目标：

44、1. 通过实验认识SBR法计算机自动控制系统的构造及运行过程；2. 对SBR法的工艺特征的认识。本授课单元教学重点和难点：1 SBR法工艺的运行特征。本授课单元教学过程设计：一、实验目的1、通过实验认识SBR法计算机自动控制系统的构造及运行过程；2、对SBR法的工艺特征的认识；3、熟悉COD、氨氮、可溶磷的测试方法。二、实验原理 SBR是一种按照间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，与传统方法相比，SBR以时间的分割代替了传统的空间分割的操作方式；以非稳态的生化反应代替了传统的稳态生化反应；以静止的理论沉淀方式代替了传统的动态沉淀方式。SBR反应器一般可以分为以下5个阶段：进水阶段、反应降解

45、阶段、沉淀澄清阶段、排放处理水阶段、待进水阶段。 SBR工艺具有以下特点：生化反应推动力大，反应效率高；运行稳定，沉淀效率高，出水水质好；耐冲击；运行灵活；构造简单，便于维护；可有效控制污泥膨胀；具有脱氮、除磷能力；占地省，造价低。三、实验设备1、SBR法计算机控制系统2、紫外分光光度计3、溶氧仪4、pH计5、哈希COD消解仪6、MLSS在线监测装置四、实验用试剂1. 模拟污水；2. 测氨氮用试剂；3. 测磷用试剂；4. 测COD用试剂五、实验步骤(1) 打开电源（总电源、搅拌器电源和其他时间继电器电源）(2) 校正计量泵、空压机、电磁阀和搅拌器的时间继电器显示时钟，并设定开始和结束的时间，进

46、水0.5h，曝气3h；沉淀1h；排水1h。(3) 观察整个工艺过程的现象，包括进水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期测定运行中的pH和DO（原水浓度测一次，其余从开始曝气开始，每隔1小时测试一次，一直到沉淀结束为止，DO可以在线测量，pH可以利用测试氨氮、可溶磷的多余水样，即取一次水样，一部分测试pH，一部分测试氨氮）。(4) 测定NH4+-N、磷、COD的浓度及去除率随时间变化曲线，评价该反应器的性能。(5) 水样的测定：分别取适量经过滤的水样，测定其氨氮和磷的浓度。 六、实验数据及结果整理1、实验数据记录表t（h）01234DOpHMLSSNH4-NCODDP2、绘制DO、pH、NH4-N

47、、COD、DP随时间的变化曲线七、思考题1、简述SBR法与传统活性污泥法的区别与联系；2、简述SBR法的运行过程；3、简述SBR法在工艺上的特点。授课时间：20072008学年第二学期第十一周授课类型：实验课程授课题目：活性污泥吸附、沉降性能的测定本授课单元教学目标：1. 通过实验加深对活性污泥的理解；2学会对污泥吸附性能、污泥沉降比、污泥指数的实验测定及计算方法。本授课单元教学重点和难点：1 污泥吸附性能的测定。本授课单元教学过程设计：一、实验目的1. 通过实验加深对活性污泥的理解；2学会对污泥吸附性能、污泥沉降比、污泥指数的实验测定及计算方法。二、实验原理 活性污泥是污水处理系统中的主体作

48、用物质，活性污泥性能的优劣，对活性污泥处理系统的净化效果起着决定性的影响，在工程上人们通常用活性污泥的吸附和沉降性能的测定来判断污泥的活性。 活性污泥吸附性能：由于污泥具有很大的比表面积，当污泥与水接触时，污水中的悬浮污染物和胶状有机物会吸附在污泥表面，从而使有机物得到去除，吸附在污泥表面的部分非溶解性有机物在水解酶的作用下，水解成溶解性的小分子，而重新回到污水中造成COD值的上升。 活性污泥的沉降性能：污泥沉降性能好才能保证二沉池出水澄清，通常可以通过污泥沉降比和污泥指数进行判断，污泥沉降比是指混合液在量筒中沉淀30min后形成的沉淀污泥容积占原混合液容积的百分比，以百分数表示；污泥指数是指

49、经过30min沉淀之后，每克干污泥所形成的沉淀污泥占有的容积。三、实验设备1、SBR法计算机控制系统2、哈希COD消解仪3、MLSS在线监测仪四、实验用试剂1. 模拟污水；2.测COD用试剂。五、实验步骤(1) 打开电源（总电源、搅拌器电源和其他时间继电器电源）(2) 取一定量的模拟污水，倒入反应器中，开始曝气。(3) 打开空压机，开始计时，当时间为0.5，1.0，1.5，2.0，3.0，5.0，10，20，40，70min时分别取出100ml左右的混合液。(4) 取上述溶液的上清液，测COD值。(5) 另取100ml混合液，注入量筒中，当达到100ml时，开始计时，并观测沉淀过程，当时间为1，3，5，10，15，20，30min记录污泥容积。（6）测定MLSS值，进行污泥沉降比的计算。六、思考题1、污泥容积指数和污泥沉降