环境工程综合实验

1、 最佳混凝剂投加量最佳混凝剂投加量浊度浊度混凝剂投加量混凝剂投加量最佳最佳pH范围范围浊度浊度 pH内源呼吸产物内源呼吸产物 + 能量能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)污水中的可污水中的可降解有机物降解有机物新细胞物质新细胞物质（C5H7NO2）代谢产物代谢产物 (CO2、H2O、NH3、SO42-)(1/3)分解代谢分解代谢(2/3)合成代谢合成代谢+ 好氧微生物好氧微生物O2 能量能量净增细胞物质净增细胞物质内源呼吸内源呼吸80%20%内源呼吸残留物内源呼吸残留物O2无机代谢产物无机代谢产物少量能量少量能量剩余污泥剩余污泥高碑店污水处理厂的工艺流程图高碑店污水处理厂的工艺流程图真空

2、抽滤系统真空抽滤系统真空泵真空泵缓冲瓶缓冲瓶抽滤瓶抽滤瓶预热电子天平滤纸烘干、冷却滤纸称重M纸纸抽滤取样铺滤纸预热电子天平滤纸烘干、冷却滤纸称重100mL抽滤取样铺滤纸预热电子天平滤纸烘干、冷却滤纸称重样品烘干样品冷却样品称重103-1052hM纸纸+SS10010001000)M-(MMLSS(mg/L)SS纸纸30minV(mL)%100)(1000)(mLmLVSV20S-1minquestionMLSSSVSVI10SVI的意义的意义?RQQVHRTQVHRT %100infQQRRPressure Driven Processes- Reverse Osmosis, Nanofilt

3、ration Ultrafiltration, MicrofiltrationOther Processes-Dialysis, ElectrodialysisDriving force is concentration differenceDriving force is electric potential differencemembrane microfiltration ultrafiltration nanofiltration reverse osmosisDecrease of pore size / increase of pumping pressure1m m 0.1m

4、m 10nm 1nm BacteriaVirusNutrientSandSiltClayQuestion : Please give appropriate sizes of .1m m 0.1m m 10nm 1nm N utrients N atural Organic M atters V iruses Bacteria Proteins Ions Pesticides, Endocrine disrupting chemicals Clay, Silt Organic debris Please give appropriate separation sizes of Reverse

5、Osmosis, Nanofiltration, Ultrafiltration, Microfiltration, Filter Papers1m m 0.1m m 10nm 1nm N utrients N atural Organic M atters V iruses Bacteria Proteins Ions Reverse Osmosis(RO) N anofiltration (N F) U ltrafiltration (U F) M icrofiltration (M F) Pesticides, Endocrine disrupting chemicals Clay, S

6、ilt Organic debris Electrodialysis(ED ) Particle size in m.Applied pressureJv2r=D=6mmL = 3,65 m2r=D=6mmL = 3,65 mP inP outFeed flow25 mg/l2,8 mg/l? mg/lCf =25 mg/lCp =2,8 mg/lCr = ? mg/lMass balance: Recovery S = 80% so Qp = 80 % of Q feed100 . 25 mg/l = 80 . 2,8 mg/l + 20 . ? mg/lCr = (2500 224) /

7、20 = 113,8 mg/l I =ER1+R2+R3ER1R2R3IRmRcRgRpJvJv =DPm(Rc+Rg+Rp +Rm)Separation of resistance factors to Cake, Gel, Plugging, Membrane.Jv =Ak . DP . dp32 . m . Dz2Jv : Ak : DP :dp : m : Dz :Volume FluxPore Open RatioApplied PressurePore DiameterViscosityMembrane ThicknessFluxConcentration ProfileCbCmD

8、ifference in concentration between Cb and Cm is called concentration polarizationCmCb Jv=k .ln()k: Mass transfer coefficientfeedHigher concentrationLower concentrationsemi-permeabelemembraanForceSemi-permeabele membraneHigherconcentrationLowerconcentrationPA J FluxwaterfeedpermeatefeedCCCRetentionA

9、= permeability in litres / m2 / barFlux Jw in liters / m2. hourSalt Retention%0204060801000102030405001020300102030WaterFlux(L/m2h)Feed pressure (bar)Feed pressure (bar)WaterSaltSaltFlux(kg/m2h)Osmotic pressureD DH =29 bar =290 meterwater columnwatermembraneriver water seawaterriver water seawater(b

10、ar)24.MWcMWRTc.NaCl in seawater = 35 gram/liter 35 g / 58,5 mol NaCl = 0,6 mol/l 0,6 mol Na + 0,6 mol Cl = 1,2 mol = 1,2 x 24 bar = 29 bar !SeawaterThe photo of the produced membraneMake a module of itPorous SymmetricPorous asymmetricRO, NFUF, MFMFSkinSupportNuclepore MembraneCellulose MembraneDense

11、 LayerPorous supportFiber SupportMembraneFeedResiduePermeatePermeate014-DWG-MWUFPolyacrylo nitrile(PAN)Polyvinylidene fluoride(PVF)Polysulfone(PS)Sulfonated Polysulfone(SPS)www.vito.beOutside In VS Inside OutFrom Catalog of TorayInorganic Membranes- CeramicMF, UFRecently NF- Porous glass- ZirconiumF

12、low INSpacerMembranePermeateConcentrateCollection pipeFeed flowFeed flowPerm eate flowMem braneMem braneFeed spacerFeed spacerResidue flowPerm eate015-DW G-MWFeedPermeatePermeateFeedRetentateDead endCross-flowMembraneWaste waterPermeatefeedWaste waterPermeateconcentratefeedmembraneAir injectiontimet

13、imeFeedRetentateConcentrateConcentrateFeedPermeatePermeateStage 1Stage 2Feed pumpRecirculation pumpI =ER1+R2+R3ER1R2R3IRmRcRgRpJvJv =DPm(Rc+Rg+Rp +Rm)Separation of resistance factors to Cake, Gel, Plugging, Membrane. Porous supportSelective membrane skinGlobularproteinLinearmacromoleculeMembranePart

14、icleColloid/proteinCake/fouling layerFlow directionDriving forcepSuspensionMembranePermeateFiltration modeBackflushing modeto drainFluxTimewith backflushingwithout0negative flowF lu xT im ew it h b a c k f lu s h in gw ith o u t0n e g a tiv e flo wpermeatebubble flowslug flowannular flowMembraneWast

15、e waterPermeatefeedDead-end production-run, startpermeatepermeatepermeatepermeatefeedMembrane moduleBuilding up fouling layerProduction of permeate decreases at constant TMPpermeatepermeatepermeatepermeatefeedBackflush with permeate duringproductionconcentratefeedpermeatepermeatepermeatepermeateAir

16、injectionfeedpermeatepermeatepermeatepermeateBackwash with airflush results in lower permeate useAir injectionWaste waterPermeateconcentratefeedmembraneAir injectionAt t = 156 hAt t = 372 hThe effect of backwash on permeate production:0AAAm A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000Vm/mgx）氨氮（L

17、Ax=A - A空白m A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AxmxKCLA TAlg电源开关电源开关波长旋钮波长旋钮比色皿槽比色皿槽微安表微安表拉杆拉杆调百旋钮调百旋钮调零旋钮调零旋钮灵敏度调灵敏度调节旋钮节旋钮样品稀释过程样品稀释过程 倒平板倒平板 OHCH SO2 + H2OHCHOHHSO3HCHOHHSO3 NaOH释放出释放出SO2SO2 + PRA + 甲醛紫红色的化合物流量计流量计显示器显示器设置键设置键控制阀控制阀支架支架流流量量计计流流量量计计缓冲瓶缓冲瓶泵泵吸收瓶吸收瓶吸收瓶吸收瓶过滤器体过滤器体进气进气SOSO2 2的

18、气路连接的气路连接 管管 号号 0 1 2 3 4 5 6二氧化硫标准使用液二氧化硫标准使用液(m1) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00 甲醛缓冲吸收液甲醛缓冲吸收液(ml) 10.00 9.50 9.00 8.00 5.00 2.00 0 二氧化硫含量二氧化硫含量(g) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.000vmCx空空气气中中SOSO2 2的的含含量量样品样品中含中含有的有的S0S02 2的量的量标况下的采样体积标况下的采样体积NOxNOxNONONONO2 2 KMnOKMnO4 4NONO2 2 H H2 2O OHNOHNO

19、2 2+HNO+HNO3 3HNOHNO2 2+ +显色液显色液粉红色偶氮染料粉红色偶氮染料SOSO2 2NONOX X 管管 号号 0 l 2 3 4 5亚硝酸钠标准使用液亚硝酸钠标准使用液(m1) 0 0.40 0.80 1. 20 1.60 2.00 水水(m1) 2.00 1.60 1.20 0.80 0.40 0 显色液显色液(m1) 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00亚硝酸根浓度亚硝酸根浓度(g/m1) 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50fvmCx0空空气气中中NONOX X的的含含量量样品样品中含中含有的有的NONOX X的量的量标况下的

20、采样体积标况下的采样体积转化系数转化系数f f0.880.88VP产生产生电信电信号号I1000/013nVWWmmgTSP6022tTPTPQVnnn当采样器未直接显示标准状态下的累积采样体积当采样器未直接显示标准状态下的累积采样体积Vn时，按下式计算：时，按下式计算：式中：式中：Q采样器采气流量，采样器采气流量，m3/min； P2采样期间测试现场平均大气压力，采样期间测试现场平均大气压力，kPa； Tn标准状态的绝对温度，标准状态的绝对温度，273K； t累积采样时间，累积采样时间，h； Pn标准状态下的大气压力，标准状态下的大气压力，101.325kPa； T2采样期间测试现场平均环境

21、温度，采样期间测试现场平均环境温度，K。 在厌氧缺氧条件下聚磷菌在厌氧缺氧条件下聚磷菌的生长受到抑制；的生长受到抑制；释放出其细胞中的聚磷酸盐，释放出其细胞中的聚磷酸盐，并利用此过程中产生的能量并利用此过程中产生的能量摄取污水中的低分子量的脂摄取污水中的低分子量的脂肪酸肪酸(LMFA)(LMFA)以合成聚以合成聚羟基丁酸盐（羟基丁酸盐（PHBPHB）颗粒贮）颗粒贮存在其体内。存在其体内。进入好氧环境后，聚磷菌恢复活进入好氧环境后，聚磷菌恢复活力。它们将力。它们将PHBPHB降解为降解为LMFALMFA和能和能量。它们从污水中大量摄取溶解量。它们从污水中大量摄取溶解态正磷酸盐用于合成态正磷酸盐用

22、于合成ATPATP，并在，并在其细胞内以多聚磷酸盐的形式贮其细胞内以多聚磷酸盐的形式贮存能量。这种对磷的积累作用大存能量。这种对磷的积累作用大大超过微生物正常生长所需的磷大超过微生物正常生长所需的磷量。量。释放磷释放磷吸收磷吸收磷在将有机氮转化为氨氮的基础在将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化菌和反硝化菌的上，通过硝化菌和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝酸氮、硝酸氮亚硝酸氮、硝酸氮 反硝化作用将亚硝酸盐氮、硝酸反硝化作用将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮转化为氮气盐氮转化为氮气 有氧存在有氧存在的条件下的条件下厌氧厌氧条件下条件下曝气池4混合液回流泵 2压缩空气污泥回流泵

23、3厌氧池 1缺氧池2缺/好氧池3二沉池污泥回流混合液回流泵 1进水泵进水曝气盘出水搅拌器1搅拌器2搅拌器 3手动排泥剩余污泥阀慢速搅拌器厌氧池厌氧池 厌氧发酵菌将污水中的可生物厌氧发酵菌将污水中的可生物降解的大分子有机物转化为降解的大分子有机物转化为VFA这类分子量较低的发酵中这类分子量较低的发酵中间产物。聚磷菌利用其合成自间产物。聚磷菌利用其合成自身的细胞质，大量繁殖身的细胞质，大量繁殖 。缺氧池缺氧池聚磷菌将其体内贮存的聚磷酸聚磷菌将其体内贮存的聚磷酸盐分解，释放其生存所需能量盐分解，释放其生存所需能量 缺氧池。在此聚磷菌将其体内贮存的聚磷酸盐分解，释放其生存所需能量 缺氧池。在此聚磷菌将

24、其体内贮存的聚磷酸盐分解，释放其生存所需能量 缺氧池缺氧池反硝化细菌利用好氧区中回反硝化细菌利用好氧区中回流液中的硝酸盐以及污水中流液中的硝酸盐以及污水中的有机基质进行反硝化，达的有机基质进行反硝化，达到同时除磷脱氮的效果到同时除磷脱氮的效果 。好氧池好氧池聚磷菌在利用污水中残留的聚磷菌在利用污水中残留的有机基质的同时，主要通过有机基质的同时，主要通过分解其体内贮存的分解其体内贮存的PHBPHB所放所放出的能量维持其生长，同时出的能量维持其生长，同时过量摄取环境中的溶解态磷。过量摄取环境中的溶解态磷。硝化菌将污水中的氨氮转化硝化菌将污水中的氨氮转化成为硝酸盐。成为硝酸盐。 普通显微镜的使用和污

25、泥中微生物形态的观察一、实验目的二、显微镜的结构三、实验步骤 四、结果 一、实验目的 1 学习光学显微镜的结构、各部分的功能和使用方法3 观察并了解污泥中微生物的形态2 玻片标本的制备显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心二、显微镜的结构1.镜脚4.载物台5.标本夹8.镜臂 2.开关 6.细调螺旋 7.粗调螺旋 3.滑动变阻器 11接目镜 10.镜铜 9.接物镜 显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心三、实验步骤 2观察前的准备3. 低倍镜观察4. 高倍镜观察

26、5. 将显微镜各部分还原，放回箱中。 1污泥中微生物玻片的制备显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心1污泥中微生物玻片的制备三、实验步骤 显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心三、实验步骤 2观察前的准备3-4厘米一拳左右显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心三、实验步骤 3. 低倍镜观察 视野较大,容易发现目标和 确定检查的位置4. 高倍镜观察 放大倍数更大,物体看的更 清楚 显微镜的使用和

27、微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心三、实验步骤 5. 将显微镜各部分还原，放回箱中。 显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心四、结果 1.绘出你所观察到的微生物形态。 2.根据你所观察到的污泥中微生物的种 类判断污泥的处理效果。显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心显微镜的使用和微生物形态的观察显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心进水流量控制阀加样泵加样口进水流量

28、控制阀浮子流量计紫外灯管进水管出水管进水管出水管 A 余 A 余 氯 B 氯 B 量 量 (mg/L) (mg/L) C D 0 M 加氯量(mg/L) 0 加氯量(mg/L) 水中无氨时加氯量与余氯的关系 水中有氨时加氯量与余氯的关系 6 . 3QVIW比色瓶程程过过生生化化亡反硝化硫酸盐还原固液平衡气液气液平衡平衡进水进水初步分解发酵产酸产氢产乙酸液相平衡脂类碳水化合物蛋白质惰性物质颗粒状化合物出水出水增殖微生物沉淀Hac Hpro Hbu HVa CO2 NH3 LCFA HAc H2CH4CO2气泡SO42NO3H2SN2Ca2+Fe2+Zn2+Ac Pro Bu VaHCO3 NH4

29、+ LCFACH4 CO2 H2S H2 N2 沼气沼气产 甲 烷氨基酸单糖水 解液 相气 相物物化化过过程程HSHCO3CO32液相平衡液相平衡磷有机磷无机磷不溶性（呈胶体、颗粒状）可溶性PO32-PO43-+K2S2O8消解HPO42-H2PO4-PO43-P2O74-P3O105-.Aug721分光分光光度计光度计AAXmXm交通噪声监测实验交通噪声监测实验交通噪声监测实验交通噪声监测实验交通噪声工业噪声建筑施工社会生活噪声其他交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心城市环境噪声的主要来源:？ 噪声污染是一种物理性污染，同水体污染、大气污染和固体废物

30、污染不同，它的特点是局部性和没有后效的。 1 实验目的: 二 监测方法: 三 现场测量四 结果表达交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心1 实验目的: 1) 掌握声级计的使用方法,学会用普通声级计测 量交通噪声 2) 熟练计算 等效声级 统计声级 标准偏差交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心二 监测方法: 1) 声级计的使用如何使用?测量条件: 1) 天气条件 无雨 无雪 风速5.5米以下 2) 声级计的操作a 距地面垂直距离大于1.2米 b 传声器离人0.5米以上交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与

31、试验中心环境技术研究与试验中心A声级? 环境噪声的大小，不仅与噪声的物理量有关，还与人对声音的主观感觉有关。声压级相同而频率不同的声音，听起来不一样响，高频的声音比低频声音响，这是人耳听觉特性决定的。2) 监测布点二 监测方法: 距离马路边缘20cm处离开路口距离大于50米？交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心三 现场测量每5秒给B一个信号C记录数据B手持声级计A交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心记录单行车辆种类和数量D四 结果表达交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心

32、Leq(A) =10lg 10 -23 Li/10L10 L50 L90噪声分布直框图标准平均偏差 = ( Li-L)1 n-1ni=112什么样的噪声对人危害更大?交通噪声监测实验交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心环境技术研究与试验中心思考题:吸附是发生在固液（气）两相界面上的一种复杂的表面现象，它是一种非均相过程。大多数的吸附过程是可逆的，液相或气相内的分子或原子转移到固相表面，使固相表面的物质浓度增高，这种现象就称为吸附；已被吸附的分子或原子离开固相表面，返回到液相或气相中去，这种现象称为解吸或脱附。在吸附过程中，被吸附到固体表面上的物质称为吸附质，吸附吸附质的固体物质称吸附剂。

33、活性炭是一种由含炭材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔。 活性炭主成分除了碳元素以外还有氧、氮、氢等元素及灰份。常见的活性炭有颗粒状、粉状两种。 活性炭吸附的作用产生于两个方面：一方面是由于活性炭内部分子在各个方面都受着同等大小力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其他分子吸附于其表面上，此过程为物理吸附；另一方面是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此过程为化学吸附。活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。 当活性炭在溶液中吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时，被吸附物质

34、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。活性炭的吸附能力以吸附量q表示。 式中：q活性炭吸附量，即单体重量的吸附剂所吸附的物质量，g/g； V污水体积，L； C0、C分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g/L； X被吸附物质量，g； M活性炭投加量，g；MXMCCVq0在温度一定的条件下，活性炭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： 式中：q活性炭吸附量，g/g； c被吸附物质平衡浓度，g/L k、n与活性炭种类、温度、被吸附物质性质有关的常数。 nCKq1(1)

35、在三个活性炭柱中加入颗粒状活性炭(4mm)。 (2)连接好活性炭吸附实验装置：进水管和一级活性炭吸附柱下端相连，一级出水和二级活性炭吸附柱，二级出水和三级活性炭吸附柱下端相连，三级活性炭吸附柱上端是三级出水。 （3）打开进水泵，调整泵的转速分别为20、40、60。在不同的转速下测定出水流量。（1）绘制标准曲线 分别取进水5、10、20、25、35、50ml放入50ml的比色管中，加水到50ml。设进水浓度为100%，则比色管中浓度依次为10%、20%、40%、50%、70%、100%。以蒸馏水为参比测定吸光度，并绘制百分比浓度吸光度曲线。 （2）水样的测定转速为20时，测定一级出水、二级出水、

36、三级出水的吸光度；转速为40时，测定一级出水、二级出水、三级出水的吸光度；转速为60时，测定一级出水、二级出水、三级出水的吸光度。根据绘制的标准曲线查出在不同的转速下各级出水的百分比浓度。活性炭吸附实验记录表转速进水流量(ml/min)一级出水二级出水三级出水吸光度浓度(%)吸光度浓度(%)吸光度浓度(%)20 40 60 叠氮 化 钠 修 正 法叠氮 化 钠 修 正 法 ： 水样中NO2-N含量0.05mg/L, Fe21mg/L；明矾絮凝修正法明矾絮凝修正法：水样有色或有悬浮物；硫酸铜一氨基磺酸絮凝修正法硫酸铜一氨基磺酸絮凝修正法：含有活性污泥悬浊物的水样； 根据分子氧透过薄根据分子氧透过

37、薄膜的扩散速率来测膜的扩散速率来测定水中溶解氧。方定水中溶解氧。方法简便、快速，干法简便、快速，干扰少，可用于现场扰少，可用于现场测定测定。24OHMnNaOHMnSO22222OHMnOOOHMn水样中加入硫酸锰和碱水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，将低价锰氧化成高价锰，生产四价锰的氢氧化物生产四价锰的氢氧化物沉淀沉淀OHSOMnSOHOHMnO224422324224242SOKIMnSOKISOMn加酸后，氢氧化物沉淀加酸后，氢氧化物沉淀溶解并与碘离子反应而溶解并与碘离子反应而释放出游离碘。释放出游离碘。NaIOSNaIOSNa226422322322222422OSNaIOHMnOO以淀粉作指示剂，用硫以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠滴定释出碘，代硫酸钠滴定释出碘，可以计算溶解氧的含量可以计算溶解氧的含量10010008/,2VMlmgODO硫代硫酸钠不稳定，在放置过硫代硫酸钠不稳定，在放置过程中程中Na2S2O3浓度浓度会发生改变，会发生改变，故每次用时应进行标定，以确故每次用时应进行标定，以确定其当前浓度定其当前浓度。 OHSOKISOCr