环 境 工 程 专 业 实 验 讲 义吉林化工学院环境与生物工程学院环境工程系目 录第一部分水污染控制工程实验实验一、废水中颗粒物的自由沉降1实验二、混凝实验5实验三、压力溶气气浮实验7实验四、曝气设备充氧能力的测定9实验五、活性污泥法处理有机废水12实验六、活性污泥性质的测定14实验七、吸附法处理含酚废水16实验八、废水可生化性实验18实验九、SBR法计算机自动控制系统 21实验十、污泥比阻试验23实验十一、聚醚砜微滤膜动力学参数的测定26实验十二、无机纳滤膜动力学参数的测定29实验十三、超滤中水回用实验32第二部分大气污染控制工程实验实验一、旋风除尘器性能测定34实验二、旋风除尘器对不同颗粒物的去除效率测定38实验三、袋式除尘器性能测定41实验四 利用袋式除尘器测定不同粉尘除尘效率 45实验五、校园锅炉房除尘过程演示49实验六、气态污染物去除效率实验51实 验 守 则1、 生进入实验室做实验以前，必须详细阅读实验讲义，明确为什么要做和如何做此项实验。指导教师在做实验前提问，了解学生的准备情况，检查实验预习报告。2、 生使用贵重仪器之前，必须先熟悉该仪器的性能和操作方法，并得到指导教师的许可，才能动用。3、 玻璃制品必须小心轻拿轻放，以防打碎。4、 祥瓶及试剂瓶应贴好标签，并编号，以防弄错。5、 用化学试剂时必须小心谨慎，从标定好的瓶中取出试剂后不准再倒回。使用强酸强碱应带手套，防护眼镜和围裙。禁止将水倒人强酸中，防止爆炸。6、 生做完实验后，应将所用试剂瓶和设备擦洗干净。并把实验台上、水、电、气开关关上，经指导教师检查后可以离开实验室。7、 爱护实验室的每一件物品，不要随意挪动、挪用，要节约使用药品，如不慎损坏实验室的物品，应向指导教师报告并登记，酌情处理。8、 实验室，不准吸烟，玩闹。60实验一 废水中颗粒物的自由沉降一、实验目的本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉泥量方法，找出去除率与沉速的关系。通过本实验希望达到下述目的：1.初步了解用累计沉泥量方法计算颗粒物杂质去除率的原理和基本实验方法。2.比较该方法与累计曲线(或重深分析曲线)法的共同特点。3.加深理解沉淀的基本概念和颗粒物的沉降规律。二、实验原理若在一水深为B的沉淀柱内进行自由沉淀实验(图1-1)，实验开始时，沉淀时间为零，水样中悬浮物浓度为C0（mg/L），此时沉淀去除率为零，当沉淀时间为t1时，能够从水面到达和通过取样口断面的颗粒沉速为u01=H/t1，而分布在hi高度内沉速小于u01的颗粒也能通过取样口断面，但分布在hi高度以上的沉速小于u01的颗粒又平移到hi高度内，所以在t1时取样所测得的悬浮物中不含有沉速大于、等于u01的颗粒。令t1时取样浓度为C1，得到小于沉速u01的悬浮物浓度为C1。C1/C0是沉速小于u01的悬浮物占所有悬浮物的比例。令C1/C0 =P01，便可依次得到u02，P02，u03，P03，把u0，P0绘成曲线就得到了不同沉速的累积曲线。利用u0与P0的关系曲线可以求出不同临界沉速的总去除率。按照这样的实验方法，取样时应该取到沉淀柱整个断面，否则若只取到靠近取样口周围的部分水样，误差较大，同时绘制的u0与P0的关系曲线应有尽量多的点，无疑这是一种非常麻烦且精度不高的方法。取样口取样口ui hi HH图1-1 累计曲线法自由沉淀示意图图1-2 累积沉泥量法自由沉淀示意图如果把取样口移到底部(图1-2)，直接测定累计沉泥量Wt，则是计算总去除率的较好方法。例如，取t1=10分钟，测得底部累计沉泥量W1，而W1与水祥中悬浮物含量W0之比就是临界沉速为u01=H/t1时的总去除率。这样，这种方法也适用于凝聚沉淀，它避免了重深分析法中比较繁琐的测定，作图，计算等过程。累计沉泥量测定法的具体计算分析如下。假定沉降颗粒具有同一形状和密度，由此得出两个关系式：颗粒沉速us与颗粒重量m的函数关系式：颗粒沉速us与颗粒数目n的函数关系式：式中,是系数,与颗粒形状、密度,水的粘滞性等因素有关,其中大于1。由以上二式可得出水样中原始悬浮物浓度C0（11）水中等于、大于沉速uS，的颗粒浓度为（12）令 ， 则：(13)那么水中所有小于流速uS的颗粒浓度为，则：（14）（15）经过沉淀t时间，沉淀柱内残余的悬浮物含量有多少呢？应首先求出经沉淀t时间，沉淀柱内全部沉淀的颗粒量(即沉泥量)Wt值。设沉淀柱半径为r，高为H，u0=H/t为临界沉速。上式第二项中，（16）因为 ， ，则：（17）式中：沉淀柱中原有悬浮物质量（g）；经过沉淀t时间后沉淀柱中剩余悬浮物质量（g）。剩余悬浮物量与起始悬浮物量之比称为t时间未去除的比例Pt，于是得到：（18）这样，由式（1-5）或（1-8）均可求出A，B值。对于累计沉泥量测定去除率用式（1-8）较为合适。可利用不同的Pt值求出A、B值，也可用式（1-8）变换变量，得：令 ， ， ，即得直线方程y=a+Bx，用一元线性回归做直线后便可求得a、B并求得A值。沉淀柱总去除率计算式为E=1-Pt。1213456三、实验装置与设备(一)、装置图1.高位水箱2.搅拌机3.沉淀柱4.取样5.溢流管6.进水阀门(二)、设备1. 高位水箱、铁管、沉淀柱、橡胶管；2. 电热干燥箱、分析天平、真空抽滤装置；3. 量筒、烧杯、卷尺、定量滤纸。四、实验步骤，本实验采用测定沉淀柱底部不同历时得沉泥量方法，沉泥量累计值也是累计沉淀时间得悬浮物去除率，它与沉淀柱内原水的悬浮物含量之比、就是在累计沉淀时间内悬浮物总去除率。具体步骤如下：1. 在高位水箱中装满配好的水样；2. 开启沉淀柱进水阀门，进水过程中取1O0mL水样抽滤，烘干称重，测定原水中悬物含量，记录；3. 沉淀柱充满水样后，关闭进水阀门即记录沉淀开始时间；4. 经过5、10、20、30、40、50、60分钟分别在锥底取样口取样一次，每次取水样50至100mL，以把底泥全部排出为宜，然后把水样抽滤烘干称重，记录。注意事项，1. 开启底部取样口阀门时，开启度不宜过大，只要能在短时间里把沉泥排出即可；2. 每次取样前测量水面高度H，记入表1-1中；3. 如果原水样悬浮物含量较低时，应把取样时间延长；4. 滤纸须先恒重，水样抽滤烘干后，总重减去纸重即沉泥量。五、实验结果整理1、把实验数据记录填入表1-1；2、根据表1-1实验数据进行整理记算，结果填入表1-2；3、利用表1-2数据和式(1-8)求出沉淀去除率表达式：4、上机计算线性回归方程，y=ax+b求a、b相关系数。沉淀柱内径d=90mm 原水中悬浮物含量C0= mg/L表1-1实验数据记录表序号沉淀时间t（min）沉淀高度H（cm）取样体积V（mL）取样沉泥量（Wt）干重（g）1234567沉淀柱水样体积10升 ；原水样中悬浮物重量（干重）W0= g表1-2 自由沉淀实验计算表序号累计沉淀时间（min）平均沉淀高度H（cm）平均临界沉速（cm/min）累计沉泥量（干重）（g）去除率（%）123六、实验结果讨论1. 累计沉泥量实验方法测得悬浮物去除率有什么问题?如何改进？2. 实验测得去除率E与数学计算比较误差为多少?误差原因何在?3. 累计沉泥量方法与累计曲线法相比有何优缺点?实验二 混 凝 实 验一、实验目的1. 求出混凝过程的最优加药量。2. 求出混凝过程的最优pH值。二、混凝原理混凝过程一般有下面几个作用，双电层压缩、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等。其最后目的是产生一中种结实而又比重大的矾花。这种矾花的产生与下列许多因素有关:(1)原水中悬浮颗粒的种类、粒度和浓度；(2)原水中离子的成分和浓度；(3)混凝剂的种类和用量；(4)混凝过程中的PH值；(5)混凝过程中的水温；(6)混凝过程中各种药剂投入的顺序；(7)混凝过程中搅拌的强度和时间。由于混凝过程的复杂关系，对于某一种水质采用什么混凝剂和加多少药剂，都只能靠实验决定。三、实验设备与材料1. 多联搅拌仪，浊度计，温度计，PH试纸；2. 烧杯，容量瓶，移液管，水桶；3. 废水水样，混凝剂。四、实验步骤实验设备一般利用多联混凝试验搅拌器。搅拌叶片有四组的，也有六组的，但四组更适合于用0.618优选法定加药量，搅拌的叶片一般为6x4厘米，叶片的旋转搅拌速度可以在25160转/分内变化，试验用烧杯装一定容积的水样并将叶片放在水中的适当位置。将时间设定I定为4分钟，时间设定为10分钟。然后按100转/分的转速开始搅拌，搅拌3分钟后，同时向四个烧杯内投入混凝剂，每个杯子内投不同加药量，从投药时算起搅拌一分钟，这是模拟生产过程中的混合过程；自动切换后，将转速调整为20转/分，共搅拌10分钟，这是模拟生产过程中的反应过程。停止搅拌后，把叶片从烧杯内提升出来，让加药搅拌后的水样静止沉淀10分钟。在实验过程要进行必要的水质分析和观察，最后做出每一烧杯的混凝沉淀效果的总评价，得出一个效果最好的加药量。五、0.618法优选加药量及混凝剂的配制按四个烧杯试验，先定出每个烧杯中的加药量:以a、x1、x2、b表示，a和b代表最小和最大的加药量，根据经验先定下来a和b的值大小，按a、b范围把最优加药量包括在内来考虑，加药的效果可以看成是加药量的单峰函数，最优加药量可按0.618的优选法来选择，x1和x2的计算公式如下:x2=a+0618（b-a）x1=a+b-x2一般经验上确定最优加药量在1060mg/L，则:x2=10+0.618(60-10)=40.9mg/Lx1=10+60-40.9=29.1mg/L即取a、x1、x2、b分别为10、30、40、60mg/L。用1%的混凝剂配制成1O、30、40、60mg/L反应浓度的水样，将0.5mL1%的