水污染控制工程實驗簡介

1、水污染控制工程實驗簡介水污染控制工程實驗簡介史少欣 高級實驗師環(huán)境科學與工程實驗中心環(huán)境科學與工程實驗中心水處理實驗室可進行的實驗污水生化處理實驗 充氧曝氣能力實驗 UASB實驗（上流式厭氧生物反應實驗） CASS實驗裝置 (連續(xù)進水周期循環(huán)活性污泥工藝)膜處理技術實驗 超濾實驗 反滲透實驗 電滲析除鹽實驗凈水給水實驗 混凝實驗 澄清實驗 過濾實驗 曝氣設備充氧能力實驗 活性污泥法處理過程中曝氣設備的作用是使氧氣；活性污泥，營養(yǎng)物三者充分混合，使活性污泥處于懸浮狀態(tài)。促使氧氣從氣相轉移到液相，從液相轉移到活性污泥上，保證微生物有足夠的氧氣進行物質代謝。由于氧的供給是保證生化處理過程的正常進行的

2、主要因素。因此，工程設計人員和操作人員常通過實驗來評價曝氣設備的供氧能力和動力效力 曝氣設備型式有多種，可分為二大類： (1)機械葉輪曝氣設備，(2)壓縮空氣曝氣設備。 評價曝氣設備充氧能力的試驗方法有二種： 不穩(wěn)定狀態(tài)下進行試驗，即試驗過程中溶解氧濃度是變化的，由零增到飽和濃度， 穩(wěn)定狀態(tài)下的試驗，即實驗過程水中溶解氧濃度保持不變(本次實驗不作介紹)。 本實驗是在曝氣池試驗模型中，用自來水在不穩(wěn)定狀態(tài)下進行試驗，測定泵型葉輪和鼓風曝氣的充氧能力。 實驗目的了解曝氣設備的類型（葉輪、鼓風）及評價曝氣設備充氧能力的方法（不穩(wěn)定狀況和穩(wěn)定狀況）掌握測定曝氣設備的氧傳遞系數(shù)和充氧能力掌握測定、系數(shù)的

3、方法UASB實驗實驗（上流式厭氧生物反應器處理實驗（上流式厭氧生物反應器處理實驗 ） UASB即即上流式厭氧生物反應器，荷蘭學者Lettinga等人在20世紀70年代初開發(fā)的。 厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機廢水，進水BOD最高濃度可達數(shù)萬mg/l，也可適用于低濃度有機廢水，如城市污水等。 UASB工作原理 UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處

4、理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內，使反應區(qū)內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。 U

5、ASB的主要優(yōu)點是： 1. UASB內污泥濃度高，平均污泥濃度為2040gVSS/1； 2. 有機負荷高，水力停留時間短，采用中溫發(fā)酵時，容積負荷一般為10kgCOD/m3.d左右； 3. 無混合攪拌設備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對下部的污泥層也有一定程度的攪動； 4. 污泥床不填載體，節(jié)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題；5. UASB內設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應區(qū)內，通常可以不設污泥回流設備。 UASB的主要缺點是： 1、進水中懸浮物需要適當控制，不宜過高，一般控制在100mg/l以下； 2、污泥床內有短流現(xiàn)

6、象，影響處理能力； 3、對水質和負荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。CASS實驗裝置實驗裝置 (連續(xù)進水周期循環(huán)活性污泥工藝實驗連續(xù)進水周期循環(huán)活性污泥工藝實驗) 實驗原理 CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是近年來國際公認的處理生活污水及工業(yè)廢水的先進工藝。其基本結構是：在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上，反應池沿池長方向設計為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)，其主反應區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環(huán)運行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時可連續(xù)進水，間斷排水。

7、CASS(周期循環(huán)活性污泥法)是SBR(序批式活性污泥法)的改進型工藝，該工藝采用生物選擇器、潷水器、程序自動控制等先進工藝，該工藝出水水質好，活性污泥沉降性能好。 實驗目的： 了解CASS工藝的主要組成和內在規(guī)律、處理生活污水的效果。研究CASS工藝運行模式及進行周期中曝氣、沉淀、潷水階段的時間分配、水力停留時間等各種運行參數(shù)。本實驗裝置包括：透明有機玻璃CASS反應器、風機、微孔曝氣系統(tǒng)、泵、水箱、潷水器、鐵架、程序控制器等。主體裝置：長960X寬340X高450 CASS池分預反應區(qū)和主反應區(qū)。在預反應區(qū)內，微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基

8、質快速積累過程，這對進水水質、水量、PH和有毒有害物質起到較好的緩沖作用，同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱,CASS法是在間歇式活性污泥法（SBR法）的基礎上演變而來的超濾、反滲透實驗 超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在201000A之間。中空纖維超濾器（膜）具有單位溶器內充填密度高，占地面積小等優(yōu)點。 在超濾過程中，水深液在壓力推動下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的深劑（水）及小分子溶質透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質及溶質集團被截留，隨水流排出，成為深縮液。超濾過程為動態(tài)過濾，分離是

9、在流動狀態(tài)下完成的。溶質僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過清洗可以恢復。 超濾裝置有板式、管式（內壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到最低程度，是超濾技術的重要課題之一。 目前采取的措施有： 提高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質及時由水帶走； 采取物理或化學的洗滌措施。 實驗目的實驗目的了解超濾設備的構造,組成,及實驗方法。了解與熟悉超濾裝置處理水的工藝流程及操作方法。實驗原理實驗原理： 超濾是一種加壓膜分離技術，即在一定的壓力下，使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質

10、不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質得到了部分的純化。 超濾工藝流程圖 超濾根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同，可分為微孔過濾、超濾和反滲透三種。微孔過濾所用的操作壓通常小于4104 Pa，膜的平均孔徑為500埃14微米，用于分離較大的微粒、細菌和污染物等。超濾所用操作壓為4104 Pa7105 Pa，膜的平均孔徑為10-100埃，用于分離大分子溶質。反滲透所用的操作壓比超濾更大，常達到35105 Pa140105 Pa，膜的平均孔徑最小，一般為10埃以下，用于分離小分子溶質，如海水脫鹽，制高純水等。 優(yōu)缺點： 超濾技術的優(yōu)點是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學試劑，尤其是超濾技

11、術的實驗條件溫和，與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒有相的變化，而且不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術中，超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制劑。對于蛋白質溶液，一般只能得到1050的濃度。 澄清澄清-過濾（砂濾）實驗過濾（砂濾）實驗 一實驗目的一實驗目的 1熟悉濾池實驗設備與實驗方法； 2熟悉逆向流斜管沉淀實驗設備和澄清方法； 3觀察澄清池中水和泥的運動狀況，加強了解淺層沉淀原理和特點； 4觀察濾池反沖洗、濾料膨脹與水力篩分現(xiàn)象； 5觀察濾料層的水頭損失與工作時間的關系，了解過濾效果濾層頂部完成。

12、二實驗步驟二實驗步驟 熟悉過濾實驗設備的管路系統(tǒng)，了解進水閥、出水閥及轉子流量計的位置； 用自來水對砂濾層進行反沖洗，計量一定膨脹率（10%、30%）時的流量，并測水溫，見下圖： 二實驗設備二實驗設備 關閉反沖流量計閥和總進水閥，打開濾池出水閥，使液面下降到砂層上方約20-30cm處，關閉出濾池水閥。 開啟水箱水泵，進行攪拌，并根據(jù)混凝實驗確定的最佳投藥量，投加混凝劑；開啟通向澄清池的開關及流量計閥，關閉水箱進水閥，使投加藥劑的渾水通入澄清池。見下圖 調節(jié)過濾澄清流量計閥，控制渾水在斜管中的上升速度在1、2、3mm/秒（開始實驗時可用低限），待水位到溢流高度，即可打開濾池出水閥；調節(jié)濾池出水閥2，控制過濾速度，使濾池進水水位恒定，記錄開始過濾時各測壓管的水位高度；每隔20min測進、出水水量