水污染控制工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、水污染控制工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書單 位： 地理與環(huán)境學(xué)院 適用專業(yè)：環(huán)境工程 指導(dǎo)教師：XXX目 錄實(shí)驗(yàn)一 顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)二 水污染處理設(shè)備及工藝演示實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)三 混凝實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)四 活性污泥性質(zhì)的測定6實(shí)驗(yàn)五水中氨氮的測定驗(yàn)7實(shí)驗(yàn)六 離子交換實(shí)驗(yàn)9實(shí)驗(yàn)七 加壓溶氣氣浮實(shí)驗(yàn) 10實(shí)驗(yàn)八 曝氣設(shè)備充氧能力的測定實(shí)驗(yàn)11實(shí)驗(yàn)一 顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對自由沉淀、基本概念以及沉淀規(guī)律的理解。掌握顆粒自由沉淀實(shí)驗(yàn)的方法，并能對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、計(jì)算和繪制顆粒自由沉淀曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理 沉淀是指從液體中借重力作用去除固體顆粒的一種過程。根據(jù)液體中固體物質(zhì)的濃度和性質(zhì)，可將沉淀過程分為自由

2、沉淀、絮凝沉淀、成層沉淀和壓縮沉淀等四類。當(dāng)廢水中的懸浮物濃度不高時(shí)，在靜沉過程中顆粒之間互不干擾、碰撞，呈單顆粒狀態(tài)下沉，這種沉淀屬于自由沉淀。 自由沉淀時(shí)顆粒是等速下沉，下沉速度與沉淀的高度無關(guān)，因而自由沉淀可在一般的沉淀柱內(nèi)進(jìn)行。為使沉淀顆粒不受器壁的干擾，沉淀柱的直徑一般應(yīng)不小于100mm。 如果沉淀柱的有效水深為H，如圖1-1所示，通過不同的沉淀時(shí)間t，可求得不同的沉速u，u=H/t。如沉淀時(shí)間為t，相應(yīng)的沉速為u0，則顆粒的去除率由兩部分構(gòu)成：沉速uu0顆粒能全部去除，去除率為E1；所有沉速小于u0的顆粒能部分去除，去除率為E2，則E=E1+E2。設(shè)所有沉速小于u0的顆粒占總顆粒數(shù)

3、的百分?jǐn)?shù)為P0，其中某一種沉速為ui的顆粒的去除百分?jǐn)?shù)為ux/u0，則所有沉速小于u0的顆粒ui的去除百分?jǐn)?shù)即E2= ò沉速uu0顆粒所占的百分?jǐn)?shù)為1P0，E1=1P0，則總?cè)コ剩旱了傩∮趗0的顆粒占總顆粒數(shù)的百分?jǐn)?shù)P0不易統(tǒng)計(jì)，故E2較難計(jì)算。實(shí)驗(yàn)中可按以下方法進(jìn)行去除率的計(jì)算。經(jīng)研究，可以從有效水深內(nèi)的上、中、下部取相同數(shù)量的水樣混勻后求出有效水深內(nèi)（污泥層以上）的平均懸浮物濃度?；蛘撸瑸榱撕喕?，可以假定懸浮物濃度沿深度呈直線變化，這樣，將取樣口設(shè)在沉淀柱中部0.5H處，則該處水樣的懸浮物濃度可近似地代表整個(gè)有效水深內(nèi)的平均濃度，據(jù)此計(jì)算出沉淀時(shí)間為t時(shí)的沉淀效率。在不同的沉

4、淀時(shí)間t1、t2、分別從中部取樣，測出其懸浮物濃度C1、C2，并量出水深的變化H、H1（如沉淀柱直徑足夠大，則水深變化可忽略不計(jì)），可計(jì)算出u1、u2、（等于H/t1、H1/t2），根據(jù)所測數(shù)據(jù)可繪制出時(shí)間沉淀效率（tE）曲線、顆粒沉速沉淀效率（uE）曲線。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器 1. 沉淀實(shí)驗(yàn)筒：直徑100mm，工作有效水深(由溢出口下緣到筒底的距離)1800mm。 2. 濁度儀； 3. 秒表。 四、實(shí)驗(yàn)材料 高嶺粘土配水。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1、稱取一定量的高嶺土，加入沉淀實(shí)驗(yàn)筒中，高嶺土配制濃度為100mg/L； 2、充氣攪拌約5min，使水樣中懸浮物分布均勻； 3、 靜置觀察沉淀現(xiàn)象； 4、

5、 分別在沉降0、10、20、30、45、60、90min后，從實(shí)驗(yàn)筒中部H/2取樣口取樣，每次約100mL左右(準(zhǔn)確記下水樣體積)。取水樣前要先排出取樣管中的積水約10mL左右； 5、 測定水樣中懸浮物濃度，以mg/L計(jì)。測定每一沉淀時(shí)間的水樣的懸浮物濃度方法如下：首先調(diào)烘箱至105±1，疊好濾紙放入稱量瓶，打開蓋子，將其放入105烘箱中至恒重，稱取重量，然后將恒重好的濾紙取出放在玻璃漏斗中，過濾水樣，并用蒸餾水沖凈，使濾紙上得到全部懸浮性固體。最后將帶有濾渣的濾紙移入稱量瓶中，稱其懸浮物的重量（還要重復(fù)烘干至恒重的過程）6、計(jì)算不同沉淀時(shí)間t時(shí)水樣中的懸浮物濃度C、沉淀效率E以及相

6、應(yīng)的顆粒沉降速度u，畫出Et和Eu的關(guān)系曲線。 六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析 1填寫實(shí)驗(yàn)記錄表1-1七、思考題 1. 簡述靜置沉降實(shí)驗(yàn)的意義。 2. 簡述活性污泥處理系統(tǒng)中初沉池、二沉池、污泥濃縮池的作用和停留時(shí)間。實(shí)驗(yàn)二 水污染處理設(shè)備及工藝演示實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過對各種水處理模型的觀察，加深對給水、排水工藝中各種處理構(gòu)筑物的認(rèn)識； 2、通過對各種水處理模型模擬運(yùn)行情況的觀察，加深對各種水處理工藝及設(shè)備、構(gòu)筑物運(yùn)行情況的學(xué)習(xí)。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1、模擬濾池實(shí)際運(yùn)行情況； 2、模擬沉淀池實(shí)際運(yùn)行情況； 3、模擬氣浮池實(shí)際運(yùn)行情況。 三、實(shí)驗(yàn)裝置及儀器 1、濾池模型3套 2、沉淀池模型2套 3、氣

7、浮池模型1套 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、觀察各類模型的結(jié)構(gòu)及工藝特征； 2、實(shí)際運(yùn)行各類模型，連續(xù)進(jìn)出水，觀察其運(yùn)行情況及工作原理。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、任選兩種水處理模型，繪制模型工藝詳圖； 2、用文字描述所繪兩種水處理模型的工作、運(yùn)行情況； 3、對比模型與相關(guān)教材中所述的實(shí)際構(gòu)筑物的異同點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)三 混凝實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過實(shí)驗(yàn)觀察混凝現(xiàn)象，加深對混凝理論的理解； 2、學(xué)會選擇和確定最佳混凝工藝條件的基本方法； 3、測定計(jì)算反應(yīng)過程的G值和GT值，是否在適宜的范圍內(nèi)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （1）最佳投藥量的確定；（2）最佳pH的確定。 三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料 1 無級調(diào)速六聯(lián)攪拌機(jī)1臺。 2 P

8、H酸度劑1臺。 3 光電濁度計(jì)1臺。 4 溫度計(jì)1支，秒表1塊。 5 1000ml燒杯6個(gè)。 6 1ml、2ml、5ml、10ml移液管各一支。 7 200ml燒杯1個(gè)，吸耳球等。 8 1%FeCl3溶液500 ml。 9 實(shí)驗(yàn)用原水。 10 注射針筒。 11 鹽酸10%，NaOH溶液10%溶液500 ml各1瓶。 四、實(shí)驗(yàn)原理天然水體中膠體顆粒，是使水產(chǎn)生渾濁的一個(gè)重要原因，膠體顆?？孔匀怀恋硎遣荒艹サ摹Ｒ?yàn)樗心z體顆粒微小、主要是帶負(fù)電的粘土顆粒，膠粒間存在著靜電斥力、膠粒的布朗運(yùn)動、膠粒表面的水化作用，使膠粒具有分散穩(wěn)定性，三者中以靜電斥力影響最大。因此可在廢水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑來破壞

9、膠體的穩(wěn)定性，并提供膠粒碰撞的動能，使廢水中的膠體和細(xì)小懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體，再加以分離除去。 投加混凝劑的多少，直接影響混凝效果。投加量不足不可能有很好的混凝效果。同樣，如果投加的混凝劑過多也未必能得到好的混凝效果。水質(zhì)是千變?nèi)f化的，最佳的投藥量各不相同，必須通過實(shí)驗(yàn)方可確定。 12 在水中投加混凝劑如A12(S04)3、FeCl3后，生成的A1()Fe()化合物對膠體的脫穩(wěn)效果不僅受投加的劑量、水中膠體顆粒的濃度影響，還受水的pH值影響。如果pH值過低(小于4)，則混凝劑水解受到限制，其化合物中很少有高分子物質(zhì)存在，絮凝作用較差。如果pH值過高(大于9-10)，它們就會出現(xiàn)溶解

10、現(xiàn)象，生成帶負(fù)電荷的絡(luò)合離子，也不能極好發(fā)揮絮凝作用。 投加了混凝劑的水中，膠體顆粒脫穩(wěn)后相互聚結(jié)，逐漸變成大的絮凝體，這時(shí)，水流速度梯度G值的大小起著主要的作用。五、實(shí)驗(yàn)步驟 1、最佳投藥量實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 測定原水的濁度、PH值和水溫。 (2) 確定形成礬花所用的最小混凝劑量。方法是通過慢速攪拌燒杯中200mI原水，并每次增 加0.5ml混凝劑投加量，直至出現(xiàn)礬花為止。這時(shí)的混凝劑量作為形成礬花的最小投加量。 (3) 確定實(shí)驗(yàn)時(shí)的混凝劑投加量根據(jù)步驟3得出的形成礬花最小混凝劑投加量，取其1/4 作為1號燒杯的混凝劑投加量，取其2倍作為6號燒杯的混凝劑投加量，用依次增加混凝劑投加量相等的方法

11、求出2-6號燒杯混凝劑投加量、把混凝劑分別加入1-6號燒杯中。 (4) 啟動攪拌機(jī)、快速攪拌半分鐘、轉(zhuǎn)速約300r/min,中速攪拌5分鐘，轉(zhuǎn)速約100r/min；慢 速攪拌10分鐘、轉(zhuǎn)速約50r/min (5) 關(guān)閉攪拌機(jī)、靜止沉淀l0分鐘，用50m1注射針簡抽出燒杯中的上清液(共抽三次約放 入200mI燒杯，立即用濁度儀測定濁度) 22、最佳pH值實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 取6個(gè)1000m1燒杯分別注入1000ml原水，置于實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)平臺上。 (2) 確定原水特征，測定原水渾濁度、pH值、溫度。本實(shí)驗(yàn)所用原水和最佳投藥量實(shí)驗(yàn)相 同(3) 調(diào)整原水pH值：用移液計(jì)依次向1號、2號、3號、4號裝有水樣

12、的燒杯中分別加入2.5、 1.5、1.2、0.7m1 10濃度的鹽酸。向6號裝有水樣的燒杯中分別加入0.2m1 10濃度的氫氧比鈉。 (4) 啟動攪拌機(jī)，快速攪拌半分鐘，轉(zhuǎn)速約300r/min,隨后從各燒杯中分別取出50m1水樣放入三角燒杯、用pH僅測定各水樣pH值。 (5) 用移液管向各燒杯中加入相同劑量的混凝劑。(投加劑量按照最佳投藥量實(shí)驗(yàn)中得出的最 佳投藥量而確定)。 (6) 啟動攪拌機(jī)，快速攪拌半分鐘，轉(zhuǎn)速約300r/min，中速攪拌5分鐘，轉(zhuǎn)速約100r/min，慢速攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速約50r/min。 (7) 關(guān)閉攪拌機(jī)，靜置10分鐘，用50m1注射針筒抽出燒杯中的上清液(共抽三次

13、約100m1) 放入200m1燒杯中，立即用濁度儀測定濁度。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析繪制圖1（混凝劑加藥量為橫坐標(biāo)，沉淀水濁度為縱坐標(biāo)）和圖2（水樣pH為橫坐標(biāo)，沉淀水濁度為縱坐標(biāo)）。討論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中提出的思考題，寫出心得與體會。 表3-1 最佳投藥量實(shí)驗(yàn)記錄七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1在最佳投藥量、最佳pH值實(shí)驗(yàn)中，向各燒杯投加藥劑時(shí)希望同時(shí)投加避免因時(shí)間間隔較長各水樣加藥后反應(yīng)時(shí)間長短相差太大，混凝效果懸殊。 2在最佳pH實(shí)驗(yàn)中，用來測定pH的水樣，仍倒入原燒杯中。 3在測定水的濁度、用注射針筒抽吸上清液時(shí)，不要擾動底部沉淀物。八、 思考題 1、混凝對水力條件有何要求？ 2、 簡述混凝機(jī)理。 3、簡述高分子

14、混凝劑的作用。 4、為什么最大加藥量時(shí)，混凝效果并不是最好？過量的混凝劑可以使混凝效果更好嗎？表3-2 最佳pH值實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)四 活性污泥性質(zhì)的測定活性污泥是活性污泥法中最重要的組成部分之一，活性污泥的質(zhì)量直接影響處理效果。故活性污泥的一些性質(zhì)是要經(jīng)常進(jìn)行測定的。同時(shí)，通過活性污泥的某些性質(zhì)的變化可以指導(dǎo)活性污泥法的運(yùn)行。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、加深對活性污泥的理解。 2、掌握幾種污泥性質(zhì)的測定方法。 二、實(shí)驗(yàn)原理 活性污泥是人工培養(yǎng)的生物絮凝體，它是由好氧和兼氧微生物及其吸附的有機(jī)物和無機(jī)物組成的?；钚晕勰嗑哂形胶头纸鈴U水中有機(jī)物的能力，顯示出生物化學(xué)活性。在活性污泥法處理系統(tǒng)的運(yùn)行和管理中，

15、除用顯微鏡觀察外，SV、MLSS、MLVSS、SVI等指標(biāo)是經(jīng)常要進(jìn)行測定的。這些指標(biāo)反映了污泥的活性，它們與剩余污泥排放量及處理效果等都有密切關(guān)系。 三、主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品 1. 高溫爐； 2. 過濾裝置； 3. 分析天平； 4. 100mL量筒、500mL燒杯、玻璃棒等若干個(gè)； 5. 烘箱 四. 實(shí)驗(yàn)步驟 1污泥沉降比SV（%）：曝氣池中的混合液在沉降柱內(nèi)靜置30分鐘后所形成的沉淀污泥容積占原混合液容積的百分比，稱污泥沉降比。根據(jù)污泥沉降比可用于控制剩余污泥的排放，還可及早發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異常現(xiàn)象。對于城市污水，SV常在1530左右。實(shí)驗(yàn)時(shí)取100mL混合液置于100mL量筒中，靜置30mi

16、n后，觀察沉降的污泥占整個(gè)混合液的比例，記下結(jié)果（表6-1）。 2污泥濃度（MLSS）：又稱混合液懸浮固體濃度，即在單位容積混合液中所有活性污泥固體物質(zhì)的總質(zhì)量（干重）g/L或mg/L。 測定方法： （1）將濾紙放在105烘箱內(nèi)干燥至恒重，稱量并記錄（W1）（表4-1）。 （2）將測定沉降比的100mL量筒內(nèi)的污泥進(jìn)行過濾（用水沖凈量筒，并將沖洗水也倒入漏斗進(jìn)行過濾），將載有污泥的濾紙放入105烘箱內(nèi)烘干恒重，稱量并記錄（W2）。（3）計(jì)算：污泥濃度MLSS（g/L）=（W2W1）×10。3污泥指數(shù)（SVI）：污泥指數(shù)全稱為“污泥容積指數(shù)”，指曝氣池混合液經(jīng)30min靜沉后，1g干污

17、泥所形成的沉淀污泥所占的容積。計(jì)算式如下：SVI值反應(yīng)出活性污泥的凝聚沉淀性能，一般城市污水的SVI值介于50150之間。SVI值過低說明泥粒細(xì)小，無機(jī)物含量高，缺乏活性；SVI值過高，說明污泥沉降性能不好，可能已產(chǎn)生膨脹。不同廢水水質(zhì)SVI值不同，若廢水中溶解性有機(jī)物含量高，正常的SVI值可能偏高；若廢水中無機(jī)物含量高，正常的SVI值可能偏低。五. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 表4-1 活性污泥性能測定表 六、思考題 1. 活性污泥去除有機(jī)物的過程大致分為哪兩個(gè)階段？每個(gè)階段有何特征？ 2. 活性污泥沉降性能測定的意義是什么？ 3. 活性污泥微生物增長分為哪幾個(gè)階段？對指導(dǎo)活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行有何意義？實(shí)驗(yàn)

18、五 納氏試劑光度法測定氨氮 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 了解水中氨氮的測定意義。 2 掌握水中氨氮的測定方法和原理。 二、實(shí)驗(yàn)原理 氮是蛋白質(zhì)、核酸、酶、維生素等有機(jī)物中的重要組分。純凈天然水體中的含氮物質(zhì)是很少的，水體中含氮物質(zhì)的主要來源是生活污水和某些工業(yè)廢水。當(dāng)含氮有機(jī)物進(jìn)入水體后，由于微生物和氧的作用，可以逐步分解或氧化為無機(jī)氨（NH3）、銨（NH4+）、亞硝酸鹽（NO2-）和最終產(chǎn)物（NO3-）。 氨和銨中的氮稱為氨氮（Ammonia nitrogen 簡稱NH3-N）。水中氨氮的含量在一定程度上反映了含氮有機(jī)物的污染情況。在污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）和地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB

19、3838-2002）中，氨氮都是重要的監(jiān)測指標(biāo)。以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長420 nm處測量吸光度。干擾及消除 ： 脂肪胺、芳香胺、醛類、丙酮、醇類和有機(jī)氯胺類等有機(jī)化合物，以及鐵、錳、鎂和硫等無機(jī)離子，因產(chǎn)生異色或混濁而引起干擾，水中顏色或混濁亦影響比色。為此，須經(jīng)過絮凝沉淀過濾或蒸餾預(yù)處理，易揮發(fā)的還原性干擾物質(zhì)，還可在酸性條件下加熱以除去。對金屬離子的干擾，可加入適量的掩蔽劑加以消除。 本法最低檢出濃度為0.025mg/L（光度法），測定上限為2 mg/L。采用目視比色法，最低檢出濃度為0.02 mg/L

20、。水樣作適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，本法可適用于地表水、地下水、工業(yè)廢水和生活污水中氨氮的測定。 三、儀器 與設(shè)備 1. 分光光度計(jì) 2. pH計(jì)。 3試劑配制試劑用水均應(yīng)為無氨水。 1）納氏試劑：可選擇下列一種方法制備。 稱取20g碘化鉀溶于約100ml水中，邊攪拌邊分次少量加入二氯化汞（HgCl2）結(jié)晶粉末（約10g），至出現(xiàn)朱紅色沉淀不易溶解時(shí)，改為滴加飽和二氯化汞溶液，并充分?jǐn)嚢瑁?dāng)出現(xiàn)微量朱紅色沉淀不易溶解時(shí)，停止滴加氯化汞溶液。 另稱取60g氫氧化鉀溶于水，并稀釋至250ml，充分冷卻至室溫后，將上述溶液在攪拌下，徐徐注入氫氧化鉀溶液中，用水稀釋至400ml，混勻。靜置過夜。將上清液移入聚乙烯

21、瓶中，密塞保存。 稱取16 g氫氧化鈉，溶于50ml水中，充分冷卻至室溫。另稱取7g碘化鉀和10g碘化汞（HgI2）溶于水，然后將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中，用水稀釋至100ml，貯于聚乙烯瓶中，密塞保存。2）酒石酸鉀鈉溶液：稱取50g酒石酸鉀鈉(KNaC4H4O6·4H2O)溶于100ml 水中，加熱煮沸以除去氨，放冷，定容至100ml。 干燥過的優(yōu)級純氯化銨(NH4Cl) 溶于水中，移入1000 ml容量瓶中，稀釋至標(biāo)線。此溶液每毫升含1.0mg氨氮。 4）按標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：移取5.00ml銨標(biāo)準(zhǔn)貯備液于500ml容量瓶中，用水 稀釋至標(biāo)線。此溶液每毫升含0.010 mg

22、氨氮。 四、步驟 （1） 校準(zhǔn)曲線的繪制 吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00ml銨標(biāo)準(zhǔn)使用液于50ml比色管中，加水至標(biāo)線，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液，混勻。加1.5ml納氏試劑，混勻。放置10min后，在波長420nm處，用光程20mm比色皿，以水為參比，測量吸光度。 由測得的吸光度，減去零濃度空白的吸光度后，得到校正吸光度，繪制以氨氮含量對校正吸光度的校準(zhǔn)曲線。 （2） 水樣的測定 分取適量經(jīng)絮凝沉淀預(yù)處理后的水樣（使氨氮含量不超過0.1mg），加入50ml比色管中，稀釋至標(biāo)線，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液。以下同校準(zhǔn)曲線的繪制。 分取適量經(jīng)蒸餾處理后的餾出

23、液，加入50ml比色管中，加一定量1mol/L氫氧化鈉溶液以中和硼酸，稀釋至標(biāo)線。加1.5ml納氏試劑，混勻。放置10min后，同校準(zhǔn)曲線步驟測量吸光度。 （3） 空白實(shí)驗(yàn) 以無氨水代替水樣，做全程序空白實(shí)驗(yàn)。 五、 計(jì)算 由水樣測得的吸光度減去空白試驗(yàn)的吸光度后，從校準(zhǔn)曲線上查得氨氮含量（mg）。 氨氮（N， mg/L）(m/v ) *1000 式中：m由校準(zhǔn)曲線查得的氨氮量（mg）; v水樣體積（ml）。 六、注意事項(xiàng) 納氏試劑碘化汞與碘化鉀的比例，對顯色反應(yīng)的靈敏度有較大影響。靜置后生成的沉淀應(yīng)除去。 濾紙中常含痕量銨鹽，使用時(shí)注意用無氨水洗滌。所用玻璃器皿應(yīng)避免實(shí)驗(yàn)室空氣中氨的玷污。實(shí)

24、驗(yàn)六 離子交換軟化實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1） 加深對離子交換樹脂交換容量的理解（2） 掌握測定離子交換樹脂交換容量的方法（3） 掌握離子交換柱的運(yùn)行過程二、實(shí)驗(yàn)原理 交換容量是交換樹脂最重要的性能，它定量地表示數(shù)值交換能力的大小，樹脂交換容量在理論上可以從樹脂單元結(jié)構(gòu)粗略地計(jì)算出來。三、儀器 與設(shè)備 儀器： 分析天平 烘箱 干燥器 250ml三角燒瓶(2個(gè))10ml移液管(2支) 堿式滴定管 離子交換軟化裝置 離子除鹽裝置 50ml量筒（2個(gè)） 燒杯藥品：陽離子交換樹脂 1mol/LHCl(1000ml) 1mol/LNNaCl(1000ml) 1%的酚酞乙醇四、步驟 1. 陽離子交換樹脂的預(yù)處

25、理：取樣品約10g用1mol/L鹽酸及1mol/L NaOH輪流浸泡，即按酸-堿-酸-堿-酸的順序浸泡5次，每次2 h，浸泡體積約為樹脂體積的23倍，在酸堿互換時(shí)應(yīng)用200ml無離子水進(jìn)行洗滌，5次浸泡結(jié)束用無離子水洗滌至溶液呈中性。2. 測陽離子交換樹脂的交換樹脂固體含量（%）：稱取雙份1.0000 g的樣品，將其中一份放入1051100C的烘箱中約2h，烘干至恒重后放入氯化鈣干燥器中冷卻至室溫，稱重，記錄干燥后的樹脂質(zhì)量 固體含量=干燥后的樹脂質(zhì)量 100/樣品質(zhì)量3. 陽離子交換樹脂交換容量的測定，將一份1.0000 g的樣品置于250mLmol/LNaCl溶液搖動5min，放置2h后加

26、入1%mol/LNaOH溶液進(jìn)行滴定，至呈微紅色15s不退，即為終點(diǎn)，記錄NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度及用量。表6-1 陽離子交換樹脂交換容量測定記錄濕樹脂樣品質(zhì)量W/g干燥后的樹脂質(zhì)量W1/g樹脂固體含量%NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度NaOH標(biāo)液的用量V/mL交換容量（mmol/g）五、 計(jì)算 1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定數(shù)據(jù)計(jì)算樹脂固體含量2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定數(shù)據(jù)計(jì)算樹脂交換容量六、思考題NaOH滴定？2.影響再生劑用量的因素有哪些，再生液的濃度過高或過低有何不利mmol，影響出水硬度的因素有哪些？實(shí)驗(yàn)七加壓溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握氣浮靜水方法的原理。2了解氣浮工藝流程及運(yùn)行操作二、實(shí)驗(yàn)原理氣

27、浮法是固液或液液分離的一種方法。它是通過某種方式產(chǎn)生大量的微氣泡，使其與廢水中密度接近于水的固體或液體微粒粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下，上浮至水面，進(jìn)行固液或液液分離。氣浮法按水中氣泡產(chǎn)生的方法可分為布?xì)鈿飧》?、溶氣氣浮法和電解氣浮法?種。由于布?xì)鈿飧》ㄒ话銡馀菡?jīng)較大，氣浮效果較差，而電解氣浮直徑雖不大但耗電較大，因此在目前應(yīng)用氣浮法的工程中，溶氣氣浮法最多。根據(jù)氣泡析出時(shí)所處壓力不同，溶氣氣浮又可分為：加壓溶氣氣浮和容器真空氣浮2種類型。前者，空氣在加壓條件下溶于水中，再使壓力降至常壓，把溶解的過飽和空氣以微氣泡的形式釋放出來；后置是空氣在常壓或加壓條件下溶入水中，而在負(fù)

28、壓條件下析出。加壓溶氣氣浮是國內(nèi)外最常用的一種氣浮方法，是含乳化油廢水的處理不可缺少的工藝之一。加壓溶氣氣浮工藝由空氣飽和設(shè)備、空氣釋放設(shè)備和起伏池等組成。其基本工藝流程有全溶氣流程、部分溶氣流程和回流加壓溶氣流程3種，如圖422，圖423和圖424所示。三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備所需實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備如下：（1）加壓溶氣氣浮池模型一套，見圖425；（2）空壓機(jī)；（3）加壓泵；（4）流量計(jì)；（5）止回閥、減壓閥；（6）水箱；（7）混凝劑；（8）分析廢水出水的各種儀器；（9）化學(xué)藥品。四、 實(shí)驗(yàn)步驟具體實(shí)驗(yàn)步驟如下；1首先檢查氣浮實(shí)驗(yàn)裝置各部分是否正確連接。2往回流加壓水箱與其父池中注水，至有效水深的90%

29、高度。3將含乳化油或其他懸浮物的廢水加到廢水配水相中，并投等混凝劑后攪拌混合，投加量為5060mg/L.4先開動空壓機(jī)加壓，必須加壓至3kg/cm2左右，最好不低于33kg/cm2。5開啟加壓水泵，此時(shí)加壓水量按24/min控制。6待氣罐中的水位升至一定高度，緩慢地打開溶氣罐底部的閘閥，其流量與加壓水量相同，為24L/min左右。7經(jīng)加壓溶氣的水再氣浮池中釋放并形成大量微小氣泡時(shí)，再打開原廢水配水箱、廢水進(jìn)水量可按46L/min控制。8開啟空壓機(jī)加壓至3kg/cm2（并開啟加壓水泵）后，其空氣質(zhì)量可先按0.10.2L/min控制，但考慮到加壓溶氣罐及管道中難于避免的漏氣，其空氣量可按水面在容器

30、罐內(nèi)的中間部位控制即可。多余的空氣可以通過其頂部的排氣閥排除。9出水可以排至下水道，也可回流至回流加壓水箱。10測定原廢水與處理水的水質(zhì)變化。也可以多次改變進(jìn)水量、空氣在溶氣罐內(nèi)的壓力、加壓水量等，測定分析原廢水與處理水的水質(zhì)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析的具體內(nèi)容應(yīng)包括：1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備尺寸與有效容積，以及水和空氣的流量，分別計(jì)算溶氣時(shí)間、氣浮時(shí)間、汽水比等參數(shù)。2、觀察實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行是否正常，氣浮池內(nèi)的氣泡是否很微小。若不正常，是什么原因？如何解決？3、計(jì)算不同運(yùn)行條件下，廢水中污染物（也可以用懸浮物來表示）的去除率，以其去除率為縱坐標(biāo)，以某一運(yùn)行參數(shù)（如溶氣罐的壓力、進(jìn)水流量及氣浮時(shí)間

31、等）為橫坐標(biāo)，畫出污染物去除率與某運(yùn)行參數(shù)之間的定量關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)八 曝氣設(shè)備充氧能力的測定實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕钚晕勰喾ㄌ幚磉^程中曝氣設(shè)備的作用是使空氣、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，促使氧氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相，從液相轉(zhuǎn)移到活性污泥上，保證微生物有足夠的氧對有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解。由于氧的供給是保證生化處理過程正常進(jìn)行的主要因素之一，因而需通過實(shí)驗(yàn)測定氧的總傳遞系數(shù)KLa,評價(jià)曝氣設(shè)備的供氧能力和動力效率，為合理的選擇曝氣設(shè)備提供理論依據(jù)。通過本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到以下目的：1、加深理解曝氣充氧機(jī)理及影響因素；2、掌握測定曝氣設(shè)備的氧總傳遞系數(shù)和充氧能力的方法；3、了解各種測試方

32、法和數(shù)據(jù)整理的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理所謂曝氣就是人為的通過一些設(shè)備，加速向水中傳遞氧的一種過程?，F(xiàn)行通過曝氣方法主要有三種，即鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣、鼓風(fēng)機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣是將由鼓風(fēng)機(jī)送出的壓縮空氣通過管道系統(tǒng)送到安裝在曝氣池池底的空氣擴(kuò)散裝置（曝氣器），然后以微小氣泡的形式逸出，在上升的過程中與混合液接觸、擴(kuò)散，使氣泡中氧轉(zhuǎn)移到混合液中支。機(jī)械曝氣則是利用安裝在水面的葉輪的高速轉(zhuǎn)動，劇烈攪動水面，產(chǎn)生水躍，使液面與空氣接觸的表面不斷更新，使空氣中的氧轉(zhuǎn)移到混合液中去。曝氣的機(jī)理可用若干傳質(zhì)理論來加以解釋，但水處理界比較公認(rèn)的是劉易斯（Lewis）于懷特曼（Whitman）創(chuàng)建的雙膜理論。雙膜理論是基

33、于在氣液兩相界面存在著兩層膜（氣膜和液膜）的物理模型。它的內(nèi)容是：在氣液兩相接觸界面兩側(cè)存在著氣膜和液膜，它們處于層流狀態(tài)，氣體分子從氣相主體以分子擴(kuò)散的方式經(jīng)過氣膜和液膜進(jìn)入液相主題，氧轉(zhuǎn)移的動力為氣膜中的氧分壓梯度和液膜中的氧的濃度梯度，傳遞的阻力存在于氣膜和液膜中，而且主要存在于液膜中。如圖所示：雙膜理論模型影響氧轉(zhuǎn)移的因素主要有溫度、污水性質(zhì)、氧分壓、水的紊流成都、氣液之間接觸時(shí)間和面積等。氧轉(zhuǎn)移的基本方程式為式中 液相主體中氧轉(zhuǎn)移速度mg/(l·min)Cs液膜處報(bào)和溶解氧濃度（mg/L）C液相主體中溶解氧濃度（mg/L）KLa為氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)DL氧分子在液膜中的擴(kuò)散系數(shù)A氣

34、液兩相接觸界面面積（m2）Xf液膜厚度（m）V曝氣液體容積（L） 由于液膜厚度Xf 及兩相接觸界面面積很難確定，因而用氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa值代替。KLa值與溫度、水紊動性、氣液接觸面面積等有關(guān)。它指的是在單位傳質(zhì)動力下，單位時(shí)間內(nèi)向單位曝氣液體中充氧量，它是反映氧轉(zhuǎn)移速度的重要指標(biāo)。式中： KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，l/min； t 、t0曝氣時(shí)間，min； 0 曝氣開始時(shí)燒杯內(nèi)溶解氧濃度（ t0=0時(shí)，C0=？mg/L），mg/L； s 燒杯內(nèi)溶液飽和溶解氧值，mg/L；t 曝氣某時(shí)刻 t 時(shí)，燒杯內(nèi)溶液溶解氧濃度，mg/L評價(jià)曝氣設(shè)備充氧能力的方法有兩種：不穩(wěn)定狀態(tài)下的曝氣試驗(yàn)，即試驗(yàn)過程中溶解氧

35、濃度是變化的，由零增加到飽和濃度；穩(wěn)定狀態(tài)下的試驗(yàn),即試驗(yàn)過程中溶解氧濃度保持不變。本實(shí)驗(yàn)僅進(jìn)行在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的清水和污水在不穩(wěn)定狀態(tài)下的曝氣試驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、實(shí)驗(yàn)裝置如圖2、卷尺3、溶解氧測定儀4、燒杯（100mL）配玻棒5、計(jì)時(shí)表6、無水亞硫酸鈉7、催化劑：氯化鈷8、電子天平四、步驟1、向模型曝氣池注入自來水至曝氣葉輪表面稍高處，用卷尺測出模型曝氣池內(nèi)水的高度H（m）和模型曝氣池的直徑D（m），進(jìn)而計(jì)算出模型曝氣池的容積（V，m3或L）。注意：注水時(shí)水的流速不能過大，應(yīng)避免模型曝氣池中注入的原水含有氣泡。2、認(rèn)真預(yù)習(xí)溶氧儀的使用方法，用膠帶將極化校正過的溶氧儀探頭捆綁在大玻棒上，并將探頭伸入水下1/2處。注意：在實(shí)驗(yàn)過程中，探頭伸入水下的深度應(yīng)盡量保持一致，并要避免溶氧儀探頭與曝氣頭相接觸。3、啟動曝氣葉輪，使其緩慢轉(zhuǎn)動（注意：僅使水流流動，不能產(chǎn)生氣泡），用溶氧儀測定自來水水溫和水中溶解氧值，當(dāng)溶氧儀數(shù)值穩(wěn)定時(shí)記錄其為初始溶解氧濃度0。4、根據(jù)0計(jì)算實(shí)驗(yàn)所需要的消氧劑Na2SO3和催化劑CoCl2的量，并稱取。N