环境工程高级试验指导书

《环境工程高级实验》

实 验 指 导 书

柴天、傅海燕、叶茜 编 写

适用专业： 环境工程

厦门理工学环境工程系（部）

2010 年 3 月

1

第一部分：水污染控制工程

前 言

本课程是我院环境工程专业的核心课程 -- 《水污染控制工程》的教学实验课程。

本课程的主要内容是有关水质净化、水污染控制工程等的基本原理和方法的实验，通过实验，要求学生掌握一般的水质净化和水污染防治的技术原理和方法，加强动手能力。 通过本课程的学习，使学生了解本课程在专业中的地位与重要性，在先修课程的基础上，学习掌握污水的化学、物理、生物处理方法的原理、工艺流程等，掌握水质净化的基本方法。

实验教学目的：让学生掌握水处理实验原理及实验设备的结构性能；掌握水处理指标分析方法，仪器设备的工作原理及操作方法；培养学生通过实验完成一整套的报告分析及实验结论。

基本要求：掌握水处理实验原理及应用；了解水处理实验模型的性能结构原理；掌握实验中各技术指标的分析测定程序及实验方法；掌握各种分析仪器的工作原理及使用方法；学会自己动手操作大型实验设备，具备基本实验操作技能；通过实验现象培养学生观察与纪录，实验结果的整理与分析的能力，写出完整的实验报告。

2

实验一 动态混凝实验

一、实验目的

1、观察混凝现象，加深对混凝理论的理解。 2、筛选最佳混凝剂，并确定该混凝剂的最佳投加量。 二、实验原理

就混凝而言有以下四种机理： （1） 双电层压缩机理

胶粒双电层的构造表明其表面反离子浓度最大，距离胶粒表面越远，反离子浓度越低，最终与溶液浓度相等。当向溶液中投加混凝剂，增加水中反离子，使胶粒扩散层压缩，ξ 电位随之降低，斥势能也下降。混凝剂投加量增加，ξ 电位

降到零，胶粒间斥能消失。此点称为“等电点”，胶体易发生凝聚沉淀。 （2） 吸附电中和机理

吸附电中和作用是指胶粒表面对异号离子有强烈的吸附作用。 由于这种作用中和了胶粒部分电荷，降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因此容易与其它颗粒接近而相互吸附失去稳定性。但与此相反异号离子投加量过大，会使原来带负电荷胶粒变为带正电荷的胶粒，胶粒间会出现斥力和ξ电位增加，此时便发生再稳现象。 （3）吸附架桥机理

吸附架桥作用是离子物质与胶粒的吸附与桥联，也可说成两个同号胶粒，中间由一个异号小胶粒电性相吸而连接在一起。高分子絮凝剂具有线性结构，它们带有能与胶粒表面某些部位起化学变化的化学基团。当二者相互接触时，基团能与胶粒表面发生特殊反应而吸附；高聚物的其他部分则伸展溶液中，可以和另一个胶粒发生吸附，这样高分子聚合物就起到架桥作用，使絮体长大脱稳。若高分子混凝剂量过大，相应的胶粒少，上述高聚物的伸展部分粘连不上第二个胶粒，则时间过长就会被原胶粒吸附在其他部位上，这个高聚合物失去架桥功能，使胶粒处于稳定状态。此时，胶粒产生了再稳现象。 （4）沉析物网捕机理]

当金属盐类（铁或铝盐） 、金属氢氧化物与石灰作混凝剂时，经水解后形成大量的氢氧化物固体从水中析出、 下沉， 它们可以网捕卷带水中胶粒形成絮状物。这种作用基本是一种机械作用，混凝剂投加量与被除去的胶体杂质量成反比，即胶粒越少，投加混凝剂越多，反之

3

则少。凝剂用量太大和太小，絮凝性能均不好。这是因为混凝剂用量太小，起不到电中和和吸附架桥作用，也就不能有效降低 ξ电位。隨着用量的增大，胶粒表面对异号离子的吸附作用增强， 这种作用中和了胶粒部分电荷， 降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因而容易与其它颗粒接近而相互吸附而脱稳。混凝剂用量太大，会使原来带负电荷的胶粒变为带正电荷，胶粒间会出现斥力和 ξ电位增加，发生再稳，致使混凝效果反而变差。 三、实验试剂与仪器

①六联搅拌器（1台） 。 ②分光光度仪（1台） 。 ③烧杯（500ml，6只） 。

④移液管（1ml、2ml、5ml、10ml 各 3只） 。 ⑤硫酸铝Al3(SO4)2·18H2O(10g/L)。 ⑥三氯化铁FeCl3·6H2O（10g/L） 。 ⑦PAM（1g/L） 。 ⑧注射针筒（50ml） 。 四、实验方法及步骤 （1）最佳混凝剂的确定

①用 3 只 500ml 的烧杯，分别取 200ml 原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。 ②分别向 3只烧杯中加入硫酸铝、三氯化铁和聚丙烯酰胺（PAM），并每次投加量为5ml，同时进行搅拌（转速150r/min）,直到其中一个试样出现矾花，这时记录下每个试样中混凝剂的用量。

③停止搅拌，静置10min.

④用注射针筒取上层清液，用分光光度仪测出透光率并记录数据。 ⑤根据测得的透光率确定最佳混凝剂。 （2）确定混凝剂的最佳用量

①用 6只 500ml 烧杯分别取 200ml 原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。

②采用（1）中选定的混凝剂，按不同的投量（0.5ml、1ml、1.5ml、2ml、2.5ml、3ml）分别加到 6只装有原水样的烧杯中。

③启动搅拌器，快速搅拌 0.5min(300r/min),中速搅拌 3min(150r/min)，慢速搅拌5min(70r/min)。

④停止搅拌，静置 10min。用注射针筒取 50ml 上清液，测定透光率，并记录数据。

4

五、实验数据记录

表 1 三种混凝剂透光率测定数据记录表 混凝剂 矾花形成时混凝剂用量/ml 透光率 1 2 3 平均 六、实验结果与分析

1 2 3 平均 1 2 3 平均 硫酸铝 三氯化铁 PAM

实验二 机械反应斜管斜板沉淀实验

5

一、实验目的

给水处理中澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤，处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离。机械反应斜板（斜管）沉淀池就是混凝、沉淀两种功能的净水构筑物。本模型就是展示机械反应池和斜板（斜管）沉淀池内部构造的演示装置。

希望达到以下目的：1、通过模型的模拟实验，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。

二、实验原理

斜板沉淀池是由与水平面成一定角度（一般60度左右）的众多斜板放置于沉淀池中构成的，其中的水流方向从下向上流动或从上向下或水平方向流动，颗粒则沉淀于斜板底部，当颗粒累积到一定程度时，便自动滑下。

斜板沉淀池在不改变有效容积的情况下，可以增加沉淀池面积，提高克里的去除效率，将板于水平面搁置到一定角度放置有利于排泥，因而斜板沉淀池在生产实践中有较高的应用价值。

按照斜板沉淀池中的水流方向，斜板沉淀池可分为以下四种类型。 1、异向流斜板沉淀池

水流方向与污泥沉降方向不同，水流向上流动，污泥向下滑，异向流斜板沉淀池是最常用的方法之一。

2、同向流斜板沉淀池

水流方向与污泥沉降方向相同，与异向流相比，同向流斜板沉淀池由于水流方向与沉降方向相同，因而有利于污泥的下滑，但其结构较复杂，应用不多。

3、横向流斜板沉淀池

斜板沉淀池在长度方向布置其斜板，水流沿池长方向横向流过，沉淀物沿斜板滑落，其沉淀过程与平流式沉淀池类似。

4、双向流斜板沉淀池

在沉淀池中，既有同向流斜板又有异向流斜板组合而成的斜板沉淀池。 二、实验装置及材料

1、机械反应池：

所谓机械反应就是利用电动机减速装置驱动搅拌器对水进行搅拌，将池内分成三

格，每格均安装一台搅拌器，为适应絮凝体由大到小形成规律，第一格内搅拌强度最大，而后逐渐减小。

2、斜板（斜管）沉淀池：

6

斜板（斜管）沉淀池由于改善水力条件，增加沉淀面积，因此是一种高效的沉淀方

式。常用异向流斜板（斜管）沉淀池，在反应池已成絮体的水流，从池下部配水区进入，从下而上穿过斜管区，沉淀颗粒沉于斜管上，然后沿斜管滑下，由于水流方向和污泥流向相反，所以称为异向流。清水经池上部进入集水槽，流向池外。

穿孔集水管清水区桨板叶轮旋转轴进水隔墙穿孔排泥管斜管区配水区积泥区 机械反应斜板（斜管）沉淀池示意图

实验装置的组成和规格

池体材质：有机玻璃； 处理水量：100-200L/h；

水力停留时间：1-2h； 斜板倾角：60， 配套装置有:

1、 PVC配水箱1个 2、不锈钢潜水泵1台 3、斜板与斜管1套

4、进水流量计1个 5、配水管阀门1套 6、排水管1套 7、机械反应3组 8、减速电机1台 9、排泥槽与排泥管1套 10、实验台架1个 11、连接的管道、阀门、开关等若干。

设备总体尺寸约：长×宽×高=1200mm×500mm×1650mm 主要检测设备：烘箱、电子分析天平

三、实验步骤

①用清水注满沉淀池，检查是否漏水，水泵与阀门等是否正常完好。 ②一切正常后，测量原水的pH、温度、浊度，并记录表1中 ③将混凝剂投入絮凝池中，使水出现矾花。

④打开电源，启动水泵电机，将水样打入机械反应斜板（斜管）沉淀池，并调整流量。流

量调整要适当，过大会降低沉淀效果。具体选择视具体废水水质而定。 ⑤待处理毕，手动停机，取样化验，并开泵抽洗内腔。

⑥测定进出水样悬浮物固体量。悬浮性固体的测定方法如下：首先调烘箱至(105土1)℃，

叠好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105℃的烘箱烘至恒重。然后将已恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体，最后将带有滤渣的滤纸移入称量瓶，烘干至恒重。 ⑦悬浮性固体(SS)计算

o

7

式中 ω1——称量瓶十滤纸质量，g；

ω2——称量瓶十滤纸十悬浮性固体的质量，g； V——水样体积，100mL。

8计算不同流速条件下，沉淀物的去除率。设进水悬浮物浓度c0，出水的悬浮物浓度ci，水○

样的去除率

9定期从污泥斗中排泥 ○

。

四、实验数据及结果整理

1、 根据测得的进出水SS计算去除率

2、 将实验中测得的各个技术指标填入表1中

表1实验记录表

序原水 温流量 -1投药 水力停留名称 投药量（mg/L） SS（mg/L） 进水 出水 观察悬浮号 pH 水/℃ 去除率/% 矾花层变化情况 （1?h） 时间（h） 五、思考题

1、 机械反应斜板（斜管）沉淀池与其他沉淀池相比较有什么样的优点？ 2、 机械反应斜板（斜管）沉淀池的运行方式是怎样的？

实验三 A/O法污水处理实验

1、 实验目的

按照国家[污水综合排放标准]（GB8978-1996）规定，氨氮最高容许排放浓度二级标准是25mg/L，磷酸盐（以P计）最高容许排放浓度二级标准是1.0mg/L。厌氧—缺氧—好氧（A2O）

8

2

工艺是污水除磷脱氮技术的主流工艺，同常规活性污泥相比，不仅仅能生物去除BOD，而且能去除氮和磷，这对于防止水体富营养化的加剧具有重要的作用。本设备是A2O工艺的教学演示和动态实验设备。通过设备实验希望达到以下目的：

（1） 了解A2O工艺的组成，运行操作要点；

（2） 确定去除滤高、能量省的运行参数，知道生产运行；

（3） 针对一些工业污染源对该工艺运行的冲击，提出准确的判断，避免造成较大的事

故；

（4） 用设备培训学生、技术人员、操作人员，考核其独立的工作能力，提高人员的技

术素质和企业管理水平；

（5） 利用设备运输方便的特点可以在拟建污水厂的现场，进行污水处理可行性的试验。

2、 设备的工作原理

设备的工艺流程如下图所示：

混合液回流 混合液回流泵 二沉池 进水 出水 厌氧池 缺氧池 好氧（硝化）池

进水泵

污泥回流 污泥回流泵 剩余污泥

在利用生物去除水中有机物的同时，进行生物除磷脱氮，包括厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环。具体如下：

（1） 厌氧池 如工艺流程图所示，污水首先进入厌氧区，兼性厌氧的发酵细菌将水中的

可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸（VFAs）低分子发酵产物。除磷细菌可将菌体内存贮的聚磷分解，所释放的能量可供好氧的除磷细菌在厌氧环境狭隘维持生存，另一部分能量还可供除磷细菌主动吸收环境中的VFA类低分子有机物，并以聚?丁酸（PHB）的形式在菌体内贮存起来。

（2） 缺氧池 污水自厌氧池进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带

来的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物进行反硝化，达到同时去碳及脱氮的目的。 （3） 好氧池 最后污水进入曝气的好氧区，除磷细胞除了可吸收、利用污水中残剩的可

生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，产生的能量可供本身生长繁殖。此外还可以主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内贮积起来。这时排放的出水中溶解磷浓度已相当低，着有利于自养的硝化细菌生长繁殖，并将氨氮经硝化作用转化为硝酸盐。非除磷的好氧性异养菌虽然也存在，但它在厌氧区受到严重压抑，在好氧区又得不到充足的营养，因此在与其它生理类群的微生物竞争中处于相对弱势。排放的剩余污泥中，

9

由于含有大量能超量贮积聚磷的贮磷细菌，污泥含磷量最高可达到6%（干重）以上，因此

大大提高了磷的去除效果。

3、 设备组成和规格

设备本体材质主要由有机玻璃制成 处理能力约：5L/h

运行控制方式：为可编程序自动控制 污泥负荷:（KgBOD5/KgMLVSS·d）0.15~0.25 污泥龄:15~27d 污泥回流比:40~100%

设计处理效果:出水BOD5≤20mg/l；BOD5去除率≥92%

设备由一系列构筑物、设备和连接管路等组成。除了原水箱以外，所有的构筑物、设备和连接管路均安装在一个钢制台架上。设备为24h连续运行的设备，应该保证原水箱水量充足。流水通畅，供电正常。 实验装置主要有：

1、 废水配水箱1个（PVC制） 2、小型进水泵1台 3、进水流量计1个 4、静音充氧泵1台 5、气体流量计1 6、废水搅拌器2套 7、污泥回流泵1台 8、污泥回流流量计1个 9、混合液回流泵1台

10、混合液回流流量计1个 11、自动控制箱1套 12、可编程序控制系统1套 13、实验台架1套 14、连接管道及阀门若干。

设备的外形尺寸约：长×宽×高=1000mm×500mm×1600mm。

装置为24h连续运行设备，每日需取样化验污水和污泥，并测定和调整运行参数。 主要监测设备：1、总有机碳/总氮测定义 2、总磷测定仪 3、溶解氧测定仪

4、 设备的启动和运行

首先必须认真阅读产品说明书，弄清楚组成装置的所有构筑物、设备和连接管路的作用，以及相互之间的关系，了解设备的工作原理。在次基础上，方可开始设备的启动和运行。 （1）启动。经清水试运行，确认设备动作正常，池体和管路无漏水时，方可开始微生物的驯化和培养。接种污泥可取自城市污水处理厂回流泵房的活性污泥，数量为厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的有效容积。开始运转时，全部设备均启动，进水流量可从小开始，回流量也相应减小，污泥全部回流，不排放剩余污泥，以培养异氧菌、贮磷菌、硝化菌、脱氮菌等，提高系统MLSS，固定进水流量及混合液回流比（如50%），开启厌氧池和缺氧池搅拌，速度尽量小，以不产生污泥沉淀即可，开启好氧池气泵进行曝气，曝气强度应使好氧池溶解氧DO达到2mg/L以上。

当系统MLSS达到3000~5000mg/L时，试验参数稳定，出水水质良好，可逐渐加大进水流量，相应加大回流流量。视沉淀池内污泥积累情况，定时开启剩余污泥蠕动泵，其流量视二沉池中的污泥层厚度和泥龄而定，不能放空。同时，固定污泥回流比。

10

此时，检测出水水质。如果COD、SS、NH3-N、TP等达标且系统状态稳定，就可以认为启动阶段结束。

（2）典型运行参数

项目 污泥负荷 污泥龄 MLSS 污泥回流比 混合液回流比 DO (3)主要影响因素 因素 影响 主要影响硝化、反硝化。适宜温度：15~30C。温度对反硝化速率的影响温度T 与反应器类别及硝酸盐负荷有关，低负荷的系统受温度的影响较小。水温对生物除磷影响不大。 溶解氧DO 厌氧池磷的释放，DO影响很大，应控制在0.2mg/L以下；缺氧池反硝化。DO<0.5 mg/L；好氧池硝化、磷的吸收，DO>2 mg/L 厌氧池pH不可太低，否则产生磷的无效释放，也不可太高。否则可能pH 产生磷酸钙沉淀；缺氧池反硝化最适宜pH7.0~7.5；好氧池硝化反应消耗碱度，对pH敏感，适宜pH7.0~8.0，磷的吸收，pH不能低于6.5 厌氧池磷的释放需要挥发性脂肪酸VFA，随着C/P值的增大，磷的去除率明显增大，BOD5/TP应大于20；缺氧池反硝化需要碳源，随着C/NC/N、C/P 值的增大，N的去除率增大，BOD5/TKN应大于4~6；好氧池异氧菌与硝化菌竞争底物，BOD5/TKN不宜太大，一般认为：BOD负荷小于0.15 BOD5/gMLSS·d时，硝化反映才能正常进行。 出水SS 泥龄θc 水力停留时间HRT 主要影响P的去除，工艺去除溶解性磷，悬浮性磷仍存在于出水中。 硝化反应需要较长的泥龄，而出磷泥龄则不宜太高。因此，只要能满足硝化及反硝化要求，系统按最低泥龄运行。 厌氧池HRT不宜过长，否则导致没有VFA吸收的龄释放，一般取1~2小时；好氧池可取1~2小时。 混合液回流主要影响池容大小及脱氮效果，本试验最大回流比300%；回流比 污泥回流主要考虑硝态氮含量对厌氧区龄的释放的影响，本试验最大回流比100% 硝态氮 有毒物质

单位 KgBOD5/KgMLVSS·d d mg/L % % mg/L 范围 0.15~0.25 15~27 3000~5000 20~！50 100~300 厌氧<0.3；缺氧<0.5好氧<1.5~2.5 厌氧区硝态氮与贮磷菌争夺VFA，产生反硝化，影响磷的释放。 硝化菌对有毒物质比较敏感，主要是一些重金属如Zn、C、hg等，无机11

物CN、叠氮化钠等，还有游离氨和亚硝酸盐。 （4） 提高除磷与脱氮效果的措施

A、 提高脱氮率的措施

? 降低系统容积负荷可提高去除率。

? 反硝化需要碳源，投加甲醇可提高去除效果。

? 硝化反应需要碱度，因此，控制pH很重要。如原水碱度不足，应投加碱度或考虑前

置反硝化工艺（因反硝化产生碱度，可部分补充）。

? 因硝化菌的生长世代周期较长，所以提高泥龄能够充分地进行硝化反映，提高脱氮

率。

B、 提高除磷率的措施

a. 生物处理工艺方面

? 适当增长厌氧区水力停留时间。以使磷得到充分的释放。

? 适当增大缺氧池的池容，这样会提高脱氮效果，以降低回流污泥中的硝酸

盐的含量。

? 污泥回流至缺氧池，缺氧池至厌氧池增设二级混合液回流，这样一来进入

厌氧池的混合液硝酸盐含量可降低（UCT工艺）

? 设前置厌氧/缺氧调节池，见污泥回流至调节池，以去除其中的硝酸盐，保

证其后饿厌氧池最佳状态运行（改良A/A/O工艺）

? 可将各区分段，利用有机物的梯度分布促进除磷脱氮（VIP工艺） b. 其它工艺方面

? 后置滤池，以降低出水SS，从而去除悬浮性磷。 ? 投加化学药剂，提高出磷效果。

? 初沉污泥发酵或消化池污泥回流至厌氧区，以便将污泥中的颗粒性有机物

转化为VFA，但要注意避免甲烷的产生。

5、 实验内容

使用A2/O模拟反应池净化含氮、磷废水——设计、安装、运行A2/O系统，测试样品氮磷和有机碳浓度，计算去除效率，评价处理结果。

6、 主要实验步骤

①取实际废液或根据实验要求配制废液，确定废液体积和总氮、总磷、总有机碳、溶解氧浓度，调节 pH值。

②实验系统安装。

③完成实验运行，控制废水流量，记录运行参数（运行时间、累积流量、出水pH值、取样情况等） ，观察实验现象。

④样品测试，去除率计算。

7、 实验结果与分析

12

1、数据记录

2、对实验结果进行整理分析，计算去除率。 3、分析流量、溶解氧等参数对去除率的影响。

实验四 电解凝聚气浮水处理实验

一、实验目的

在电解质溶液中进行电导过程时，实际上同时有化学反应发生。借助于外加电流的作用而发生化学反应，把电能转化为化学能的过程称为电解。利用电解过程中的电极反应和二级反应，可以使水中杂质转化形态，除氧化还原反应外还可以发生其它反应过程，最终达到消除污染的目的。

本装置是电解法处理污水的教学演示和动态试验设备。通过试验希望达到以下目的： 1、了解电絮凝气浮实验装置的工作原理

2、了解电絮凝气浮实验装置的主要组成和内部构造 3、掌握运行操作方法

4、探讨电压、电流、电解时间、电极间距、愿水浓度和pH值等因素对去除效率和能耗的影响。

二、实验原理

连接电源正极的电极，从溶液中接受电子，输送给外部电源，对溶液内部它被称为阳极。在溶液中阴离子迁移趋向阳极，并在阳极上给出电子，发生的是氧化反应；阳离子迁移趋向于阴极，并从阴极上接受电子，发生的是还原反应。

若用铝或铁等金属作为阳极，具有可溶性，Al、Fe以离子状态溶入水中，经过水解反应

13

可以生成基络合物并发展成为无机高分子电解质。这类生物可以当作混凝剂对各种含有悬浮物、胶体的污水进行处理。

当电极采用不溶性电极时，电解时在阳、阴极表面可以大量生成氢气和氧气，以微小气泡逸出。在气泡脱离电极从水层中上升的过程中，可以吸附水中微粒杂质浮至水面，经收集后除去。

废水电解时，由于水的电解及有机物的电解氧化，在阳极、阴极表面上会有气体（如H2,O2

及CO2，Cl2等）,呈微小气泡析出，它们在上升过程中，可粘附水中杂质微粒及油类浮到水面而分离。电解时，不仅有气泡浮上作用，而且还兼有凝聚、共沉、电化学氧化、电化学还原等作用。

废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出样，在阴极析出氢气，此外，电解氧化时，有机物可产生CO2，氯化物可产生Cl2。电解产生的气泡粒径很小，而且密度也小（参见下表）。

产生的气泡粒径与平均密度

类别 电解

三、仪器设备和技术指标

操作电压：DC0~60V 操作电流：0~5A 电压电流调节方式：可控硅无极调节 刮渣机转速：9转/分钟 处理水量：10~20L/h 设备配置：

１、小型气浮池１个 ２、直流控制电源1台（电压、电流可调） ３、小型进水泵1台 ４、阴阳极板1套 ５、进水流量计1个 ６、电动刮渣机1个 ７、电源控制箱1台 ８、配水箱1个 ９、连接管道、阀门若干 １０、固定台架1套 监测设备：电导率仪、ＣＯＤ测定仪 四、实验步骤

1、 先配好一定量的城市污水 2、 将进水流量计调节至20L/h左右 3、 打开电源，并调节电解电压至55V左右

4、 此时由于电解作用，极板上会逸出无数微小气泡，形成气浮作用。 5、 对出水水质进行数据整理与分析。

6、 改变电解电压，反复试验找到最佳去除电压、电流等，并分析能耗因素。 7、 实验完毕后，关闭所有电源，并将污水排空。 五、注意事项

气泡粒径（μm） 氢气泡 10~30 氧气泡 20~60 气泡平均密度(g/L) 0.5 14

由于水处理实验不可避免要与水接触 , 且潮湿 , 实验中要严防师生触电事故。为确保安全 , 实验指导老师在实验前必须检查直流控制器应可靠接地。 六、数据处理

1．实验记录

序号 运行时间 输出电流A 输出pH 电压V 处理前电导率S0 处理后电导率S 处理前处理后COD0 COD 2．净化系数：DF＝（C0－C/C0）×100％

DF ——废水经过电解氧化还原水处理的净化系数。 C0——废水处理前有害物质含量（或污染程度） 。 C——废水处理后有害物质含量（或污染程度） 。 3．结果分析

实验五 废水综合处理实验模拟实验

一、实验目的

为了了解废水处理中常用的单元操作技术，掌握由这些单元操作组成的处理流程，观察废水、污泥和空气在处理过程中的举动，特别为水处理专业科研及教学所研制的实验装置。整套装置由可编程时控器对其废水的流入、加药混凝、曝气、反冲洗、排放等进行自动控制。可对其每一段的处理效果进行监测，整套设备也可分开单独使用。

1、了解废水处理中常用的单元操作技术 2、掌握由这些单元操作组成的处理流程 3、观察废水、污泥和空气在处理过程中的举动

4、通过对某种工业废水进行实际处理实验来取定其设计参数与处理结果的分析。

二、装置的工作原理

具体工作流程如下：

加药泵

搅拌配水箱 电解槽 混凝槽 竖流式沉淀池 15

艺过程，废物类型，排放数量，堆积历史，危害程度和综合利用情况。如果采集有害废物则应根据有害特性采取相应的安全措施。

（2）根据固体废物的特性确定采样份数和份样量，安排采集方法及布设采样点。 （3）根据需要制样，填写制样记录表，按表1-1的分类方法手工分拣垃圾样品，并记录下各类成分的比例和质量。

五、思考题

（1）固体废物的采样方法有哪些？（2）固体废物的制样方法有哪些？ 21

实验2 固体废物化学性质测定实验

一、实验目的

固体废物基本性质参数包括物理性质参数（含水率、容重）、化学性质参数（挥发分、灰分、可燃分、发热值、元素组成等）和生物性质参数。这些参数是评定固体废物性质、选择处理处置方法、设计处理处置设备等的重要依据，也是科研、实际生产中经常需要测量的参数，因此，需要掌握它们的测定方法。本实验主要测定挥发分、灰分、可燃分三个基本参数。 二、实验原理 1、灰分和挥发分

挥发分又称挥发性固体含量，是指固体废物在600℃下的灼烧减量，常用VS（%）表示。它是反映固体废物中有机物含量的一个指标参数。灰分是指固体废物中既不能燃烧，也不会挥发的物质，用A（%）表示。它是反映固体废物中无机物含量的一个指标参数。挥发分和灰分一般同时测定。

2、可燃分

把固体废物试样在815℃的温度下灼烧，在此温度下，除了试样中有机物质均被氧化外，金属也成为氧化物，灼烧损失的质量就是试样中的可燃物含量，即可燃分。可燃分反映了固体废物中可燃成分的量，它既是反映固体废物中有机物含量的参数，也是反映固体废物可燃烧性能的指标参数，是选择焚烧设备的重要依据。

三、实验材料与仪器 1、实验材料

实验所用固体废物可根据实际情况选用人工配制的固体废物，也可以是实际产生的固体废物。

2、实验仪器 （1）马弗炉； （2）电子天平； （3）烘箱； （4）坩埚； 四、实验步骤

22

1、灰分和挥发分测定步骤

（1）准备1个坩埚，称取其质量，并记录下来；

（2）取20g烘干好的试样（绝对干燥），加入准备好的坩埚中；

（3）将盛放有试样的坩埚放入马弗炉中，在600℃下灼烧2h，然后取出冷却； （4）分别称量并计算含灰量。

A= ×100% （2—1）

S－C R－C

式中 A—试样灰分含量，%；

R—灼烧后坩埚和试样的总质量，g； S—灼烧前坩埚和试样的总质量，g； C—坩埚的质量，g。 （5）挥发分（VS）计算：

VS=（1－A）×100% （2—2）

2、可燃分

其分析步骤基本同挥发分的测定步骤，所不同的是灼烧温度。 （1）准备1个坩埚，称取其质量，并记录下来；

（2）取20g烘干好的试样（绝对干燥），分别加入准备好的坩埚中； （3）将盛放有试样的坩埚放入马弗炉中，在815℃下灼烧1h，然后取出冷却； （4）称量并计算含灰量。

A' = ×100% （2—3）

S－C R－C

式中 A'—试样灰分含量，%；

R—灼烧后坩埚和试样的总质量，g； S—灼烧前坩埚和试样的总质量，g； C—坩埚的质量，g。 （5）可燃分CS（%）计算：

CS=（1－A'）×100% （2—4）

3、填写记录表

23

根据上述实验，完成表2—1。

表2－1 固体废物基本性质参数测得结果

序号 1 2 3 五、思考题

（1）固体废物灰分、挥发分和可燃分之间的关系。 （2）固体废物灰分、挥发分和可燃分测定的意义。

测定参数 灰分/% 挥发分/% 可燃分/% 测定结果 备注 24

实验3 污泥的脱水

一、实验目的

污水处理过程中，会产生大量的污泥，其数量占处理水量的0.3%～0.5%（含水率为97%计）。污泥脱水是污泥减量化中最为经济的一种方法，是污泥处理工艺中的一个重要环节，其目的是去除污泥中的空隙水和毛细水、降低了污泥的含水率，为污泥的最终处置创造条件。本实验通过对活性污泥脱水，主要达到以下目的：

（1）了解影响污泥脱水的主要因素； （2）掌握污泥脱水的基本方法和相关操作。 二、实验原理

1、污泥脱水性能的评价指标

过滤比阻抗值和毛细吸水时间是被广泛用作衡量污泥脱水性能的两项指标。然而，这两项指标考虑的只是污泥的过滤性（有些污泥的过滤性虽很好，但却仍有大量的水残留在污泥中），因此，污泥脱水效果由其脱水速率和最终可脱水程度两方面决定，因此还需考察脱水后泥饼的含固率这项指标。为了直接反应污泥的离心性，可以用离心后上清液的体积、离心后上层清夜的浊度这两个指标来衡量污泥的脱水性能，但这两个指标目前还没有标准的测试方法。 2、影响污泥脱水性能的因素

影响污泥脱水性能的因素很多，包括污泥水分的存在方式和污泥的絮体结构（粒径、密度和分形尺寸等），ξ电势能、pH值以及污泥来源等。

污泥颗粒因富含水分，拥有巨大表面积和高度亲水性。结合水与固体颗粒之间存在着键结，活性较低，需借助机械力或化学反应才能除去。污泥粒径是衡量污泥脱水效果最重要的因素。一般来讲，细小污泥颗粒所占比例越大，脱水性能就越差。污泥密度是描述污泥质量与体积关系的参数。污泥密度有两种表达方式：一种为颗粒密度，用于描述污泥颗粒群体的质量与体积之比。其中，容积密度是指单位体积污泥的质量，由于压实和有机物的降解作用，因此沉积时间越长的污泥，致密度高、容积密度大。分形尺寸是絮体结构量化的表示，用以描述颗粒在团块中的集结方式，与粒径成正比关系。分形尺寸越大（最大值为3），絮体集结地越紧密，也就越容易脱水。污泥的ξ电势越高，对脱水越不利。酸性条件下，

25

? 根据城市区域噪声标准 GB3096 — 2008 （见教材）进行噪声评定

各类标准的适用区域

① ．0 类标准适用于疗养院、高级别墅区、高级宾馆等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于 0 类标准 5dB 执行。

② ．1 类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。 ③ ．2 类标准适用于居住、商业、工业混杂区。 ④． 3 类标准适用于工业区。

⑤． 4 类标准适用城市中的道路交通干线两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。 ? 四、实验报告

要求注明实验时间、地点及环境状况，绘处所测区域的噪声分布图，给出该区域的噪声评定结论，并对该区域产生的噪声进行分析。 ? 五、注意事项

? 选择测量区域时要充分考虑测量时的 安全性 ，若中心点的位置不便于测量（如房顶、污沟、禁区等），可移到旁边能测量的地方进行测量。

? 测量要求传声器离地面高 1.2M ，并远离其他反射机构。

使用仪器时要安全可靠，不可掉在地上。数据记录完毕，立即将仪器交还实验室 （交还时也需校准验收）。使用中有问题立即与实验室老师联系。

31

第四部分 大气污染控制工程 实验一 碱液吸收气体中的二氧化硫

一、实验意义和目的

本实验采用填料吸收塔，用5％NaOH或Na2CO3溶液吸收SO2。通过实验可初步了解用填料塔的吸收净化有害气体研究方法，同时还有助于加深理解在填料塔内气液接触状况及吸收过程的基本原理。通过实验要达到以下目的： 1．了解用吸收法净化废气中SO2的效果；

2．改变气流速度，观察填料塔内气液接触状况和液泛现象； 3．测定填料吸收塔的吸收效率及压降； 4．测定化学吸收体系（碱液吸收SO2）

二、实验原理

含SO2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或Na2CO3溶液作吸收剂，吸收过程发生的的主要化学反应为：

2NaOH＋SO2 —→ Na2SO3＋H 2O Na2CO3＋SO2 —→ Na2SO3＋CO2 Na2SO3＋SO2+H2O —→2NaHSO3；

实验过程中通过测定填料吸收塔进出口气体中SO2的含量，即可近似计算出吸收塔的平均净化效率，进而了解吸收效果。气体中SO2含量的测定采用：甲醛缓冲溶液吸收一盐酸付玫瑰苯胺比色法。

实验中通过测出填料塔进出口气体的全压，即可计算出填料塔的压降；若填料塔的进出口管道直径相等，用U型管压差计测出其静压差即可求出压降。

三、实验装置、流程仪器设备和试剂 （一）实验装置、流程、仪器设备和试剂 实验装置流程如图1所示

32

图1 SO2吸收实验装置 1一空压机；2一缓冲罐；3一转子流量计（气）；4一毛细管流量计；5—转子 流量计（水）；6一压差计；7一填料塔；8一S02钢瓶；9一混合缓冲器；10— 受液槽；11一高位液槽；12、13一取样口；14一压力计；15一温度计；16一 压力表；17一放空阀；18—泵

图2：SO2吸收试验装置

吸收液从高位液槽通过转子流量计，由填料塔上部经喷淋装置进人塔内，流经填料表面，由塔下部排到受液槽。空气由空压机经缓冲罐后，通过转子流量计进人混合缓冲器，并与SO2气体相混合，配制成一定浓度的混合气。SO2来自钢瓶，并经毛细管流量计计量后进人混合缓冲器。含SO2的空气从塔底进气口进人填料塔内，通过填料层后，尾气由塔顶排出。

33

（二）实验仪器设备

空压机 压力 7 kg/cm2 ，气量 3.6m3 /h 1台 液体SO2钢瓶 1瓶 填料塔 D＝700mm

H＝650mm 1台 填料 Φ＝5～8mm瓷杯 若干 泵 扬程3m，流量4001／h 1台 缓冲罐 容积lm3 l个 高位槽 500×400 x×600m 1个 混合缓冲罐 0.5m3 1个 受液槽 500×400×600mm 1个 转子流量计（水）10－100L／hLZB－10 1个 转子流量计（气）4－40m3／ hLZB－40 1个 毛细管流量计 0.1－0.3mm 1个 U型管压力计 200mm 3只 压力表 0－3kg/cm2 1只 温度计 0－100 °c 2 支 空盒式大气压力计 1只 玻璃筛板吸收瓶 125ml 20个 锥形瓶 250ml 20个 烟气测试仪（采样用）YQ-I型 2台

（三）试剂

1．甲醛吸收液：将已配好的2 0mg／l SO2，吸收贮备液稀释100倍后，供使用：

2．对品红贮备液：将配好的0.25％的对品红稀释5倍后，配成0.05％的对品红，供使用； 3．1.50mol/lNa0H溶液：称Na0N6.0g溶于100ml容量瓶中，供使用；

4．0.6％氨基磺酸钠溶液：称0.6g氨基磺酸钠，加l.50mol/lNa0H溶液4.0ml，用水稀释至100ml，供使用。

四、实验方法和步骤

1．按图正确连接实验装置。并检查系统是否漏气、关严吸收塔的进气阀，打开缓冲罐上的放空阀，并在高位液槽中注入配置好的5％的碱溶液。 2．在玻璃筛板吸收瓶内装入采样用的吸收液50ml。

3．打开吸收塔的进液阀，并调节液体流量，使液体均匀喷布，并沿填料表面缓慢流下，以充分润湿填料表面，当液体由塔底流出后，将液体流量调至35L/h左右。

4．开启空压机，逐渐关小放空阀，并逐渐打开吸收塔的进气阀。调节空气流量，使塔内出现液泛。仔细观察此时的气液接触状况，并记录下液泛时的气速（由空气流量计算）。

5．逐渐减小气体流量，消除液泛现象。调气体流量计到，稳定运行5分钟取三个平行样。 6．取样完毕调整液体流量计到30L／h，稳定运行5分钟，取三个平行样。 7．改变液体流量为20L从和10L儿，重复上面实验。 8．实验完毕，先关进气阀，待2分钟后停止供液。

五、分析方法及计算 （一）分析方法

34

原理：二氧化硫被甲醛缓冲液吸收后，生成稳定的羧甲酸基磺酸加成化合物，加碱后又释放出二氧化硫与盐酸付玫瑰苯胺作用，生成紫红色化合物，根据颜色深浅，比色测定。比色步骤如下：

1．将待测样品混合均匀，取10毫升放人试管中；

2．向试管中加入0.5毫升0.6％的氨基磺酸钠溶液，和0.5毫升的1.5mol/L Na0H溶液混合均匀，再加人l.00毫升的0.05%对品红混合均匀，20分钟后比色；

3．比色用72型分光光度计，将波长调至577?。将待测样品放人1cm的比色皿中，同时用蒸馏水放人另一个比色皿中作参比，测其吸光度（如果浓度高时，可用蒸馏水稀释后再比色）。

（二）计算

二氧化硫浓度（微克／米3）＝ 式中：

——样品溶液的吸光度；

A0 —一试剂空白溶液吸光度；

Bs ——校正因子，微克二氧化硫／吸光度/15毫升；Bs=0.044 VS —一换算成参比状态下的采样体积，升； L1； —一 样品溶液总体积，毫升；

L2． —一分析测定时所取样品溶液体积，毫升。 测定浓度时。注意稀释倍数的换算。

六、记录实验数据及分析结果

（一）填料塔的平均净化效率（η）可由下式近似求出：

??(1??(Ak?A0)?BsL1 ?VsL2Ak

c2)?100% c1

式中：C1一? 填料塔入口处二氧化硫浓度，

C2?? 填料塔出口处二氧化硫浓度，mg／Nm3

（二）计算出填料塔的液泛速度 v＝Q/F

式中：Q一 气体流量，m3／h； F—一填料塔截面积，m2

表 实验结果及整理

序号 1 2 3 4

气体流量吸收液 液气比 液泛速度空速（h－l） 塔内气液（1／h） （m／s） 接触情况 35

净化率

（三）绘出液量与效率的曲线Q－η。

七、实验结果讨论

1．从实验结果标绘出的曲线，你可以得出哪些结论？ 2．通过实验，你有什么体会？对实验有何改进意见？

实验二 袋式除尘器性能测定

一、实验意义和目的

通过本实验，进一步提高对袋式除尘器结构形式和除尘机理的认识；掌握袋式除尘器主要性能的实验方法；了解过滤速度对袋式除尘器压力损失及除尘效率的影响。

二、实验原理

袋式除尘器性能与其结构形式、滤料种类、清灰方式、粉尘特性及其运行参数等因子有关。本实验是在其结构形式、滤料种类、清灰方式和粉尘特性已定的前提下，测定袋式除尘器主要性能指针，并在此基础上，测定运行参数Q、vF对袋式除尘器压力损失（?P）和除尘效率（?）的影响。

（一）处理气体流量和过滤速度的测定和计算 1．处理气体流量的测定和计算

（1）动压法测定：测定袋式除尘器处理气体流量（Q），应同时测出除尘器进出口连接管道中的气体流量，取其平均值作为除尘器的处理气体量：

Q?1(Q1?Q2) （m3/s） （1） 2式中：Q1、Q2——分别为袋式除尘器进、出口连接管道中的气体流量，m3/s。 除尘器漏风率（?）按下式计算：

??Q1?Q2?100 （%） （2） Q1 一般要求除尘器的漏风率小于?5%。 （2）过滤速度的计算

若袋式除尘器总过滤面积为F，则其过滤速度vF按下式计算：

36

vF?60Q1 （m/min） （3） F

（二）压力损失的测定和计算

袋式除尘器压力损失（?P）为除尘器进出口管中气流的平均全压之差。当袋式除尘器进、出口管的断面面积相等时，则可采用其进、出口管中气体的平均静压之差计算，即：

?P?PS1?PS2 （Pa） （4）

式中：PS1——袋式除尘器进口管道中气体的平均静压，P；； PS2——袋式除尘器出口管道中气体的平均静压，Pa；

袋式除尘器的压力损失与其清灰方式和清灰制度有关。本实验装置采用手动清灰方式，实验应在固定清灰周期（1～3min）和清灰时间（0.l～0.2s）的条件下进行。当采用新滤料时，应预先发尘运行一段时间，使新滤料在反复过滤和清灰过程中，残余粉尘基本达到稳定后再开始实验。

考虑到袋式除尘器在运行过程中，其压力损失随运行时间产生一定变化。因此，在测定压力损失时，应每隔一定时间，连续测定（一般可考虑五次），并取其平均值作为除尘器的压力损失（?P）。

（三）除尘效率的测定和计算

除尘效率采用质量浓度法测定，即采用等速采样法同时测出除尘器进、出口管道中气流平均含尘浓度C1和C2，按下式计算：

22????1?CQ???100 （%） （5）

11???CQ? 管道中气体含尘浓度的测定和计算方法详见实验一。由于袋式除尘器除尘效率高，除尘

器进、出口气体含尘浓度相差较大，为保证测定精度，可在除尘器出口采样中，适当加大采样流量。

（四）压力损失、除尘效率与过滤速度关系的分析测定

为了求得除尘器的vF—?和vF—?P的性能曲线，应在除尘器清灰制度和进口气体含尘浓度（C1）相同的条件下，测定出除尘器在不同过滤速度（vF）下的压力损失（?P）和除尘效率（?）。

脉冲袋式除尘器的过滤速度一般为2～4m/min，可在此范围内确定5个值进行实验。过滤速度的调整，可通过改变风机入口阀门开度，利用动压法测定。

考虑到实验时间的限制，可要求每组学生各完成一种过滤速度的实验测定，并在实验数据整理中将各组数据汇总，得到不同过滤速度下的?P和?，进而绘制出实验性能曲线vF—?和vF—?P。当然，应要求在各组实验中，保持除尘器清灰制度固定，除尘器进口气体含尘浓度（C1）基本不变。

为保持实验过程中C1基本不变，可根据发尘量（S）、发尘时间（?）和进口气体流量（Q1），按下式估算除尘器入口含尘浓度（C1）

C1?三、实验装置、流程和仪器

S （g/m3） （6） ?Q1 37

（一）实验装置、流程

本实验系统流程如图1所示。

图1 袋式除尘器性能实验流程图

1一粉尘定量供给装置；2一粉尘分散装置；3—喇叭形均流管；4一静压测孔；

5一除尘器进口测定断面；6－袋式除尘器；7一倾斜微压计；

8一除尘器出口测定断面；9一阀门；10一风机；11－灰斗；12一U型管压差计；

13一除尘器进口静压测孔；14一除尘器出口静压测孔

图2：布袋除尘器实验系统

本实验选用自行加工的袋式除尘器。该除尘器共5条滤带，总过滤面积为1.3平方米。实验滤料可选用208工业涤纶绒布。本除尘器采用机械振打清灰方式。

除尘系统入口的喇叭形均流管3处的静压测孔4用于测定除尘器人口气体流量，亦可用于在实验过程中连续测定和检测除尘系统的气体流量。

通风机入口前设有阀门9，用来调节除尘器处理气体流量和过滤速度。

38

（二）实验仪器

1．干湿球温度计 1支；

2．空盒式气压表DYM3 1个； 3．钢卷尺 2个；

4．U型管压差计 1个；

5．倾斜微压计YYT－200型 3台； 6．毕托管 2支； 7．烟尘采烟管 2支；

8．烟尘测试仪SYC－1型 2台； 9．秒表 2个；

10．分析天平 TG－328B型 分度值1／1000g 2台； 12．托盘天平 分度值为1g l台； 13．干燥器 2个；

14．鼓风干燥箱 DF－206型 1台； 15．超细玻璃纤维无胶滤筒 20个。

四、实验方法和步骤

本实验中有关气体温度、压力、含湿量、流速、流量及其含尘浓度的测定方法及其操作步骤见实验一。

袋式除尘器性能的测定方法和步骤如下：

1．测量记录室内空气的干球温度（即除尘系统中气体的温度）、湿球温度及相对湿度，计算空气中水蒸气体积分数（即除尘器系统中气体的含湿量）。测量记录当地的大气压力。记录袋式除尘器型号规格、滤料种类、总过滤面积。测量记录除尘器进出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，作好实验准备工作。

2．将除尘器进出口断面的静压测孔13、14与U型管压差计12连接。 3．将发尘工具和滤筒的称重准备好。

4．将毕托管、倾斜压力计准备好，待测流速流量用。毕托管的原理和使用见实验一。 5．清灰

6．启动风机和发尘装置，调整好发尘浓度，使实验系统达到稳定。

7．测量进出口流速和测量进出口的含尘量，进口采样1分钟，出口5分钟。 8．隔5分钟后重复上面测量，共测量三次。

9．采样完毕，取出滤筒包好，置人鼓风干燥箱烘干后称重。计算出除尘器进、出口管道中气体含尘浓度和除尘效率。

10．实验结束。整理好实验用的仪表、设备。计算、整理实验资料，并填写实验报告。

五、实验数据记录和整理

（一）处理气体流量和过滤速度

按表2对记录和整理数据。按式（1）计算除尘器处理气体量，按式（2）计算除尘器漏风率，按式（3）计算除尘器过滤速度。 （二）压力损失

按表2记录整理数据。按式（4）计算压力损失，并取5次测定数据的平均值 （△P）作为除尘器压力损失。 （三）除尘效率

39

除尘效率测定数据按表3记录整理。除尘效率按式（5）计算。 （四）压力损失、除尘效率与过滤速度的关系

本项是继压力损失（?P）除尘效率（?）和过滤速度（vF）测定完成后，整理五组不同（vF）下的?P和?资料，绘制vF—?P 和 vF—?实验性能曲线，并分析过滤速度对袋式除尘器压力损失和除尘效率的影响。

六、实验结果讨论

1．用发尘量求得的入口含尘浓度和用等速采样法测得的入口含尘浓度，哪个更准确些？为什么？

2．测定袋式除尘器压力损失，为什么要固定其清灰制度？为什么要在除尘器稳定运行状态下连续五次读数并取其平均值作为除尘器压力损失？

3．试根据实验性能曲线vF—?P 和 vF—? ，分析过滤速度对袋式除尘器压力损失和除尘效率的影响？

40

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z9n6.html