综合实验指导书.docx

综合实验指导书.docx

《综合实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《综合实验指导书.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

综合实验指导书

兰州理工大学

《给水排水综合实验》指导书

土木工程学院实验中心

前言

《给排水综合验》是给排水工程专业水处理教学的重要组成部分。

本课程可以加深学生对水处理技术基本原理的理解，培养学生设计和组织水处理实验方案的初步能力，培养学生进行水处理实验的一般技能及使用实验仪器、设备的基本能力。

通过观察实验现象，分析整理实验结果，逐步培养学生进行科学研究的初步能力。

实验须知

1学生进实验室做实验以前，应做好实验前的准备。

（1）先详细阅读实验指导书和相关专业课本，搞清实验的原理和目的，使实验具有充分的理论基础，以更好的指导实验，并完成实验预习报告。

（2）熟悉实验的操作步骤，对于每一步操作的内容、使用的设备仪器、观察和记录的内容、注意事项，要求做到心中有数。

2进入实验室后，应注意的问题。

（1）实验中贵重仪器的使用首先要请教指导教师，不得擅自使用，以免损害仪器。

（2）在实验过程中按照分工做好实验的操作及数据的记录。

（3）对玻璃器皿必须轻拿轻放，小心清洗、以防打碎。

（4）在实验室做实验，不准吃食品，不准玩闹，注意安全。

（5）学生做完实验后，应将所用的玻璃器皿和设备擦洗干净并整理好，得到老师许可，才能离开实验室；如不慎损坏实验用品，应向老师报告登记，酌情赔偿处理。

3实验结束后，应认真整理数据，指导教师签字认可后，方可离开实验室。

4按照要求书写实验报告，及时上交。

实验序号

实验一

实验名称

辐流池混凝沉淀实验

实验类型

验证

实验室

给排水综合实验室

1实验目的

1.1加深对辐流式沉淀池的特点、基本概念以及沉淀规律的理解。

1.2掌握辐流式沉淀池的实验方法，并能对实验数据进行分析整理，绘制去除率曲线

2辐流式沉淀池结构原理简图

3实验条件

3.1环境温度：

5℃～40℃、

3.2处理水量：

0.56～1.02m3/h、

3.3提前准备好的泥水混合物、测定浊度（NTU）和悬浮物浓度（SS）仪器和化学试剂、电源220V。

4实验步骤

4.1启动水泵阀门（水量不能开得太大），使水循环流动；

4.2插上底部机械刮泥小电机每分钟4.5转，小电机启动后将泥渣刮入底部排出。

4.3改变进水流量，分析在不同进水流量条件沉淀池的沉淀效率。

二．实验内容

1实验沉淀池的外形尺寸：

沉淀池直径×高=φ400mm×500mm，中央污泥斗的坡度为0.05左右，底用机械刮泥，转速为1～2转/min。

2实验数据记录

进水流量（m3/h）

表面负荷（m3/h·m2）

水力停留时间（h）

进水浊度（NTU）

出水浊度（NTU）

3实验数据分析

三．思考题

1依据所学理论简述辐流式沉淀池的沉淀原理

2简述辐流式沉淀池的各部分主要功能（导流筒、整流板、沉淀区、污泥区、集水槽）

实验序号

实验二

实验名称

虹吸式滤池过滤及反冲实验

实验类型

验证

实验室

给排水实验室

一．实验指导

1实验目的

1.1通过实验，进一步掌握虹吸滤池的工作原理及特性；

1.2了解过滤及反冲洗模型的组成。

1.3熟悉虹吸滤池运转和操作及使用方法。

2实验虹吸式滤池结构简图

图2-1虹吸滤池的构造及原理示意图

1-进水槽；2-配水槽；3-进水虹吸管；4-单格滤池进水槽；5-进水堰；6-布水管；7-滤层；

8-配水系统；9-集水槽；10-出水管；11-出水井；12-出水堰；13-清水管；14-真空系统；

15-冲洗虹吸管；16-冲洗排水管；17-冲洗排水槽

3实验虹吸式滤池工作原理

虹吸滤池是采用真空系统来控制进水虹吸管、排水虹吸管，并采用小阻力配水系统的一种新型滤池。

虹吸滤池的构造及工作原理见图2-1所示。

虹吸滤池因完全采用虹吸真空原理，省去了各种阀门，只在真空系统中设置小阀门即可完成滤池的全部操作过程。

虹吸滤池一般是由6～8格滤池组成一个整体，滤池底部的清水区和配水系统彼此相通，可利用其他滤格的滤后水来冲洗其中一格；又因为这种滤池是小阻力配水系统，可利用出水堰顶高于排水槽的滤后水位作为反冲洗的动力（即反冲洗水头），因此，此种滤池不需专设反冲洗水泵。

图4-31中右半部表示过滤情况，左半部表示反冲洗过程。

4.实验设备及仪器

有机玻璃制虹吸滤池实验装置一套；浊度仪1台；真空泵；玻璃烧杯；

5实验流步骤

5.1打开进水阀，正常过滤水进入两边配水槽，由小虹吸管均匀吸至滤池内，经过砂滤，水从出水槽溢出，进入清水库。

5.2强制反冲：

当砂层表面阻尼还未达到反冲时，需人为进行反冲。

先用小橡皮管从龙头接至抽气阀，约二、三分钟就可形成虹吸，此时一格虹吸，其余五格补充水，才能达到反冲洗强度时间。

如认为反冲洗完成，就打开破坏阀。

5.3调节反冲洗强度：

排水出口堰板能调高调低，以此控制反冲强度。

二．实验内容

1实验装置外型尺寸：

长805mm，宽470mm，高800mm，壁厚10mm。

2实验数据记录及分析

过滤水量m3/h

滤池面积m2

过滤滤速m/h

进水浊度（NTU）

出水浊度（NTU）

去浊率（%）

过滤周期（h）

3计算反冲洗水量

冲洗强度L/s

滤池面积m2

冲洗水量m3/h

冲洗历时（h）

三．思考题

1虹吸式滤池有那两套虹吸系统？

并简述过滤机理。

2滤池过滤运行有三种基本方式，简述其特点。

3滤池运行中会出现跑砂、漏砂、等现象，分析其成因及处理措施。

实验序号

实验三

实验名称

离子交换软化和除盐实验

实验类型

验证

实验室

给排水实验室

一．实验指导

1实验目的

1.1了解并掌握离子交换法除盐实验装置的操作方法。

1.2加深离子交换基本理论的理解。

1.3熟悉离子交换除盐的过程。

1.4离子交换器工作原理

2实验原理

水中各种无机盐类经电离生成阳离子及阴离子，经过氢型离子交换树脂时，水中的阳离子被氢离子所取代，形成酸性水，酸性水经过氢氧型离子交换树脂时，水中的阴离子被氢氧根离子所取代，进入水中的氢离子与氢氧根离子组成水分子，从而达到去除水中无机盐类的目的。

氢型树脂失效后，用盐酸或硫酸再生，氢氧型树脂失效后用烧碱液再生。

以氯化钠代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应如下：

2.1氢离子交换：

交换：

RH+NaC1→RNa+HC1再生：

RNa+HC1→RH+NaC1

2.2氢氧根离子交换：

交换：

ROH+HC1→RC1+H2O再生：

RC1+NaOH→ROH+NaC1

3实验条件

环境温度：

5℃～40℃、处理水量：

10～20L/h，做实验前一定配置好水及仪器（包括）酸度计pHS型1台、电导仪DDS-11型1台、天平1台、阳树脂及阴树脂已配、三角烧瓶250ml10个、移液管10、25、50ml各2支、滴定管50ml1支、量筒100、1000ml各1个、试剂瓶250ml1个、烧杯150ml500ml3个，2m钢卷尺1个；温度计1支；工业盐酸（HCI含量≥31％）几千克；固体烧碱（NaOH含量≥95％）几百克。

电源220V。

4实验步骤

4.1熟悉实验装置，搞清楚每条管路、每个阀门的作用。

4.2测原水温度、电导率及PH值，量交换柱树脂层高度。

4.3用自来水将阳离子交换柱内树脂反冲洗数分钟，以去除树脂层的气泡。

4.4开始除盐实验。

原水先经过阳离子交换柱，再进入阴离子交换柱，运行流速采用15m/h。

每隔10分钟测阳离子交换柱出水PH值，阴离子交换柱出水电导率及PH值。

测两次并加以比较。

4.5改变运行流速。

流速分别取20、25、30m/h，每种流速运行10分钟，阴离子交换柱出水测电导率。

4.6将上述步骤中记录的数据进行整理分析。

二．实验内容

1实验数据记录

运行流速（m/h）

（软化柱）

运行时刻（min）

进水硬度（mg/L）

出水硬度（mg/L）

脱除硬度率%

出水PH值

运行流速（m/h）

（除盐柱）

运行时刻（min）

进水电导（μΏ.cm）

出水电导（μΏ.cm）

除盐率%

出水PH值

2实验数据分析

三．思考题

1离子交换树脂有什么样的特性？

2离子交换软化与除盐实验中pH值是怎样变化的？

对电导率有什么影响？

实验序号

实验四

实验名称

虹吸式滗水器滗水

演示与设计实验

实验类型

设计型

实验室

给排水实验室

一．实验指导

1实验目的和任务

通过本次实验使学生熟悉虹吸式滗水器的结构组成、工作原理、操作方法及U型节，破虹管的作用；使学生进一步掌握虹吸式滗水器的设计计算。

2实验仪器、设备及材料

SBR反应器、虹吸式滗水器一套（U型节，破虹管，球阀）、量筒、秒表、刻度尺等。

3实验原理

3.1虹吸式滗水器的特点

虹吸式滗水器常用于污水处理厂沉淀池或好氧反应池中，U形管、滗水管、水平集水管、排水管等是虹吸式滗水器的主要构成部分。

常见的滗水器有浮动式重力滗水器、旋转式滗水器、浮筒式滗水器、泵式滗水器等。

虹吸式滗水器与以上几个滗水设备相比有以下几个独特特点：

①结构简单、制作方便、投资成本低；②节能环保，且运行费用低；③维护便捷；④运行稳定、可靠。

虹吸式滗水器的工作原理：

虹吸式滗水器会将反应池中上清液利用虹吸的方式排出，其工作原理是：

池内水位和短管内的水位会在进水与曝气阶段不断上升，但是因为U型管中有水封作用，会将空气阻留在管内使其受压，管内被阻留的空气压力会将短管中的水位把持在横管管底以下，以此保证水不会溢流排出。

进入排水阶段后，将管上破虹管上的电磁阀打开，管内的空气就会被压出，池内的上清液在水位差的压力作用下，从短管进入收集横管并通过U型管排出，直至到达设计运行低水位，真空破坏后，排水停止，一个运行周期结束。

当排水开始后，关闭电磁阀，这样可保证当池内水位低于横管时，仍能通过虹吸作用到达运行低水位。

真空破坏靠两种途径实现：

一是水位到了吸水口以下，二是打开电磁阀。

本实验采用途径二。

4实验步骤

4.1打开进水阀门，给SBR反应器进水。

直至反应器中水位高于滗水横管，关闭进水阀，并观察排水管有无水排出。

4.2打开破虹管上的电磁阀，间歇2-3秒，随之关闭电磁阀。

并观察排水管有无水排出。

4.3每隔时间间隔，测定滗水器排出的水量，并记录在表1中。

4.4在反应器中水位降至滗水管端之前，再次启、闭破虹管上的电磁阀。

并观察排水管有无水排出。

4.5绘制滗水量与滗水时间的关系曲线。

本试验为变水头滗水过程，因此滗水量与时间非线性关系，注意观察曲线的形式。

4.5从理论角度分析U型节，破虹管等部件在虹吸式滗水器中的主要功能，设计计算时需要整定的关键参数。

4.6根据工程的实际需求，进行虹吸式滗水器的设计计算，并绘制滗水器的结构简图。

5实验注意事项

5.1实验过程中要注意安全，不能在实验场地嬉戏和随便触摸电源等，以免跌落水池或发生触电事故而造成人身伤害

5.2实验前应认真预习、准备，在实验过程中虚心向老师和同学学习，积极动手，认真而细心操作，圆满完成实验任务。

二．实验内容

1实验数据记录（表1）

时间

SBR反应器（）

水位

水量

2绘制滗水量和滗水时间的关系曲线图

3虹吸式滗水器的设计计算（相关工程参数见右图）

三．思考题

1简述虹吸式滗水器的工作原理。

2简述U型节在虹吸式滗水器中的主要功能

3为什么要进行真空度校核？

实验序号

实验五

实验名称

自动喷水灭火系统实验

实验类型

演示

实验室

给排水实验室

一．实验指导

1实验目的

通过本次实验使学生熟悉自动喷水灭火系统的组成、工作原理、操作方法及各部分设备的作用；

使学生进一步掌握自动喷水灭火系统的设计和布置的方法和原则。

2实验仪器、设备及材料

消防水池、立式离心泵、闸阀、压力表、湿式报警阀、延迟器、压力开关、水力警铃、水流指示器、信号蝶阀、闭式喷头、末端试水装置、镀锌钢管等。

3实验原理

自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动喷水灭火并同时发出火警信号的灭火系统，是扑灭建筑初期火灾非常有效的一种灭火设备。

熟悉湿式自动喷水灭火系统设备、名称、规格、作用及位置，掌握系统各运行环节、灭火原理和过程是建筑消防设备工程设计与管理的主要任务。

湿式自动喷水灭火系统的工作原理：

当系统保护区域内的某处发生火情，火灾现场环境温度升高到设定温度时，闭式喷头的敏感元件炸裂或熔化脱落，喷水灭火。

此时，管网中的水由静止变为流动，则水流指示器动作，把水信号转为电信号，显示火灾区域。

同时，湿式报警阀出口管网水压下降，阀上下形成压差到达一定值时，阀片自动开启，水源不断补充管网灭火。

与此同时水流经报警阀密封环槽内的小孔流入延迟器后，水力警铃发出响亮的报警声，压力开关动作，向报警控制系统发出报警信号。

发出报警后可自动或手动方式启动消防泵向管网供水，达到持续灭火效果。

4实验步骤

4.1向屋顶水箱充水，记录报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。

4.2模拟火灾发生，打开试水阀，观察水力警铃动作，压力开关将信息传输到火灾报警控制系统及联动控制系统，联动控制自动喷水消防水泵启动，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表读数（P前、P后、P末端）。

4.3用明火烧烤喷头玻璃球，模拟发生火灾，被保护区某喷头下方温度升至喷头玻璃球动作温度，此喷头玻璃球破裂，开始喷水灭火。

湿式报警阀组工作，压力开关将信号传输到火灾报警控制系统及联动控制系统，联动控制自动喷水消防水泵启动，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。

4.4开启末端试水装置代替喷头喷水。

报警阀开启，水力警铃报警，压力开关将信号传输到火灾报警控制系统及联动控制系统，联动控制自动喷水消防水泵启动，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。

4.5手动开启水泵控制开关，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。

5实验注意事项

5.1实验过程中要注意安全，不能在实验场地嬉戏和随便触摸电源等，以免跌落水池或发生触电事故而造成人身伤害

5.2实验前应认真预习、准备，在实验过程中虚心向老师和同学学习，积极动手，认真而细心操作，圆满完成实验任务。

二．实验内容

1实验数据记录

P前

P后

P末端

1

2

3

4

5

2实验数据简要分析

三．思考题

1通过实验对湿式自动喷水灭火系统的认识，简述自动喷水灭火系统的主要组成部分。

2本实验系统是哪一种自动喷水灭火系统？

采用的什么喷头？

开式喷头有无动作温度一说，为什么？

3描述湿式报警阀组的工作原理。

4湿式报警阀组中能否取消延迟器，为什么？

5下面是末端试水装置示意图，试述其各部分的作用以及主要测试内容是什么？

末端试水装置示意图

1.压力表2.截止阀3.试水接头

4.排水漏斗5.最不利点处喷头

实验序号

实验六

实验名称

污泥沉降比和污泥指数的测定实验

实验类型

综合

实验室

给排水实验室

一．实验指导

1、实验目的

1.1、掌握污泥沉降比和污泥指数这两个表征活性污泥沉淀性能指标的测定和计算方法

1.2、进一步明确污泥沉降比，污泥指数和污泥浓度三者之间的关系以及它们对活性污泥法处理系统的设计和运行控制的指导意义。

1.3、加深对活性污泥的徐凝沉淀的特点和规律的认识。

2、实验原理

活性污泥的沉降性能影响活性污泥法处理系统的正常运行和处理效能，发育良好并有一定浓度的活性污泥，其沉降要经历絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等过程，最终形成浓度很高的浓缩污泥层。

正常的活性污泥在30min内即可完成絮凝沉淀和成层沉淀，最进入压缩沉淀阶段，压缩进程比较缓慢，需时较长，达到完全浓缩时间更长。

活性污泥在沉淀—浓缩方面的特性通常用活性污泥静止30min为基础的两项指标，即污泥沉降比（SV）和污泥指数（SVI）来表示。

污泥沉降比（SV），又称30min沉降率，即混合液在量筒内静止30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液的容积百分比，以%表示。

污泥沉降比能够反映曝气池正常运行时的污泥量，可用于控制、调节剩余污泥的排放量，还能够通过它及早发现污泥膨胀等异常现象。

因此，污泥沉降比是活性污泥法处理系统的重要运行参数，也是评价活性污泥数量和质量的重要指标。

污泥指数（SVI）的全程是污泥容积指数，是曝气池出口处混合液经30min静沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，以毫升计。

污泥指数（SVI）的计算式如下：

污泥指数（SVI）反应活性污泥的凝聚、沉降性能，正常活性污泥SVI介于50~150，SVI过低，说明泥粒细小，无机含量高，缺乏活性；SVI过高，说明沉降性能不好，并且已有可能产生膨胀。

3、设备和材料

（1）活性污泥。

（2）生活污水或模拟污水。

（3）塑料桶（用作曝气池）。

（4）曝气系统（小气泵，软管，曝气头）。

（5）布氏漏斗。

（6）抽滤泵。

（7）真空泵。

（8）三角瓶（250mL）。

（9）100mL量筒。

（10）称量瓶。

（11）烘箱。

（12）天平（1/10000）。

（13）定量滤纸（中速）。

（14）计时器（秒表）。

（15）干燥器。

4、实验步骤及记录

（1）定量滤纸放入称量瓶中，编号，103~105℃烘干，反复烘干、冷却、称量纸重量差低于0.2mg，置于干燥器中待用。

（2）将干净的100mL量筒用蒸馏水冲洗后，甩干。

（3）从塑料桶去污泥与污水混合均匀的混合液100mL置于100mL量筒中，并从此时开始计算沉淀时间。

（4）将装有污泥的100mL量筒放在静止处，观察活性污泥絮凝和沉淀的过程与特点，并且在第1、3、5、10、15、20、30min分别记录污泥界面以下的污泥容积。

（5）第30min的污泥容积即为污泥沉降比（SV）。

（6）称量好的滤纸（直径大于漏斗）放置在布氏漏斗中，用水喷湿，开动真空泵，使量筒中成为负压，滤纸紧贴漏斗。

（7）将经30min沉淀的污泥和上清液一同倒入布氏漏斗中抽吸过滤，再用少量水分多次洗涤量筒中附着污泥至漏斗。

停止吸滤后，仔细取出带泥定量滤纸折叠并放入原恒重称量瓶里。

（8）将称量瓶放在恒温烘箱中，调节温度至103~105℃，烘干2h后移入干燥器，冷却至室温，称其质量，反复烘干、冷却、称量至重量差低于0.4mg为止。

（9）按下式计算污泥浓度（MLSS）：

式中：

MLSS——混合液悬浮固体浓度（g/L）；

A——污泥+滤纸+称量瓶质量（g）；

B——滤纸+称量并质量（g）；

V——混合液（100mL）。

5、实验结果分析

1）．准确的绘出100mL量筒中污泥界面下的容积随沉淀时间的变化曲线。

2）．根据测定污泥沉降比（SV）和测定污泥浓度（MLSS）计算污泥指数（SVI）。

3）．通过所得到的污泥沉降比和污泥指数，评价该活性污泥法处理系统中活性污泥的沉降性能，是否有污泥膨胀的倾向或者已经发生膨胀。

6、思考题

1）污泥沉降比和污泥指数有什么区别和联系？

2）活性污泥的絮凝沉淀有什么特点和规律？