12环境 水污染控制工程 实验 实验指导书2打印.docx
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12环境水污染控制工程实验实验指导书2打印
《水污染控制工程》
实验指导书
叶劲松刘盛萍编
合肥学院生物与环境工程系
二0一四年二月
实验室规则
1）实验室是办学的基本条件之一，是师生进行科学实验、开展教研科技活动，培养实验能力的重要场所。
进入实验室要自觉遵守纪律不得喧哗吵闹，保持肃静，有秩序地入座。
2）实验前必须认真预习，熟悉本次实验的目的、原理、操作步骤，懂得每一操作步骤的意义和了解所用仪器的使用方法，否则不能开始实验。
3）实验过程中要听从教师的指导，严肃认真地按操作规程进行实验，并把实验结果和数据及时、如实记录在实验记录本上，文字要简练、准确。
完成实验后经教师检查同意，方可离开实验室。
4）实验台面应随时保持整洁，仪器、药品摆放整齐。
公用试剂用完后，应立即盖严放回原处。
勿使试剂、药品（尤其是NaOH）洒落在天平、实验台面和地上。
毛刷用后必须立即挂好，各种器皿不得丢弃在水池内。
实验完毕，仪器洗净放好，将实验台面抹拭干净，才能离开实验室。
5）配制试剂和用无离子水要注意节省，按实验实际使用量配制，多余的重要试剂和各种有机试剂要按教师要求进行回收，不得丢弃。
6）配制的试剂和实验过程中的样品，尤其是保存在冰箱和冷室中的样品，必须贴上标签、写上品名、浓度、姓名和日期等，放在冰箱中的易挥发溶液和酸性溶液，必须严密封口。
7）配制和使用洗液必须极为小心，强酸强碱必须倒入废液缶或冲稀后排放。
电泳后的凝胶和各种废物不得倒入水池，只能倒入废物桶。
8）使用贵重精密仪器应严格遵守操作规程。
使用分光光度计时不得将溶液洒在仪器内外和地面上。
仪器发生故障应立即报告教师，未经许可不得自己随意检修。
9）实验室内严禁吸烟、饮水和进食，严禁用嘴吸移液管和虹吸管。
易燃液体不得接近明火和电炉，凡产生烟雾、有害气体和不良气味的实验，均应在通风条件下进行。
10）实验完毕必须及时洗净并放好各种玻璃仪器，插好自动部分收集器上的试管，保持实验台面和实验柜内的整洁。
11）每组的仪器和玻璃器皿要用油漆编号，严禁抄拿他组仪器，不得将器皿遗弃在分光光度计内和其他实验台面上，打破了玻璃仪器要及时向教师报告，并自觉登记，并进行赔偿。
12）实验室内严禁吸烟！
加热用的电炉应随用随关，严格做到：
人在炉火在，人走炉火关。
乙醇、丙酮、乙醚等易燃品不能直接加热，并要远离火源操作和放置。
实验完毕，应立即拨去电炉开关和关好水笼头，拉下电闸。
离开实验室以前应认真、负责地进行检查水电，严防发生安全事故。
13）要精心使用和爱护仪器，如使用分光光度计时，不能将比色杯直接置于分光光度计上，并注意拿放比色杯时，不要打碎。
仪器损坏时，应如实向教师报告，并填写损坏仪器登记表，然后补领。
14）实验室内一切物品，未经本室负责教师批准，严禁带出室外，借物必须办理登记手续。
15）每次实验课由班长或课代表负责安排值日生。
值日生的职责是负责当天实验室的卫生、安全和一切服务性的工作。
16）根据原始记录，独立完成实验报告。
17）对实验内容和安排不合理的地方可提出改进意见。
对实验中出现的一切反常现象应积极向老师报告，不得擅自处理。
实验室常用的酸、碱组成
实验一混凝沉淀实验
一、实验目的和要求
1.观察混凝现象及过程，了解混凝的净水机理及影响混凝的重要因素。
2.确定某水样的最佳投药量及其相应的pH值。
二、实验原理
消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫做脱稳。
脱稳后的胶粒，在一定的水力条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花。
直径较大且较密实的矾花容易下沉。
自投加混凝剂直至形成较大矾花的过程叫混凝。
三、设备及用具
1.六联搅拌器；
2.洗耳球，配合移液管移药用；
3.移液管若干；
4.500mL量筒；
5.2mg/mL（Al2O3计）浓度硫酸铝（或其它混凝剂）溶液；
6.酸度计；
7.光电式浊度仪；
8.注射器；
9．烧杯若干。
四、内容与步骤
1.测原水浊度、温度及pH值。
2.用500mL量筒量取6个250ml水样置于搅拌烧杯中。
另量取250ml水样放在250ml烧杯中。
3.确定在原水中能形成矾花的近似最小混凝剂量。
方法是将搅拌机开关扳到手动位置，慢速搅拌烧杯中250ml的原水，用移液管每次增加0.25ml的混凝剂直至出现矾花为止。
这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。
4.确定实验时的混凝剂投加量。
根据步骤（4）得出的形成矾花最小混凝剂投加量，取其1/4作为1号烧杯的混凝投加量，其2倍作为6号烧杯的混凝剂投加量。
用依次增加混凝剂量相等的方法求出2-5号烧杯中混凝剂投加量。
用移液管向1至6号烧杯中分别加入相应的混凝剂。
5.将6个水样置于搅拌机中，保持各烧杯中各叶片的位置相同，启动仪器，（快速搅拌700rpm、2min；中速搅拌200rpm、10min；慢速搅拌70rpm、10min；静沉30min）。
6.搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成、沉淀的过程，矾花外观、大小、密实程度等，并记入表格中。
7.程序运行结束后，由上部取样口取杯中上清液约100mL（测浊度、pH即可），置于六个洗净的150mL烧杯中，测浊度及pH并记入表中。
五、结果整理
（1）把原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的水样浊度及pH值记入表格。
（2）以投药量为横坐标，以剩余浊度为纵坐标，绘制投药量-剩余浊度曲线，从曲线上可求得不大于某一剩余浊度的最佳投药量值。
（3）以沉淀后水样pH值为纵坐标，混凝剂加入量为横坐标，给出pH值与投药量曲线，分析其规律性。
（4）实验记录
实验小组名单：
实验日期：
快速搅拌转速：
中速搅拌转速：
慢速搅拌转速：
混凝剂名称：
混凝剂浓度：
原水浊度：
原水pH值：
（5）实验结果记入表1
表1混凝沉淀实验记录表
水样编号
1
2
3
4
5
6
水样温度
投加量（mL）
初矾花时间
矾花沉淀情况
剩余浊度
沉淀后pH值
备注
由剩余浊度-投药量图，得出最佳投药量为：
注意事项
1．取水样时，所取水样要搅拌均匀，要一次量取以尽量减少所取水样浓度上的差别。
2．移取烧杯中沉淀水上清液时，要在相同条件下取上清液，不要把沉下去的矾花搅起来。
思考题
1.根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝的几个主要因素。
实验二原子吸收测定实验
一、实验目的和要求
通过岛津原子吸收分光光度计AA-6300仪器的演示使用，了解原子吸收分光光度计的大致结构；掌握标准加入法的溶液配置及测定方法；掌握原子吸收分光光度计法进行定量测定的方法。
二、实验原理
将样品或消解处理好的试样直接吸入火焰，火焰中形成的原子蒸气对光源发射的特征电磁辐射产生吸收。
将测得的样品吸光吸光度和标准溶液的吸光度进行比较，确定样品中被测元素的含量。
三、仪器与设备
AA-6300主单元构造
操作开关
号（在图3.1中）
名称
功能
①
电源开关
打开仪器电源。
②
燃烧器选择开关
此开关用于防止误用燃烧器头。
当使用氧化亚氮-乙炔火焰时，需要高温燃烧器头（选购），该燃烧器头带有钥匙，用于改变到N2O-C2H2位置。
如果不在此位置上，就不可能点燃氧化亚氮火焰。
③
EXTINGUISH键
按该键熄灭火焰。
④
IGNITE键
当此键和PURGE键同时按下，气体输入到燃烧器，将点燃火焰。
⑤
PURGE键
当单独按此键时，电磁阀打开，输送空气和C2H2气体。
当此键和IGNITE键同时按下，点燃火焰。
⑥⑦⑧
PC、ASC、ASC接口
连接PC、ASC和ASC的电缆。
四、实验方法与操作步骤
AA——6300原子吸收仪器操作步骤
1）、打开气源阀及空压机电源：
把乙炔钢瓶的一级阀逆时针打开1-1.5圈，二级阀顺时针调至0.09±0.01Mpa。
打开空压机电源开关，使空压机自动加压并保持压力为0.4-0.5Mpa，输出压力为0.35Mpa不变的工作状态。
2）、打开主机电源：
按下仪器主机左侧的电源开关，约2分钟后，机器发出三声蜂鸣声，表明仪器初始化完毕。
3）、仪器参数设定与连接：
启动电脑WizAArd软件，依次在“元素选择”、“制备参数”、“样品标识符”、“样品选择”、“连接主机/发送参数”、“光学参数”、“燃烧器/气体流量设置”等项目设定参数（必须在指导教师的同意下进行）。
设定确认无误后，按“完成”。
4）、点火：
当“漏气检查”进行完毕后弹出“未检查到漏气”时（这个过程大约11分钟），则可以点火（点火前须查看可燃气的流量设置是否符合条件！
）。
点火时同时按下主机上的“EXIGNITE”红色按钮下面的黑白两个按键，直到点燃火焰稳定为止。
若点燃的火焰不稳（熄灭）时，则要按下“TINGUISH”的红色熄火按钮（关闭气路以免造成危险）。
5）、进样分析：
火焰稳定后，按照设定的要求，采用手动进样或者自动进样分析完所有的样品。
6）、结束时关机：
待样品分析完毕后，继续吸入去离子水（蒸馏水）燃烧3～5min。
点击电脑窗口“仪器”菜单栏下“余气燃烧”命令按钮，按提示，先关乙炔主阀；待仪器火焰熄灭后，再按主机EXTINGUISH键，切断工作站与主机的信号连接，并退出WizAArd软件的操作。
关闭主机电源及乙炔瓶气路上的二级阀，再关空压机，最后将空压机内气体排出。
7）、检查清扫：
确认检查气阀、空压机和主机电源均关闭无误，清扫实验桌面及实验室卫生。
五、实验结果
六、注意事项
使用高压气体注意事项
1．安装气瓶
（1）气瓶安装在室外通风处，避免阳光直晒。
（2）注意气瓶的温度不能高于40℃，在气瓶的2米之内的范围不允许有火源。
（3）气瓶要放置牢固，不能翻倒。
液化气体的气瓶（乙炔、氧化亚氮等），须垂直放置不允许倒下，也不能水平放置。
2．乙炔
（1）使用乙炔时，请使用乙炔专用的减压阀，不能直接让乙炔流入管道。
乙炔与铜、银、汞及其合金会产生这些金属的乙炔化物，在震动等情况下引起“分解爆炸”，因此要避免接触这些金属。
（2）乙炔气瓶内有丙酮等溶剂。
如果初级压力低于0.5MPa，就应该换新瓶，避免溶剂流出。
3．氧气
不要使用氧气。
4．空气
供应干燥空气。
如果使用含湿气的空气，水汽有可能附着在气体控制器的内部，影响正常操作。
最好在空气压缩机或空气钢瓶出口的管路中装一个除湿气的水分离器。
5．气体使用之后
气体使用之后，必须关掉截止阀和主阀。
6．压力表
定期检查压力表，使保持正常。
7．调压器
（1）使用合格的调压器和接头，具体情况请与岛津办事处联系。
（2）当安装钢瓶的调压器时，要除去钢瓶出口处的尘土。
（3）不能用坏的、漏气的接头安装调压器，否则会漏气。
不要过分用力地安装调压器，实在不好安装宁可换用新气瓶。
8．钢瓶的开/关
（1）打开钢瓶前，确认截止阀是关着的。
向左转动次级压力调节阀，用专用的手柄打开钢瓶。
即使主阀太紧打不开，不要用锤子和扳手敲击手柄或主阀。
在打开主阀后，用肥皂水检查调压器、接头处以及主阀的连接处是否漏气。
（2）氧化亚氮，氩气和氢气钢瓶的主阀要完全打开。
如果不完全打开，可能引起气体流量波动。
（3）乙炔钢瓶的主阀只能从完全关闭的状态下打开1圈或1.5圈。
（4）为了防止丙酮从钢瓶流出，不要打开超过1.5圈。
与此相反，如果乙炔主阀打开不足，则氧化亚氮-乙炔火焰（高温火焰），当火焰从空气-乙炔火焰切换到氧化亚氮-乙炔火焰时由于乙炔流量不够而引起回火。
废液的处置
在测定或前处理中产生的废液应该根据溶剂和溶质的成分采取不同的方法处理。
具体的规定各国各地区可能有所区别，处置废液应该遵照使用地的规定进行。
应急措施
紧急时或当发现原子吸收分光光度计不正常时，采取下列措施：
再次使用前务必检查仪器，必要时与岛津维修工程师联系
应急措施
1.关掉原子吸收分光光度计的电源开关。
2.关掉所有附件的电源开关。
3.关闭乙炔、空气、氧化亚氮、氢和氩供气管路的主阀。
4.关闭冷却水管路和氩气管的主阀。
5.切断电源供应。
当电源电缆用螺丝固定在配电盘上时关掉配电盘。
当电源电缆用插头连接时，拔下电源电缆的插头。
实验三静态活性炭吸附实验
一、实验目的
1.理解影响活性炭吸附性能的因素；
2.掌握静态活性炭的吸附工艺。
二、实验原理
活性炭吸附法70年代开始用于工业废水处理，目前已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一。
活性炭吸附，就是利用活性炭的固体表面和内部孔隙对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的作用。
活性炭的吸附作用产生于两个方面。
一是由于活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其他分于吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。
活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。
当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时问内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时，被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化，即达到了平衡，此时的动态平衡称为活性炭吸附平衡。
三、设备及用具
1．六联电动搅拌器；
2．离心机，离心管（10mL）、平衡用天平；
3．分光光度计、玻璃比色皿、蒸馏水瓶、卷纸；
4．天平、称量纸、药勺、烧杯等；
5．活性炭；
6.亚甲基蓝溶液（0.1mmol/L）。
四、内容与步骤
4.1天平称取1g、2g、3g、4g、5g活性炭，分别投入五个500mL的三角烧瓶中；
4.2在每个三角烧瓶中投加同体积（300mL）自配污水（亚甲基蓝溶液）；
4.3将烧杯放在六联电动搅拌器上，搅拌100分钟，每隔20分钟，从5个烧杯中逐一吸取8~10mL，离心（5000rpm，10min），测定其上清液吸光度（664nm）；
4.4同时记录水温和测定原水的OD值；
五、数据整理
5.1记录原始数据
第组
20min
40min
60min
80min
100min
g活性炭
5.2以吸光度为纵坐标，以时间为横坐标，分别绘制excel图；
5.3分析吸光度变化趋势，试找出最佳的吸附时间活性炭添加量；
六、思考题
影响活性炭吸附的因素还有哪些？
实验四活性污泥性质测定
一、实验目的和要求
（1）加深对活性污泥性能，特别是污泥活性的理解。
（2）掌握几项污泥性质的测定方法。
二、实验原理
活性污泥是人工培养的生物絮凝体，它是由好氧微生物及其吸附的有机物组成的。
活性污泥具有吸附和分解废水中的有机物（也有些可利用无机物质）的能力，显示出生物化学活性。
在生物处理废水的设备运转管理中，除用显微镜观察外，下面几项污泥性质是经常要测定的。
这些指标反映了污泥的活性，它们与剩余污泥排放量及处理效果等都有密切关系。
三、器材
（1）烘箱
（2）真空过滤装置
（3）秒表
（4）分析天平
（5）马弗炉
（6）定量滤纸数张
（7）100mL量筒
（8）500mL烧杯
（9）玻璃棒
（10）坩埚数个
四、实验方法与操作步骤
（1）污泥沉降比SV（％）它是指曝气池中取混合均匀的泥水混合液100mL置于100mL量筒中，静置30min后，观察沉降的污泥占整个混合液的比例，记下结果（表2-1）。
（2）污泥浓度MLSS就是单位体积的曝气池混合液中所含污泥的干重，实际上是指混合液悬浮固体的数量，单位为g/L。
①测定方法
a．将滤纸放在105℃烘箱或水分快速测定仪中干燥至恒重，称量并记录（W1）（见表2-2）
b．将该滤纸剪好平铺在布氏漏斗上。
c．将测定过沉降比的100mL量筒内的污泥全部倒人漏斗，过滤（用水冲净量筒，水也倒人漏斗）。
d．将载有污泥的滤纸移入烘箱（105℃）烘干恒重，称量并记录（W2）。
②计算
污泥浓度（g/L）＝[（滤纸质量+污泥干重）一滤纸质量]×10
（3）污泥指数SVI污泥指数全称污泥容积指数，是指曝气池混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的容积（单位为mL/g）。
计算式如下
SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能。
一般在100左右有为宜。
（4）污泥灰分和挥发性污泥浓度MLVSS挥发性污泥就是挥发性悬浮固体，它包括微生物和有机物，干污泥经灼烧后（600℃）剩下的灰分称为污泥灰分。
①测定方法先将已知恒重的磁坩埚称量并记录（W3）（表3-1），再将测定过污泥干重的滤纸和干污泥一并故入磁坩埚中，先在普通电炉上加热碳化，然后放入马弗炉内（600℃）烧40min，取出故人干燥器内冷却，称量（W4）。
②计算
在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水处理池的活性污泥混合液，其比值常在0.75左右。
五、实验结果整理
式中W1——滤纸的净重，mg；
W2——滤纸及截留悬浮物固体的质量之和，mg。
V——水样体积，L。
式中W3——坩埚质量，mg；
W4——坩埚与无机物总质量，mg
其余同上式
表3-1活性污泥性能测定表
进水后（5min）
W1
/mg
W2
/mg
W2-W1
/mg
W3
/mg
W4
/mg
W4-W3
/mg
SV
/%
MLSS
/（mg/L）
MLVSS
/（mg/L）
SVI
/（mL/g）
一
二
平均
出水前水后（5min）
W1
/mg
W2
/mg
W2-W1
/mg
W3
/mg
W4
/mg
W4-W3
/mg
SV
/%
MLSS
/（mg/L）
MLVSS
/（mg/L）
SVI
/（mL/g）
一
二
平均
注意事项
（1）测定坩埚质量时，应将坩埚放在马弗炉中灼烧至恒重为止。
（2）由于实验项目多，实验前难备工作要充分，不要弄乱。
（3）仪器设备应按说明调整好，使误差减小。
思考题
（1）影响活性污泥吸附性能的因素有哪些?
实验五SBR工艺设计实验
一、实验目的和要求
1.了解并掌握SBR处理废水的五个运行步骤；
2.设计优化工艺参数。
二、实验原理
SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点：
1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
9、工艺流程简单、造价低。
主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
SBR系统的适用范围：
由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。
就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：
1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。
2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。
3）水资源紧缺的地方。
SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。
4）用地紧张的地方。
5）对已建连续流污水处理厂的改造等。
6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。
三、实验设备和材料
1．SBR装置1套：
2．PHS-25型酸度计1台：
3．溶氧测定仪1台：
4．COD测定装置一套：
5．温度计1个：
SBR运行五步骤
四、内容与步骤
（仅供参考）
1.熟悉实验装置，搞清楚每条管路，每个阀门的作用。
2.设计工艺参数：
进水流速、曝气时间（搅拌）、沉淀时间、排放时间和待机时间。
最佳工艺运行条件为曝气时间1.5h，缺氧时间3h，沉淀时间1h，排水时间0.5h，周期5h；交替式曝气；pH为6.5-7.5。
3.测原水温度、pH值、COD或者BOD、DO等。
4.在实验过程中，可随时检测温度、pH值、COD或者BOD、DO和MLVSS
5.排水中，检测最终出水指标：
COD或者BOD、DO和MLVSS、SVI、温度、和pH值等。
6.结束实验。
注意事项：
小心操作，不要让水接触裸露电线，以防短路和触电。
五、实验报告（仅供参考）
1、把实验所测数据填入下表
T
pH
DO
COD
进水指标
出水指标
去除率（％）
实验六污泥厌氧消化实验
一、实验目的
1．掌握厌氧消化过程及原理；
2．了解污泥厌氧消化过程与产气量、COD去除等的变化关系，加深对污泥厌氧消化原理的理解。
二、实验原理
在隔绝与空气接触的条件下，借助兼性菌、厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程。
第Ⅰ阶段——水解产酸阶段
污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪水解生成氨和胺，多肽等。
第Ⅱ阶段——厌氧发酵产气阶段
第Ⅰ阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和CO2+H2等小分子有机物在产甲烷菌的作用下，通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。
在酸化阶段，发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用的第1类小分子有机物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第2类为不能被甲烷菌直接利用的有机物，如丙酸、丁酸
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