水环境累类实验指导书.docx
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水环境累类实验指导书
第八章水质工程实验
实验一混凝实验
一、实验目的
1.掌握混凝实验的操作过程，加深对混凝机理的理解；
2.了解水样pH值对混凝的影响及最佳投药量的确定方法。
二、实验原理
地表水中含有一些粒径在0.001～1μm的颗粒，这些颗粒称作胶体，它在重力作用下难以沉降，虽然它们之间存在着布朗运动，但由于胶体表面带有电荷而长期处于分散而稳定的状态，它的存在使水具有一定的浓度，向水中投加一些化学药品，减少其胶体表面的带电量，破坏其稳定性，使分散的颗粒聚集增大，从水中分离出来，以除去水中的浊度，这个过程叫混凝，投加的化学药品叫混凝剂，混凝效果与混凝剂种类、投加量及水样的pH值密切相关。
三、实验仪器
DC-506智能搅拌器、SZD-2智能浊度仪、Sension酸度计
四、实验步骤
1.用高岭土配制一定浊度的水样，并准确测定其浊度（NTU）温度（℃）。
2.将上述水样分为三份，用酸、碱调节其PH值为酸性、中性、碱性并准确测定。
3.每个水样取6份（每份1000mL）于搅拌杯中并置于搅拌器上。
4.设置搅拌器的工作状态：
①混合阶段：
转速300r/min，时间1min；②反应阶段：
转速50r/min，时间10min；③沉降阶段：
转速0r/min，时间20min。
5.取混凝剂[2%的Al2（SO4）3]1，3，5，7，9，11mL于加药管内，启动搅拌器并加入混凝剂，观察水样变化情况。
6.沉降结果后取水样上清液测定其残留浊度。
五、实验结果记录表
原水浊度NTU原水温度℃
投药（mL）
残留浊度
pH（NTU）
1
3
5
7
9
11
pH1
pH2
pH3
备注
六、绘制投药量——残留浊度曲线并确定每个水样的最佳投药量
七、回答问题
1、根据在实验中所观察到的现象及实验结果，简述影响混凝的几个因素。
2、在最佳投药量出现后再增大投药量混凝效果为什么会变差？
实验二软化与除碱实验
一、实验目的
地下水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3—等离子，Ca2+、Mg2+称为硬度，HCO3—称为碱度。
硬度必须全部除去，以防止受热面的结垢，碱度太高也会影响换热设备的安全经济运行，一般情况下水中碱度保持一定值即可。
除去硬度和部分碱度常用H+——Na+并联的方法，通过本实验达到：
①加深对离子交换工艺的理解，熟悉离子交换法处理工业用水的操作过程；②掌握离子交换法处理工业用水的基本特性与规律。
二、实验装置
三、实验原理
1.软化与除碱：
[
是以
的形式存在]
[
是以
的形式存在]
2.还原：
四、实验步骤
1.测定原水的H总，A总；
2.确定水量分配系数；
0.2
0.4
0.6
0.8
0.8
0.6
0.4
0.2
3、总水量按100L/h流入并联系统，调节水量为计算流量，约20min后取H+、Na+交换柱出水混合后测定其残留H总，A总；
4、每隔10min取样一次测定其H总，A总共测定4次；
五、实验结果记录
原水H总=原水A总=
/
0.2/0.8
0.4/0.6
0.6/0.4
0.8/0.2
ΔH总
ΔA总
六、绘制残留碱度曲线和硬度曲线
七、讨论
1、除碱还有哪些方法，各有什么优缺点？
2、水流速度对除碱效果有无影响？
为什么？
硬度测定
1、取水样100mL于250mL锥形瓶中；
2、给水样中加3～5mL的缓冲溶液及少许的铬黑T指示剂；
3、若显紫色或紫红色则用EDTA标液滴定至兰色并记录EDTA耗量；
4、计算
——EDTA标液浓度（10
）
——EDTA标液耗量（mL）
——水样体积（mL）
碱度测定
1、取水样100mL于250mL锥形瓶中；
2、加入3～4滴酞指示剂，若水样显红色则用
标液滴定至无色并记录
耗量P，若不显红色，则进行下一项操作；
3、向水样中加入3～4甲基橙指示剂，摇匀，用
滴定到溶液由桔黄变为桔红，记录
耗量
；
4、计算：
——
标液浓度（
）
——酚酞碱度（
）
——甲基橙碱度（
）
50.5——
摩尔质量（
）
若以
计，则为28.04
实验三过滤实验
一、实验目的
1、掌握过滤过程中滤料层不同深度处滤水头损失、出水浊度随时间的变化规律；
2、加深对反冲洗现象的理解，观察反冲洗时水力筛分现象，了解滤料膨胀与反冲洗强度关系。
二、实验原理
滤料具有三个作用：
即隔离作用，沉淀作用，接触凝聚作用，当水从滤料中流过时，其中的悬浮物被滤料截留而除去水中杂质，在等速过滤状态下，水头损失随时间的变化而增大，滤池中水位不断升高，当水位到达一定高度时过滤停止，进行反冲洗，以除去其中的杂质，反冲洗强度与滤料膨胀率成正比，洁净滤料的水头损失为H0（常数），配水系统及承托层的水头损失H（常量），过滤时间为t时，滤料层的水头损失为ΔHt，于是水头损失为Ht=H0+H+ΔHt，为了保证出水水质和过滤速度，当滤池中水位上升到一定高度，就要对滤料进行反冲洗。
滤料膨胀率：
式中：
——滤料膨胀后的高度（cm）；
——滤料膨胀前的高度（cm）。
三、实验设备
过滤反冲实验装置、SZD—2智能浊度仪
四、实验步骤
1.水质浊度，滤料层水头损失实验
①用高岭土配制一定浊度的水样并准确测定其浊度（NTU）；
②开启水泵及反冲洗阀方向滤柱进水，当水从反冲洗排水口流出时关闭反冲阀并记录滤料层各点水位高度；
③开启进水阀，进水流量分别为1#50L/h（8m/h）、2#63L/h（10m/h）、3#76L/h（12m/h），调节进出水阀，使其进出水量平衡；
④待系统工况稳定后每10min测定一次出水浊度，滤料层测定管水位高度；
⑤运行1～1.5h小时后，实验结束，关闭进水阀。
2.滤料层反冲洗实验
①量出静态时滤料层高度L0，缓慢开启反冲阀，使滤料层刚刚膨胀起来，待滤料层稳定后（动态平衡），记录滤料膨胀后高度L及反冲洗水量；
②改变反冲洗水量3～4次，记录反冲洗水量及相应的滤料层膨胀高度于表二中；
③关闭反冲洗阀，停止反冲洗。
五、实验结果整理
1.计算并填写表1和表2
表1
时间
流量
浊度（NTU）
水头损失（cm）
进水
出水
表2
静态高度
L0（cm）
反冲洗时间
t（s）
反冲洗水量
Q（L/h）
反冲洗强度
I（L/m2·s）
滤料膨胀高度L（cm）
膨胀率
e（%）
2、绘制水质变化曲线、滤料层水头损失变化曲线、反冲洗水量与滤料膨胀曲线；
六、讨论问题
1、静态测压管为什么水位相同？
动态时测压管水位有无差异？
为什么？
2、滤池过滤周期、出水水质、滤料层水头损失与哪些因素有关？
实验四污泥沉降比（SV）、污泥指数（SVI）实验
一、实验目的
1、加深时污泥沉降比和污泥指数概念的理解；
2、掌握污泥沉降比和污泥指数的测定方法。
二、实验原理
污泥沉降比（SV）是指曝气池混合液静止沉降30min后，沉降污泥的体积占原混合液体积的百分比；污泥指数（SVI）是指曝气池混合液静止沉降30min后，每克干污泥所占沉降污泥的体积。
污泥沉降比反映活性污泥的沉降性能和污泥浓度的大小；污泥指数反映活性污泥的松散程度，浓缩凝聚性能和沉降性能。
三、实验设备
电子天平、干燥箱、量筒、玻璃称量瓶等。
四、实验步骤及结果计算
1.污泥沉降比（SV）的测定
取搅拌均匀的活性混合液100mL于100mL量筒内，静止沉降30min后，读取污泥界面下降数值V30min（mL）。
2.污泥指数（SVI）的测定
①将干净的称量瓶放入105～110℃干燥箱烘干，再把定量滤纸折叠好放入称量瓶中，打开瓶盖烘1h后放到干燥器中冷却30min后称重（瓶+纸）；
②取搅拌均匀的同种污泥2份（每份100mL），从称量好重量的称量瓶中取出滤纸放到三角漏斗中，将污泥倒入其中进行过滤（并把量筒中残留物用蒸馏水冲洗干净一并过滤）；
③过滤结束，折叠好带有污泥的滤纸放入称量瓶中，放称量瓶于105～110℃的干燥箱中（打开瓶盖）烘干到恒重；
④计算
污泥干重（MLSS）=干重（瓶+纸+污泥）—干重（瓶+纸）（g/L）
五、回答问题
1.解释
2.对于生活污水和城市污水
值多大较为合适？
3.根据所测的
判定所测活性污泥的沉降性能。
实验五污泥比阻实验
一、实验目的
1、掌握污泥比阻的测定方法；
2、了解确定最佳混凝剂投加量的方法。
二、实验原理
污泥比阻是单位过滤面积上、单位干重滤饼具有的阻力，影响污泥脱水性能的因素有：
污泥性质、污泥浓度、污泥和滤液的粘度、混凝剂的种类，投加量，在污泥中加入不同种类的混凝剂或加入同种不同量的混凝剂，都会使污泥的脱水性能发生改变。
本实验是在污泥中加入不同量的
并在布氏漏斗中抽滤，通过测定污泥滤液滤过介质的速度来确定污泥比阻的大小，进而确定其最佳投药量。
三、实验装置
污泥比阻实验装置、磁力搅拌器
四、实验步骤
1.取搅拌均匀的污泥5份（每份100mL）；
2.第一份不加混凝剂，第二、三、四、五份分别加入5mL2%、4%、6%、8%的
混凝剂，并把每个试样在磁力搅拌器上搅拌1min，反应10min；
3.取两张滤纸放在布氐漏斗里并用洗瓶将其润湿；
4.开启真空泵调节其真空度约为20Kpa，并读取量筒初始值；
5.将第一份试样倒入布氐漏斗，每隔10S记录一次滤液体积，真空表读数，直到真空破坏成真空度不变；
6.重复3～5步骤，将第二、三、四、五试样依次作完，并将实验数据记录表中。
五、实验结果记录整理
时间（S）
滤液体积/真空表读数（mL/Pa）
0
10
20
30
40
50
时间（S）
t/v（S/mL）
0
10
20
30
40
50
六、计算
1、求试样
2、求比阻
其中：
r——污泥比阻（m/Kg）；
P——过滤压力（Pa）；
A——过滤面积（m2）；
μ——滤液粘度系数（Kg/m2·S），1Kg/m2=9.8Pa（N/m2）
W——污泥浓度（Kg/m3）[20mg/mL]。
七、绘制投药量——比阻曲线，确是最佳投药量
八、四答问题
1、污泥比阻与那些因素有关？
2、污泥比阻在污水处理中有何意义？
实验六生物转盘实验
一、实验目的
1、掌握生物转盘的工作原理；
2、了解生物转盘的特点。
二、实验原理
生物转盘低速转动，在污水中生物膜吸附有机物，在空气中吸附氧气，在氧气作用下，微生物把吸附在盘面上的有机物分解为H2O，CO2从而除去有机物；生物膜上富余的氧气溶解在污水中，使水中微生物在氧的作用下也可分解有机物。
生物转盘每转一圈即进行一次有机物吸附——吸收氧气——氧化分解——向污水中送氧，随着有机物的分解，生物膜逐渐变厚、微生物老化，在污水和盘片之间产生的剪切力的作用下而脱落，并随着水流进入下一级转盘或从装置下部排去，从而除去了水中的有机物。
三、实验装置
生物转盘、BOD测度装置、量筒、天平
四、实验步骤
1.微生物的培养（又称挂膜）；
2.进水、出水、SV、MLSS、BOD的测定；
3.微生物的观察。
五、实验数据与结果计算
SV1=MLSS1=BOD1=
SV2=MLSS2=BOD2=
SVI1=SV2=BOD去除度=
六、讨论问题
1、绘出生物转盘净化原理图（侧面、正面）。
2、生物转盘怎样去除水中有机物？
3、生物转盘净化污水有那些特点？
实验七酸性废水中和实验
一、实验目的
过滤中和法适应于处理含酸浓度较低（3～4%）的酸性废水。
酸性废水的中和效果于酸的种类、浓度、流速、滤料层厚度（或酸性废水和滤料的接触时间）有关。
通过实验：
①了解滤速与出水水质PH之间的关系；②了解滤料层厚度与出水水质pH之间的关系；③掌握酸性废水过滤中和装置的运行工艺。
二、实验原理
工业企业的废酸液一般为两类：
即H2SO4废液和HQ废液，目前采用的滤料是白云石（CaCO3，MgCO3），石灰石（CaCO3）。
H2SO4+CaCO3→CaCO4↓+H2O+CO2↑
H2SO4+MgCO3→MgCO3+H2O+CO2↑
故中和H2SO4一般是用白云石（CaCO3，MgCO3）
HCl+CaCO3→CaCl2↓+H2O+CO2↑
HCl+MgCO3→MgCl2+H2O+CO2↑
中和盐酸采用石灰石、白云石都可以。
三、实验装置
四、实验步骤
1.用废酸配剂pH=2～4的酸液，搅拌均匀并准确测定其pH；
2.打开水泵调节流量诗使酸液的40L/h的速度流经滤料层，20min后从排水芨生水口取样测定其pH；
3.第一次取样结束后，调节流量为60L/h，15min从排水口取水样测定其pH；
4.取样结束后分别调节其流量为80L/h，100L/h，120L/h相应时间为12min、10min、8min分别测定其排水pH值。
五、实验结果记录
原水pH=
原水流量（L/h）
时间（min）
pH值
H1（cm）
H2（cm）
H3（cm）
H4（cm）
六、绘制排水pH与流速、滤料厚度的关系曲线
七、回答问题
1、过滤中和法的处理效果与那些因等有关？
2、工业企业中酸性废水的处理方法还有那些？
实验八水泵性能实验
一、实验目的
1、测绘单台水泵的性能曲线Q—H，Q—N，Q—η；
2、了解离心泵的操作过程。
二、实验装置
三、实验步骤
1、检查设备仪器是否正常；
2、关闭压水阀，启动电机，从功率表上读取电机输入功率（应在2～4分钟完成）；
3、逐次开大压水阀，使流量从零到最大分为6～8级，每调节一次阀门待工况稳定后，读取其空值，压力值，水流量（测定水箱面积、水位高度、时间）、电力输入功率（表读数×5）（调节压水阀使功率分别为64、60、55、50、45、40分别待工况稳定后，读取其它参数）；
4、实验完毕测量水泵进出口管径、测压点为高差。
四、实验记录
离心泵型号电机功率电机效率
次数
流量Q（m3/S）
功率W（KW）
压力P（Pa）
管经D（mm）
测压点交差△Z（mm）
水箱面积S（m2）
时间T（S）
水位△H（m）
入口
出口
入口
出口
1
2
3
4
5
6
7
8
五、结果计算与记录
1、扬程H
P压、P空——水泵出口压力，进口真空度（Pa）
——水泵出口，入口测压点断面平均流速（m/s）
——压力表、真空表接点高差（m）
2、水泵轴功率N
N=η电机·N1（Kw）
η电机——电动机效率，一般取0.9
N1——电机输入功率（Kw）
3、水泵有效功率N水
N水=
ρ——水密度（1000Kg/m3）
Q——水流量（m3/s）
H——水泵扬程（m）
4、水泵效率η
5、计算结果记录
次数
流量Q（m3/S）
扬程H
（m）
水泵轴功率N
水泵有效功率N水
水泵效率η
1
2
3
4
5
6
7
8
六、水泵性能曲线绘制
七、讨论问题
1、为什么要在关闭压水阀的情况下启动离心泵？
第九章水污染控制工程实验
实验一混凝实验
一、实验目的
1.熟悉混凝处理工艺过程，观察混凝现象，加深对混凝理论的理解；
2.掌握确定混凝工艺最佳条件的选择；
3.了解影响混凝处理工艺效率的因素。
二、实验仪器设备及试剂
1.六联定时变速搅拌器
2.光电式浊度仪
3.酸度计、pH精密试纸
4.反应槽、1000毫升量筒及常用玻璃仪器
5.混凝剂、助凝剂、调pH酸碱试剂
三、实验内容与步骤
1、初步确定最小投药量
取100mL废水水样于小烧杯中，缓慢逐滴加入混凝剂，快速搅拌，同时注意观察废水水质变化。
当形成微小絮凝体时立即停止投药，记录混凝剂用量。
2、确定最佳pH值
①取1000mL废水水样置于六个反应槽中，分别调节pH值为5、6、7、8、9、10。
②以实验步骤1确定的最小投药量为准，取混凝剂于六联搅拌器上的试管中。
③将调好pH值的反应槽放入搅拌器上，放下搅拌杆（注意搅拌叶片位于反应槽中央）。
接通电源，启动开关，开始搅拌，同时投加混凝剂。
快速搅拌（混合过程）1min，转速为300r/min，慢速搅拌（反应过程）5min，转速约为50～60r/min。
反应搅拌结束后，轻轻提出搅拌杆，取出反应槽。
在搅拌过程中注意观察絮凝体的生成过程。
④将反应槽中废水水样缓慢倾斜地倒入1000mL量筒中，静置沉降20min。
在沉降过程中注意观察絮凝体的沉降性能：
如絮凝体颗粒大小、松散密实程度、沉降体积及水质变化等。
⑤20min后，取各量筒中水样的上清液，测浊度。
3、确定最佳投药量
①取1000mL废水水样置于六个反应槽中。
以实验步骤2中确定最佳pH值为依据，调节水样pH值。
②以实验步骤1中确定的最小投药量的25～200%，取混凝剂于六联搅拌器上的试管中。
③同实验步骤2中的③④⑤。
五、实验数据处理及思考
1.将实验数据填入《实验数据记录表》中。
2.根据实验结果，作出处理废水水质浊度和pH、水质浊度和投药量（毫克/升）关系曲线，求得最佳pH值和最佳投药量。
3.试论述该实验处理废水的经济技术比较（将混凝剂折算为固体投加量）。
4.化学混凝剂在投加时为什么必须立即与水充分混合，剧烈搅拌？
实验数据记录表
废水名称
废水性质（C.pH）
快速（混合）时间分钟
搅拌速度转/分
慢速（反应）时间分钟
搅拌速度转/分
静置沉淀时间分钟
实验水样毫升
混凝剂名称
混凝剂浓度%
编号
项目
1#
2#
3#
4#
5#
6#
最小投药量（mg/L）
pH
投药量（mg/L）
絮凝体情况
浊度
沉降性能
备注
六、注意事项
1.取水样时，需将水样混合均匀，注意水样编号，在取水样上清液分析时，避免扰动已沉降的絮凝体。
2.在搅拌混合、静止沉降过程中，注意观察絮凝体的形成和变化。
实验二溶气浮上法处理废水实验
一、实验目的
1、掌握加压溶气气浮实验原理，了解溶气水投加量与去除率的关系。
2、掌握加压溶气气浮的工艺流程及水质变化规律，熟悉实验设备和实验方法。
二、实验原理
根据气体在水中的溶解度与压力成正比的原理。
将空气加压通入水中，形成溶气水，这种富含微小气泡的溶气水与水中悬浮颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，附聚在一起浮上水面，形成浮渣层，从而达到从废水中浮上分离悬浮固体的目的。
三、实验仪器设备
1.溶气浮上实验装置。
见下图
2.空气压缩机。
3.光电式浊度仪。
4.常用玻璃仪器、温度计等。
四、实验内容与步骤
1.溶气水释放实验
①将空气压缩机与实验装置上的进气口连结，向溶气缸中加自来水至规定液位后，开启空气压缩机进行空气加压，大约10～15min后，压力表指针达6kg/cm2时，可近似认为溶气达到饱和状态，关闭空气压缩机，停止加压。
②向浮上柱加自来水1000毫升，缓慢旋启溶气浮上实验装置上的释放器释放溶气水，此时注意观察溶气水的现象，同时记录水温及压力。
③关闭释放器，排空浮上柱内废水。
④于下图中查出空气在水中的溶解度。
空气在纯水中饱和溶解度
2.废水浮上处理实验
①向浮上柱内加废水水样1000毫升。
当压力表压力在4kg/cm2以上时（如压力不足4kg/cm2，需重新开启空气压缩机加压）缓慢旋启释放器，通入溶气水200mL，关闭释放器，反应5～10min后，取水样100毫升，待分析。
排空浮上柱内废水，并用自来水冲洗浮上柱内壁残渣。
②向浮上柱内加废水水样1000mL，按步骤①改变溶气水通入量分别为400、600、800mL。
③将上述实验所取水样进行浊度测定。
五．实验数据处理及思考
1.将实验数据填入《实验数据记录表》中。
2.计算并绘出废水去除率与溶气水通入量的关系曲线。
3.简述混凝处理工艺与气浮处理废水工艺的异同之处。
4.简述气浮性能同废水水质的关系。
实验数据记录表
水样编号
废水水质
溶气水投加量（mL）
处理后水质
去除率%
投加试剂mg/L
搅拌时间
气固比
备
注
pH
SS
Mg/L
浊度
pH
SS
Mg/L
浊度
快速（分）
慢速（分）
六．注意事项
1.实验设备为压力容器，向溶气缸中加水时，不得超过总体积的2/3，以免影响溶气效果及发生危险。
2.实验时应注意观察实验现象，及时记录。
3.实验过程中注意观察溶气压力变化，压力低时及时补充。
实验三污水生物处理系统氧转移系数测定实验
一、实验目的
1.研究探讨氧由气相转入液相的规律及充氧效率的影响因素。
2.熟悉不同类型的曝气装置在实验中的应用。
二、实验原理
在活性污泥法系统中，常采用曝气的方式将空气中的氧强制溶解到混合液中。
氧转移的机理常用双膜理论来解释。
当气、液两相作
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