环境工程实验.pptx

实验一实验一化学混凝实验化学混凝实验第1页/共151页一、实验目的1 1、加深对混凝沉淀原理的理解；、加深对混凝沉淀原理的理解；2 2、掌握化学混凝工艺最佳混凝剂的筛选方法；、掌握化学混凝工艺最佳混凝剂的筛选方法；3 3、掌握化学混凝工艺最佳工艺条件的确定方法。、掌握化学混凝工艺最佳工艺条件的确定方法。第2页/共151页（一）化学混凝是用来去除水体中无机和有机的胶体悬浮物。通常，废水中胶体颗粒的粒径在1nm至0.1m之间。（二）混凝机理：1、压缩双电层机理 2、吸附电中和机理 3、吸附架桥机理 4、沉淀物网捕机理（三）常用混凝剂：铝系和铁系二大系列。二、实验原理第3页/共151页三、实验装置和设备1 1、实验装置、实验装置 (1)(1)六联搅拌器六联搅拌器 (2 2)精密酸度计精密酸度计 (3 3)CODCOD测定装置测定装置第4页/共151页2 2、实验水样、实验水样 生活污水生活污水3 3、实验试剂、实验试剂 （1 1）10%10%聚合氯化铝；聚合氯化铝；（2 2）10%10%聚合硫酸铁；聚合硫酸铁；（3 3）10%10%聚合铝铁。聚合铝铁。第5页/共151页四、实验步骤（一）混凝剂最佳投药量的确定 1、测定原水水质（COD、pH、色度、温度等），记入表1-2。2、依次用量筒取400mL水样，倒入烧杯中，将烧杯置搅拌机平台上，进行预搅拌0.5min。3、用移液管分别称取混凝剂0.5、1、1.5、2、2.5、3mL，依次加入水样烧杯中。4、搅拌：快速300转/分2min；慢速60转/分10min。搅拌过程中，观察矾花形成的过程，记录矾花形成的时间。搅拌结束后，搅拌轴自动提机、停机。第6页/共151页5、静置沉降30分钟。观察并记录矾花的大小、密实和沉降过程。6、取各烧杯水样上清液进行测定pH、色度和COD值（标准重铬酸钾法），记录数据（表4-2）。7、绘制COD去除率-投药量的关系曲线，初步确定药量的范围。8、由8的结果，进一步设定投药量，重复步骤3-8，从而确定最佳投药量mg/L。注：最佳投药量是指使胶体体系脱稳所需的投药量，即设备处理效果（COD、色度等）最好时的投药量。最佳投药量一般是指设备出水达到一定的水质要求（国家制定的排放标准或回用标准等）时的最小投药量。第7页/共151页表表1-2 1-2 最佳投药量实验记录最佳投药量实验记录 第8页/共151页（二）混凝剂的筛选 对于混凝剂的选择，首先根据废水的水质，对出水水质的要求及有关的实验资料，初步确定几种混凝剂，按实验步骤（一）进行实验，确定每种混凝剂的最佳投药量，据此进行经济对比，从中选择既经济处理效果又好的混凝剂。第9页/共151页五、数据处理及结果讨论1、不同混凝剂对COD去除率的影响；2、最佳混凝剂的投加量对COD去除率的影响；3、pH值对COD去除率的影响；4、搅拌速度和搅拌时间对COD去除率的影响；5、混凝最佳工艺条件的确定。第10页/共151页六、思考题1、分析影响混凝效果的因素。2、当投药量超过最佳投药量后，混凝效果反而降低，分析其原因。3、COD测定时加入硫酸汞的原因。第11页/共151页七、参考文献1 严煦世，范瑾初给水工程（第四版）北京：中国建筑工业出版社，19992 许保玖，安鼎年给水处理理论与设计北京：中国建筑工业出版社，19923 李圭白，张杰水质工程学北京：中国建筑工业出版社，2005第12页/共151页实验二实验二 离子交换实验离子交换实验第13页/共151页一、实验目的一、实验目的 1 1、掌握离子交换容量的分析与计算；、掌握离子交换容量的分析与计算；2 2、了解交换带的移动过程；、了解交换带的移动过程；3 3、掌握穿透曲线和再生曲线的绘制技术。、掌握穿透曲线和再生曲线的绘制技术。实验三实验三 离子交换实验离子交换实验第14页/共151页二、实验原理二、实验原理 离子交换反应是在两相中进行的，它服从当量定律离子交换反应是在两相中进行的，它服从当量定律和质量作用定律，并且是可逆反应。离子交换法就是和质量作用定律，并且是可逆反应。离子交换法就是基于等当量交换和可逆反应进行交换和再生。基于等当量交换和可逆反应进行交换和再生。阴、阳离子交换树脂在交换过程中的反应为：阴、阳离子交换树脂在交换过程中的反应为：阴、阳离子在再生过程中的反应为：阴、阳离子在再生过程中的反应为：实验三实验三 离子交换实验离子交换实验第15页/共151页三、实验材料与方法三、实验材料与方法 1 1、实验装置、实验装置 实验三实验三 离子交换实验离子交换实验废水池；废水池；去离子水池；去离子水池；再生剂池；再生剂池；离子交换柱；离子交换柱；收集筒。收集筒。第16页/共151页三、实验材料与方法三、实验材料与方法 2 2、实验用水、实验用水 人工配制含铬废水。人工配制含铬废水。3 3、实验树脂、实验树脂 阴离子交换树脂（阴离子交换树脂（717#717#）4 4、分析方法、分析方法 CrCr6+6+的浓度测定采用分光光度计法。的浓度测定采用分光光度计法。实验三实验三 离子交换实验离子交换实验第17页/共151页四、实验步骤四、实验步骤 （一）离子交换实验（一）离子交换实验 （1）把把预预处处理理好好的的一一定定重重量量的的阴阴离离子子交交换换树树脂脂（717#）转入交换柱，脂层高度为转入交换柱，脂层高度为0.150.2米，计算离子树脂的体积；米，计算离子树脂的体积；（2）把把含含铬铬废废水水注注入入废废水水池池，测测定定含含铬铬废废水水中中Cr6+的的浓浓度；度；（3）打打开开进进水水阀阀，用用转转子子流流量量计计控控制制废废水水流流量量，使使废废水水以以2060升升/升升树树脂脂时时的的流流速速通通过过树树脂脂层层，用用量量筒筒计计算算出出水水体体积积。每每收收集集0.05升升出出水水，取取样样测测定定六六价价铬铬的的浓浓度度。当当交交换换带带前前沿沿就就近近出出水水口口时时，可可改改为为每每收收集集0.01升升或或更更少少的的出出水水体体积积，测定一次六价铬浓度。注意交换带的移动；测定一次六价铬浓度。注意交换带的移动；第18页/共151页四、实验步骤四、实验步骤 （一）离子交换实验（一）离子交换实验 （4）绘制穿透曲线（）绘制穿透曲线（Cr6+的泄漏量的泄漏量出水体积）并计出水体积）并计算当六价铬的泄漏量为算当六价铬的泄漏量为0.5毫克毫克/升时的工作交换容量；升时的工作交换容量；（5）改变废水的滤速，重复上述步骤；）改变废水的滤速，重复上述步骤；（6）根据所得的数据，绘制当六价铬的泄漏量为）根据所得的数据，绘制当六价铬的泄漏量为0.5mg/L时的滤速时的滤速-出水体积的关系曲线。出水体积的关系曲线。第19页/共151页四、实验步骤四、实验步骤（二）离子交换树脂再生实验（二）离子交换树脂再生实验 （1）用用去去离离子子水水反反冲冲树树脂脂层层，将将树树脂脂层层中中残残留留的的含含铬铬废废水水顶回废水池，直至出水无色为止；顶回废水池，直至出水无色为止；（2）正正向向接接通通去去离离子子水水，调调节节出出水水阀阀使使滤滤速速为为12升升/升升树树脂脂时时，拆拆除除去去离离子子水水线线，使使交交换换柱柱内内液液面面降降至至树树脂脂层层顶顶部部下下一一厘厘米米处处，接接通通再再生生液液线线，使使10%的的氢氢氧氧化化钠钠流流入入交交换换柱柱，注注意意观观察察出出水水颜颜色色的的变变化化，一一旦旦出出现现黄黄色色，立立即即用用50毫毫升升量量筒筒收收集集之之。当当再再生生液液为为0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.3、1.5、1.7、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0倍倍树树脂脂体体积积时时，测测定定再再生生液液中中六六价价铬铬的浓度；的浓度；（3）再再生生结结束束后后，停停止止进进碱碱，把把交交换换柱柱内内的的碱碱全全部部排排空空收收集之；集之；第20页/共151页四、实验步骤四、实验步骤 （二）离子交换树脂再生实验（二）离子交换树脂再生实验 （4）正洗树脂用水量：强碱阴树脂）正洗树脂用水量：强碱阴树脂45倍树脂体倍树脂体积，时间积，时间1520分钟。弱碱阴树脂分钟。弱碱阴树脂67倍，时间倍，时间2030分分钟，正洗水带黄色部分收集于废水池；钟，正洗水带黄色部分收集于废水池；（5）反冲，以）反冲，以1030倍流速逆流反向进水，反冲树倍流速逆流反向进水，反冲树脂层，反冲水量：强碱阴树脂一倍树脂体积，时间脂层，反冲水量：强碱阴树脂一倍树脂体积，时间35分钟，弱碱阴树脂二倍树脂体积，时间分钟，弱碱阴树脂二倍树脂体积，时间510分钟；分钟；（6）落床待用；）落床待用；（7）绘制再生效率曲线，即再生效率与再生剂用）绘制再生效率曲线，即再生效率与再生剂用量（树脂体积的倍数）之间的关系曲线。量（树脂体积的倍数）之间的关系曲线。第21页/共151页五、实验记录五、实验记录水样体积水样体积（mLmL）浓度浓度（mg/Lmg/L）第22页/共151页六、数据处理和结果六、数据处理和结果 （1 1）绘制离子交换穿透曲线；）绘制离子交换穿透曲线；（2 2）绘制再生效率曲线。绘制再生效率曲线。七、问题讨论七、问题讨论 1 1、结合离子交换穿透曲线分析影响离子交换速、结合离子交换穿透曲线分析影响离子交换速度的因素；度的因素；2 2、分析影响离子交换再生的因素；、分析影响离子交换再生的因素；3 3、实验过程中产生含铬废水应如何处理？、实验过程中产生含铬废水应如何处理？第23页/共151页八、参考文献八、参考文献1 1 严煦世，范瑾初给水工程（第四版）北京：中国严煦世，范瑾初给水工程（第四版）北京：中国建筑工业出版社，建筑工业出版社，199919992 2 许保玖，安鼎年给水处理理论与设计北京：中国许保玖，安鼎年给水处理理论与设计北京：中国建筑工业出版社，建筑工业出版社，199219923 3 李圭白，张杰水质工程学北京：中国建筑工业出李圭白，张杰水质工程学北京：中国建筑工业出版社，版社，200520054 4 张自杰，顾夏声等排水工程张自杰，顾夏声等排水工程 （第四版）北（第四版）北京：中国建筑工业出版社，京：中国建筑工业出版社，20002000第24页/共151页实验三实验三 臭氧氧化实验臭氧氧化实验第25页/共151页 臭氧是氧的同素异构体，具有很很强的氧化性，不仅能容易地氧化废水中的不饱和有机物，而且还能使芳香族化合物开环和部分氧化，提高废水的可生化性，降低废水的色度。臭氧极不稳定，在常温下分解为氧。用臭氧处理废水的最大优点是不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧，臭氧通常用于水体的消毒、废水脱色及深度处理中。工业上，一般采用无声放电制取臭氧，原料为空气，廉价易得。因此利用臭氧处理水和废水具有广阔的前景。第26页/共151页一、实验目的1、了解臭氧发生器的构造、原理和使用方法。2、通过对印染废水的处理，了解臭氧对工业废水进行脱色处理的基本过程。第27页/共151页二、实验工艺流程及设备第28页/共151页三、实验水样 本实验采用印染废水第29页/共151页四、实验步聚1、熟悉实验工艺装置流程。2、打开水箱出水阀，启动水泵，水泵工作，用转子流量计控制一定的流量，将印染废水吸入水泵，然后打开系统气路球阀。3、先后打开制氧机电源开关与臭氧发生器电源开关，调节气体流量计使供氧量符合要求，设备开始运行第30页/共151页 4、当通入的氧气的时间为0、4、8、12、16、20、24、28min时，相应地从混合罐取样口取样100ml（取样前应排除取样管中的积液）测定色度，同时取样测定水中臭氧的浓度。5、运行结束后，先关掉臭氧电源开关及制氧机开关，然后关闭气路球阀，再将水泵关闭，系统停止工作，关闭系统水路阀门。第31页/共151页6、将实验数据填入下表氧化时间(min)048121620 24 28通入氧气体积（L）出水的色度（倍）色度的去除率 臭氧的浓度mg/L 尾气中臭氧的浓度mg/L 臭氧的利用率 臭氧的投加量mg 第32页/共151页 7、根据实验数据绘制废水色度的去除率臭氧投加量的工作曲线。8、绘制臭氧利用率臭氧投加量的工作曲线。9、根据实验所得数据，对臭氧脱色工艺作出分析。第33页/共151页五、测定方法色度测定方法采用铂钴标准比色法或稀释倍数法见附录一第34页/共151页参考文献参考文献 1 张自杰，顾夏声，等排水工程(下册)M北京：中国建筑工业出版社，1996494-5062 李圭白，张杰水质工程学M北京：中国建筑工业出版社，2005215-223第35页/共151页实验四实验四水静置沉淀实验水静置沉淀实验第36页/共151页一、实验目的一、实验目的 1 1、掌握沉淀特性曲线的测定方法；、掌握沉淀特性曲线的测定方法；2 2、了解固体通量分析过程；、了解固体通量分析过程；3 3、加深对沉淀的理解，为沉淀池的设计提供、加深对沉淀的理解，为沉淀池的设计提供必要的设计参数。必要的设计参数。第37页/共151页二、实验原理二、实验原理 H沉降柱沉降柱第38页/共151页三、实验材料与方法三、实验材料与方法 1 1、实验装置、实验装置 第39页/共151页三、实验材料与方法三、实验材料与方法 1 1、实验装置、实验装置 （1 1）沉降柱）沉降柱 直径直径200mm200mm 工作水深工作水深1500mm 1500mm（2 2）浊度仪）浊度仪第40页/共151页三、实验材料与方法三、实验材料与方法 2 2、实验用水、实验用水 采用粘土配制的模拟废水。采用粘土配制的模拟废水。3 3、分析方法、分析方法 悬浮物测定采用比色法。悬浮物测定采用比色法。第41页/共151页四、实验步骤四、实验步骤 1 1、将将水水样样倒倒入入废废水水槽槽中中，关关闭闭进进水水阀阀，打打开开回回流流阀阀，开开泵泵，用用泵泵循循环环搅搅拌拌废废水水约约5min5min，使使水水样样中中悬悬浮浮物物分分布布均均匀匀，从从废废水水槽槽中中取取样样三三次次，每每次次约约50ml50ml（取取样样后后要要准准确确记记下下水水样样体积）。此水样的悬浮物浓度即为实验水样的原始浊度体积）。此水样的悬浮物浓度即为实验水样的原始浊度I Io o。2 2、打开进水阀，关闭回流阀将废水送入沉降柱。当废、打开进水阀，关闭回流阀将废水送入沉降柱。当废水升到溢流口，溢流管流出水后，关紧进水阀，停泵，记下水升到溢流口，溢流管流出水后，关紧进水阀，停泵，记下沉淀开始时间。沉淀开始时间。3 3、隔、隔5 5、1010、2020、3030、4545、6060、90min90min，从试验筒中部，从试验筒中部取样二次，每次约取样二次，每次约5050毫升左右（准确记下水样体积）。取水毫升左右（准确记下水样体积）。取水样前要先排出取样管中的积水约样前要先排出取样管中的积水约10ml10ml左右，测定水样的浊度左右，测定水样的浊度I Ii i。并观察静置沉淀现象。并观察静置沉淀现象。第42页/共151页五、实验记录五、实验记录时间时间（minmin）0 05 5101020203030454560609090浊度第43页/共151页六、数据处理和结果六、数据处理和结果 （1 1）沉降效率率）沉降效率率 E=(IE=(I0 0-I-Ii i)/I)/I0 0100%100%（2 2）沉降速度）沉降速度 u=hu=hi i/t/ti i （3 3）根据实验结果绘制沉淀曲线：）根据实验结果绘制沉淀曲线：E-t E-t曲线曲线 E-u E-u曲线；曲线；第44页/共151页七、问题讨论七、问题讨论 1 1、分析沉淀曲线特点；、分析沉淀曲线特点；2 2、如将沉淀曲线应用到沉淀池的设计，需注、如将沉淀曲线应用到沉淀池的设计，需注意什么问题？意什么问题？3 3本实验中采用浊度测定来代替悬浮物浓度本实验中采用浊度测定来代替悬浮物浓度的测定，浊度是否能够完全表征悬浮物浓度？请回的测定，浊度是否能够完全表征悬浮物浓度？请回答浊度与悬浮物浓度的区别与联系。答浊度与悬浮物浓度的区别与联系。第45页/共151页八、参考文献八、参考文献 1 1 严煦世，范瑾初给水工程（第四版）北京：中国建筑工业出严煦世，范瑾初给水工程（第四版）北京：中国建筑工业出版社，版社，199919992 2 许保玖，安鼎年给水处理理论与设计北京：中国建筑工业出许保玖，安鼎年给水处理理论与设计北京：中国建筑工业出版社，版社，199219923 3 李圭白，张杰水质工程学北京：中国建筑工业出版社，李圭白，张杰水质工程学北京：中国建筑工业出版社，200520054 4 张自杰，顾夏声等排水工程张自杰，顾夏声等排水工程 （第四版）北京：中国建（第四版）北京：中国建筑工业出版社，筑工业出版社，20002000 第46页/共151页实验五实验五 空气扩散系统中氧的空气扩散系统中氧的 总转移系数的测定总转移系数的测定第47页/共151页一、实验原理 氧向液体的转移是污水生物处理的重要过程。空气中的氧向水中转移，通常以双膜理论作为理论基础。双膜理论双膜理论认为，当气液两相作相对运动时，其接触界面两侧分别存在气膜和液膜。气膜和液膜均属层流，氧的转移就是在气、液双膜进行分子扩散和在膜外进行对流扩散的过程。第48页/共151页 由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，因此传质的阻力主要集中在双膜上。在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在着氧的浓度梯度，这就是氧转移的推动力。第49页/共151页 对于难溶解的氧来说，转移的决定性阻力又集中在液膜上，因此通过液膜是氧转移过程的限制步骤，通过液膜的转移速率便是氧扩散转移全过程的控制速度。第50页/共151页氧向液体的转移速可由下式表达：式中 Cs氧的饱和浓度，mg/L;C氧的实际浓度，mg/L；KLa氧的总转移系数，;第51页/共151页积分得：式中 C0t=0时液体溶解氧浓度，mg/L。第52页/共151页二、实验装置和试剂1、实验装置 包括玻璃水槽、曝气装置、溶解氧瓶,实验装置如图51所示。图51 空气扩散系数中氧的总转移系数的测定装置图 1曝气器；2扩散器；3反应器；4取样管 第53页/共151页2、实验试剂（1）Na2SO3饱和溶液；（2）1得CoCl26H2O溶液；（3）01mol/L碘溶液；（4）0.025mol/LNa2S2O3。第54页/共151页三、实验内容 测定在非稳态条件下氧的转移，并计算氧的总转移系数 。第55页/共151页四、实验步骤1、缸内注满清水。2、测试水温。本实验采用室温。3、接通曝气器电源，观察鼓入空气情况，调好后关闭曝气器电源。第56页/共151页4、加入Na2S2O3和CoCl26H2O溶液：加入15ml的Na2S2O3和24ml的CoCl26H2O，在加上述溶液后轻轻用玻璃棒搅拌均匀，观察清水中的氧是否脱除，当其中的氧被脱除（DO=0）后开始下步实验。并注意取样方法。5、打开曝气器开始实验 取样时间为2分、4分、6分、8分、10分、12分，这样便可测定出不同时间的溶解氧量。第57页/共151页五、实验结果及计算 要求计算出氧的总转移系数。第58页/共151页六、实验报告要求1、用文字简述实验过程；2、画图表示实验装置；3、列表记录实验数据；4、计算氧的总转移系数 。第59页/共151页参考文献：1 张自杰，顾夏声，等排水工程下册M北京：中国建筑工业出版社，1996114-1212 高廷耀，顾国维，等水污染控制工程下册M北京：高等教育出版社，1999140-1423 谢澄，陈中豪，疏明君，等三相生物流化床的相含率及气液传质性能研究J工业用水与废水，2001，32(6)：14第60页/共151页实验六实验六 加压溶气气浮实验加压溶气气浮实验第61页/共151页一 实验目的和要求1、了解压力溶气气浮法处理废水的工艺过程2、了解溶气水回流比对处理效果的影响3、掌握色度的测定方法第62页/共151页二 气浮原理 气浮法是进行固液分离的方法之一。该法是在水中通入空气，产生微细泡(有时还需要同时加入混凝剂)，使水中细小的悬浮物粘附在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，再用刮渣机收集。这样，废水中的悬浮物得到了去除，同时净化了水质。气浮分为射流气浮、叶轮气浮和压力溶气气浮。气浮法主要用于洗煤废水、含油废水、造纸和食品等废水的处理。第63页/共151页三 实验水样 本实验采用自配水样 第64页/共151页四 实验设备及工艺流程图图9-1第65页/共151页五 实验步骤1、熟悉实验工艺流程。2、将废水用6mol/L的NaOH溶液调至pH=89，在500mL的量筒内分别加入废水200、250、300、350、400mL。3、启动废水泵，将混凝池和气浮池注满水。4、启动空气压缩机，待气泵内有一定压力时开启清水泵，同时向加压溶气罐内注水、进气，打开溶气罐的出水阀。第66页/共151页5、迅速调节进水量使溶气罐内的水位保持在液位计的2/3处，压力为0.30.4MPa。如进气量过大，液位不能稳定，可适当打开溶气罐的放水阀(或关闭进气阀，采取间歇进气)，使液位基本保持稳定，直到释放器释放出含有大量微气泡的乳白色的溶气水。观察实验现象。6、向各水样加入混凝剂，使其浓度为250 350mg/L，并搅拌均匀。7、从溶气罐取样口向各水样中注人溶气水，使最终体积为500mL。静置2030min，取样测定色度。实验数据填入表91。第67页/共151页表表9 91 1 加压溶气气浮实验数据记录加压溶气气浮实验数据记录废水体积mL 0200 250 300 350 400 450备注溶气水体积mL 回流比 气浮时间min 色度 原水 出水 色度去除率%第68页/共151页8 根据实验数据绘制色度去除率与回流比之间的关系曲线。第69页/共151页六、测定方法色度测定方法采用铂钴标准比色法或稀释倍数法见附录第70页/共151页参考文献：1、张自杰，顾夏声，等排水工程(下册)M北京：中国建筑工业出版社，1996520-5382、高廷耀，顾国维，等水污染控制工程（下册）M北京：高等教育出版社，199944-573、李圭白，张杰水质工程学M北京：中国建筑工业出版社，2005122-125第71页/共151页实验七实验七 厌氧消化实验厌氧消化实验第72页/共151页一 实验目的 厌氧消化可用于处理有机污泥和高浓度有机废水(如柠檬酸废水、制药废水、酒精糟液等)，是污水和污泥处理的主要方法之一 厌氧消化过程受pH值、碱度、温度、负荷率等因素的影响，产气量与操作条件、污染物种类有关。进行厌氧消化设计前，一般都要经过实验室试验来确定该废水是否适于消化处理，能降解到什么程度，消化池可能承受的负荷以及产气量等有关设计参数。因此，掌握厌氧消化实验方法是很十分重要的。第73页/共151页 通过本实验希望达到以下目的：(1)掌握厌氧消化实验方法；(2)了解厌氧消化过程pH、碱度、产气量、COD去除率等的变化情况，加深对厌氧消化的理解。(3)掌握COD的测定方法；(4)掌握pH值的测定方法。第74页/共151页二 实验原理 厌氧消化过程是在无氧条件下，利用兼性细菌和专性厌氧细菌来降解有机物的处理过程，其终点产物和好氧处理不同：碳素大部分转化为甲烷，氮素转化为氨和氮，硫素转化为硫化氢，中间产物除同化合成为细菌物质外，还合成为复杂而稳定的腐殖质。第75页/共151页厌氧消化过程可分为四个阶段：1.水解阶段：水解阶段：高分子有机物在细胞外酶作用下进行水解，被分解为小分子有机物；2.酸化阶段酸化阶段(发酵阶段发酵阶段)：小分子有机物在产酸菌的作用下转变为挥发性脂肪酸(VFA)、醇类、乳酸等简单有机物；3.产乙酸阶段：产乙酸阶段：上述产物被进一步转化为乙酸、H2、碳酸及新的细胞物质；4.产甲烷阶段：产甲烷阶段：乙酸、H2、碳酸、甲酸和甲醇等在产甲烷菌作用下被转化为甲烷、CO2和新细胞物质。由于甲烷菌繁殖速度慢、世代周期长，所以这一反应步骤控制了整个厌氧消化过程。第76页/共151页三 实验设备和材料1、实验设备：(I)厌氧消化装置(见图5-l)：消化瓶的瓶塞、出气管以及接头处都必须密闭，防止漏气，否则会影响微生物的生长和所产沼气的收集；(2)恒温水浴槽；(3)COD测定装置；(4)酸度计。第77页/共151页2、实验材料：(l)消化瓶内装有驯养好的消化污泥混合液400mL。(2)模拟工业废水(本实验采用人工配制的甲醇废水)。配制甲醇废水1000mL备用。甲醇废水配比如下：甲醇2，乙醇0.2，NH4Cl 0.05%，甲酸钠0.5%，KH2PO4 0.025%，pH=7.0-7.5。第78页/共151页 图图5-1 厌氧消化装置厌氧消化装置第79页/共151页四 实验步骤1、学生首先仔细观察实验装置结构，认真听取指导教师讲解实验原理和操作步骤。2、首先记录集气管中的产气量（为上组24小时产气量）。用量筒量取50mL人工配制的废水备用。3、关闭阀门1，抬高收水瓶，打开阀门2使集气管内水位回零后，迅速关闭阀门2。第80页/共151页4、关闭阀门1，打开反应瓶胶塞，取出50mL消化液，倒入新的人工配置废水50mL，盖紧瓶塞，并摇匀后，将消化瓶放回恒温水浴槽中，控制温度在35左右。5、每隔2分钟摇动一次，并记录产气量，共记录5次，填入表1。产气量的计量采用排水集气法。6、24小时后取样分析出水pH值和COD，同时分析进水的pH值和COD，填人表2。第81页/共151页表1 沼气产量记录表时间（min）0246810.24h总产气量 沼气产量（mL）.第82页/共151页表2 厌氧消化反应实验记录表时间 投配率 进水 出水 COD去除率（%）24h沼气产量（ml）pHCOD(mg/L)pHCOD(mg/L)第83页/共151页五、测定方法1、COD的测定采用标准重铬酸钾，见附录。2、pH值的测定采用pHS-2型酸度计测定，见附录第84页/共151页六、试验结果讨论绘制沼气产率的变化曲线，并分析其原因。绘制消化瓶稳定运行后沼气产率曲线。分析哪些因素会对厌氧消化产生影响，如何使厌氧消化顺利进行？第85页/共151页参考文献：1 张自杰，顾夏声，等排水工程(下册)M北京：中国建筑工业出版社，1996353-3722 高廷耀，顾国维，等水污染控制工程（下册）M北京：高等教育出版社，1999193-2053 李圭白，张杰水质工程学M北京：中国建筑工业出版社，2005499-542第86页/共151页实验八实验八 水处理工艺路线研究水处理工艺路线研究第87页/共151页一、实验目的和要求1.实验目的 (1)通过对某种废水的水质分析，研究该种废水的处理方法，确定合理的工艺路线；(2)熟悉主要污染物测定方法，掌握仪器设备的使用和操作。第88页/共151页2.实验要求 本实验拟通过印染废水处理方法研究，达到以上实验目的。(1)了解印染废水的水质特征及处理工 艺；(2)掌握pH值、COD的测定方法；(3)了解水解酸化和好氧接触氧化在实际工艺中的应用，并观察在该过程中COD和色度去除情况。第89页/共151页二、实验原理 印染废水具有水质水量变化大、COD浓度高、pH值高、色度高、悬浮物多,且含有微量铬、氰、酚、硫等有毒物质的特点,所确定的处理工艺流程必须充分考虑到印染废水的性质,强调处理工艺的脱色效率以及提高有机污染物的去除效果。第90页/共151页 印染废水中含有诸多难生物降解的染料,而废水色度的去除首先应破坏染料有机物的带色基团,本工艺采用水解酸化好氧生物接触氧化处理工艺,就是利用厌氧菌将水中的染料等大分子、杂环类有机物分解成低分子有机物,同时利用厌氧菌的水解作用破坏染料分子的有色基团,提高废水的可生化性,然后在好氧池中利用好氧菌的同化和异化作用将厌氧菌所分解产物进行降解,从而达到脱色、去除有机物的目的。第91页/共151页 印染废水可生化处理性较差的主要原因是慢速生物降解有机物和难生物降解有机物所占比例较高。一般好氧生物处理对色度和难降解有机物的去除率不高,这是因为某些染料、中间产物和添加剂在单纯的好氧条件下分子结构很难破坏,水解酸化预处理的主要作用是使印染废水中的难降解有机物及其发色基团解体、被取代或裂解（降解）,从而降低废水的色度,改善可生化处理性。即使不能直接降低色度,由于分子结构或发色基团已发生改变,也可使其在好氧条件下容易被降解并脱色。第92页/共151页 微生物水解酸化池可作为独立的一级厌氧生物处理,其目的是改善原污水的可生化性,降低后续生物处理的负荷,提高后续处理的稳定性和效果。在水解酸化阶段，由于产酸菌分泌的外酶作用,含碳有机物被水解成单糖,蛋白质被水解成肽和氨基酸,脂肪被水解成丙二醇、脂肪酸。这些水解产物进入各类产酸菌的细胞内,被代谢成更简单的丁酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、醛类、氨及少量二氧化碳、氢气等。第93页/共151页 好氧段的主要作用是氧化分解厌氧反应后的产物,包括转化成较易降解的分子较小的有机物。例如,芳香族化合物的完全氧化、完成脱色和COD的去除。染料主要靠其发色基团产生各种颜色,某些在水解酸化时未能脱去的发色基团在好氧段可进一步被去除。第94页/共151页三、实验设备和材料1.实验设备（1）酸度计；（2）COD测定装置；（3）水解酸化和好氧处理装置；（4）数显恒温水浴锅2.实验材料（1）印染废水；（2）已经培养驯化好的厌氧或好氧污泥。第95页/共151页四、实验步骤1、进行水质分析：测定印染废水的pH值、COD、色度，填入表1；2、取1L印染废水，用H2SO4将印染废水的pH值调至9，静置，沉淀；3、将调pH值后的废水投入水解酸化装置中进行兼氧实验。记录进水COD值及pH值。4、将水解酸化出水投入好氧接触氧化装置，进行好氧实验。记录进水COD值及pH值。5、24h后取样分析出水pH值和COD。第96页/共151页表1 印染废水水质分析结果项目 pH值 COD/(mg/L)色度 数值 第97页/共151页表2 实验结果进水量(ml/d)进 水 出 水 COD去除率（）pH值 COD(mg/L)pH值 COD(mg/L)第98页/共151页测定方法1.pH值的测定采用PHS3C型酸度计（见附录一）；2.COD的测定采用标准重铬酸钾法（见附录二）。第99页/共151页六、参考文献1 严煦世，范瑾初给水工程（第四版）北京：中国建筑工业出版社，19992 许保玖，安鼎年给水处理理论与设计北京：中国建筑工业出版社，19923 李圭白，张杰水质工程学北京：中国建筑工业出版社，20054 张自杰，顾夏声等排水工程（第四版）北京：中国建筑工业出版社，2000第100页/共151页附录一附录一 色度测定方法色度测定方法第101页/共151页 纯水为无色透明的液体，洁净水在水层浅时为无色，深层为浅蓝绿色，天然水受污染时可着色。水的颜色可区分为“真色”和“表色”两种，真色是指去除浊度后水的颜色，没有去除悬浮物的水所具有的颜色称表色。测定色度方法的选择：测定较清洁的、带有黄色色调的天然水和饮用水的色度用铂钴标准比色法，以整数表示结果；测定受工业废水污染的地面水和工业废水，可用文字描述颜色的种类和深浅程度，并以稀释倍数法测定色的强度。第102页/共151页一 铂钴标准比色法概概 述述 1方法原理 用氯铂酸钾与氯化钴配成标准色列，与水样进行目视比色。每升水中含有1mg铂和0.5mg钴时所具有的颜色，称为1度，作为标准色度单位。2干扰及消除 如水样浑浊，则放置澄清，亦可用离心法或用孔径为0.45m滤膜过滤以去除悬浮物。但不能用滤纸过滤，因滤纸可吸附部分溶解于水的颜色。第103页/共151页 仪仪 器器 50mL具塞比色管，其刻线高度应一致。试试 剂剂 铂钴标准溶液：称取1.246g氯铂酸钾(K2PtCl6)(相当于500mg铂)及1.000g氯化钻(CoC126H2O)(相当于250mg钴)，溶于100ml水中，加100ml 盐酸，用水定容至1000ml。此溶液色度为500度，保存在密塞玻璃瓶中，存放暗处。第104页/共151页步步 骤骤 1标准色列的配制 向50ml比色管中加入 0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00、4.50、5.00、6.00及7.00ml铂钴标准溶液，用水稀释至标线，混匀。各管的色度依次为0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60和70度。密塞保存。第105页/共151页2.水样的测定 (1)分取50.0ml 澄清透明水样于比色管中，如水样色度较大，可酌情少取水样，用水稀释至50.0ml。(2)将水样与标准色列进行目视比较。观测时，可将比色管置于白瓷板或白纸上，使光线从管底部向上透过液柱，目光自管口垂直向下观察。记下与水样色度相同的铂钴标准色列的色度。第106页/共151页 计算计算 色度(度)式中：A稀释后水样相当于铂钴标准色 列的色度；B水样的体积(ml)第107页/共151页注意事项注意事项(1)可用重铬酸钾代替氯铂酸钾配制标准色列。方法是：称取0.0437g重铬酸钾和1.000g硫酸钴(CoSO47H2O)，溶于少量水中，加入0.50ml硫酸，用水稀释至500mI。此溶液的色度为500度。不宜久存。(2)如果样品中有泥土或其它分散很细的悬浮物，虽经预处理而得不到透明水样时，则只测表色。第108页/共151页二 稀释倍数法 概概 述述 1方法原理 为说明工业废水的颜色种类，如：深蓝色、棕黄色、暗黑色等，可用文字描述。为定量说明工业废水色度的大小，采用稀释倍数法表示色度。即，将工业废水按一定的稀释倍数，用水稀释到接近无色时，记录稀释倍数，以此表示该水样的色度。第109页/共151页2干扰及消除 如测定水样的真色，应放置澄清取上清液，或用离心法去除悬浮物后测定；如测定水样的表色，待水样中的大颗粒悬浮物沉降后，取上清 第110页/共151页仪仪 器器 50ml具塞比色管，其标线高度要一致。第111页/共151页步步 骤骤（1）取100150ml澄清水样置于烧杯中，以白色瓷板为背景，观测并描述其颜色种类。（2）分取澄清的水样，用水稀释成不同倍数，分取50ml分别置于50ml比色管中，管底部衬一白瓷板，由上向下观察稀释后水样的颜色，并与蒸馏水相比较，直至刚好看不出颜色，记录此时的稀释倍数。第112页/共151页附录二溶解氧的测定方法（碘量法)第113页/共151页一、原理 水样中加入MnSO4和碱性KI生成 沉淀，极不稳定，与水中溶解氧反应生成碱性氧化锰MnO(OH)2棕色，将溶解氧固定（DO将 氧化为 ）第114页/共151页 (棕)再加入浓H2SO4,使沉淀溶解，同时 被溶液中KI的I-还原为 而析出I2，即：,最后用Na2S2O3标液滴定I2,以确定DO，第115页/共151页试剂：1、MnSO4溶液：称480gMnSO44H2O或360gMnSO4H2O溶于水，用水稀释至1000mL,此液加入酸化过的KI溶液中，遇淀粉不变蓝。2、碱性KI溶液：称500gNaOH溶于300400mL水中，另称取150gKI（或135gNaI）溶于200mL水中，待NaOH冷却后，将两溶液合并，混匀用水稀释到1000mL,如有沉淀，放置过夜，倾出上清液，贮于棕色瓶中，用橡皮塞塞紧，避光保存，此溶液酸化后，遇淀粉不变蓝。第116页/共151页3、1（m/v）淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，用刚煮沸的水冲稀到100mL。4、002500mol/L（1/6K2Cr2O7）：称取于105110烘干2h并冷却的K2Cr2O71.2259g溶于水，移入1000mL容量瓶，稀释至刻度。第117页/共151页5、002500mol/L Na2S2O3溶液：称取3.1g Na2S2O35H2O溶于煮沸放冷的水中，加入0.1gNaCO3用水稀释至1000mL，贮于棕色瓶中。使用前用0.02500mol/LK2Cr2O7标定，于250mL碘量瓶中，加入100mL水和1gKI，加入2Cr2O7标液，8mL（15）H2SO4溶液密塞，摇匀，于暗处静置5min，用待标定的Na2S2O3溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL淀粉，继续滴定至蓝色刚好褪去。第118页/共151页测定步骤：（1）用移液管插入瓶内液面