排水实验报告.docx
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排水实验报告
β值的测定
一、实验目的
（1）了解α，β的意义。
（2）掌握非耗氧生物污水α，β的测定方法。
二、实验原理
影响氧转移的主要因素有：
①曝气水水质；②曝气水水温；③氧分压；④气液之间的接触面积和接触时间；⑤水的紊流程度等。
而曝气水的水质对氧转移造成的影响主要表现在以下两个方面:
（1）由于待曝气充氧的污水中含有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定的影响，特别是在两活性物质这类两亲分子会集结在气、液接触面上，阻碍氧的转移。
相对于清水，污水曝气充氧得到的氧转移系数
会比清水中的氧总转移系数KLa低，为此引入修正系数α
（1）
式中
——清水中氧总转移系数（l/min）；
——在相同曝气设备，相同条件下，污水中氧总转移系数（l/min）。
（2）由于污水中含有大量盐分，它会影响氧在水中的饱和度，相对于相同条件的清水而言，污水中氧的饱和度
要比清水中的氧饱和度
低，为此引入修正系数β
（2）
式中
——清水中氧的饱和度（mg/l）；
——相同曝气设备、相同条件下，污水中氧的饱和度（mg/l）。
转移速度可以由下式表示，即
（3）
其中，
，
，
同上。
本次实验将采用间歇非稳态实验方法，即在相同条件下按照对清水实验的方法，分别对清水和污水进行充氧实验，利用实验得出的数据应用公式计算出α，β值。
应当指出的是，由于是对比实验，所以，应严格控制清水实验和污水实验的基本实验条件，如水温、氧分压、水量、供气量等，以保证数据可靠。
三、实验设备及仪器
（1）实验装置为φ＝12cmH＝2.0m的曝气筒，如图1所示；
（2）空气压缩机；
（3）转子流量计、温度计、秒表（计时钟）；
（4）碘量法测定溶解氧时所需药品及容器（有条件可采用溶解氧测定仪）；
（5）实验用水样（可为实际生产中初沉池的进水或出水，也可自行配制）。
四、实验用试剂
（1）脱氧剂：
无水亚硫酸钠；
（2）催化剂：
氯化钴0.1mg/l。
五、实验步骤及记录
（1）分别将待曝气污水和清水注入曝气筒1.8m处。
（2）分别从两个曝气筒取样测溶解氧浓度，计算脱氧剂无水亚硫酸钠和催化剂氯化钴的投加量。
（3）将所称得脱氧剂用温水化开，加入曝气筒中，并加入一定量的催化剂充分混合，反应大约10min左右。
（4）待池内溶解氧降为0后，打开空压机，调节气量，同时向两个曝气筒内曝气，并开始计时，当时间为1，2，3，4，5，7，9，11，13，15…取样测定溶解氧浓度，直至溶液中溶解氧浓度稳定（即饱和）为止，并将清水中饱和值记为
及污水中的饱和值记为
。
（5）记录数据至表1中。
表1曝气对比实验数据记录
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
清水
4.98
10.65
11.19
11.26
11.27
11.27
11.37
11.38
11.39
污水
5.39
9.12
10.76
11.22
11.26
11.30
11.31
11.32
11.32
11.34
11.34
11.36
11.37
六、实验数据及结果整理
（1）分别列表2，绘制半对数曲线
，利用图解法求出
及
。
表2曝气实验系数测定的计算数据
t/min
Ct/（mg/L）
t/min
Ct/（mg/L）
清
水
实
验
0
4.98
0
1
10.65
2.159
2
11.19
3.467
3
11.24
3.755
4
11.26
3.898
5
11.27
3.978
6
11.37
5.770
7
11.38
6.463
8
11.39
9
污
水
实
验
0
5.39
0
1
9.12
0.977
2
10.76
2.283
3
11.22
3.686
4
11.26
3.996
5
11.30
4.448
6
11.31
4.602
7
11.32
4.784
8
11.32
4.784
9
11.34
5.295
10
11.34
5.295
11
11.36
6.394
12
11.37
由图像斜率得KLa=0.773，KLa’=0.483
（2）应用公式计算α
所以α=0.625
（3）应用公式计算β
所以β=0.998
七、思考题
（1）简述α，β的意义。
答：
修正系数α的物理意义是KLa（废水）与KLa（清洁水）之比，即α与废水气液膜之间的阻力呈反比。
由于待曝气充氧的污水中含有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定的影响，特别是在两活性物质这类两亲分子会集结在气、液接触面上，阻碍氧的转移。
相对于清水，污水曝气充氧得到的氧转移系数
会比清水中的氧总转移系数KLa低，为此引入修正系数α。
修正系数β用于修正污水中所含的大量盐分对氧在水中的饱和度的影响，相对于相同条件的清水而言，污水中氧的饱和度
要比清水中的氧饱和度
低，为此引入修正系数β对正确测定污水中氧的饱和度
，给出一定的指导。
（2）α，β值各受何影响？
为什么？
答：
影响α的因素：
a、污水中含有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定的影响
b、α受到水质、污染物浓度、污染物种类、水温等影响，因为α是KLa（废水）与KLa（清洁水）之比，与废水气液膜之间的阻力呈反比。
c、如果污染物浓度较高，按照双膜理论，其气膜与液膜之间的阻力较大，与废水气液膜之间的阻力呈反比的α就会变小。
d、污染物种类也会影响到α，比如污水中微生物会在曝气过程中消耗掉大量氧气，使α变大，而悬浮物的存在可能会起一种载体的作用，加大了气液膜的接触表面，使氧的传递速率加快，使KLa值变大，相应修正系数α值也比较大。
影响β的因素：
a、污水中含有大量盐分，它会影响氧在水中的饱和度。
b、β受到水质、盐分的种类和浓度、温度等的影响。
c、水质越差，污水中氧的溶解饱和度越低，所以β越低。
d、温度也影响到水中氧的溶解饱和度也降低，造成β变小。
温度对氧的溶解和分子间作用力有一定的影响，从而对氧的转移有一定的影响。
耗氧速度也有一定的影响，因为耗氧速度影响水中氧的浓度分布，从而对水中氧的转移有一定的促进作用。
基本实验条件：
如水温、氧分压、水量、供气量等对他们都有一定的影响，因为对氧的转移和氧的溶解饱和度有一定的影响。
八、注意事项：
1.药品称量完必须迅速加到水中，防治药品迅速反应，达不到除氧的目的。
2.加入药品后，要不断的搅拌，使药品与水充分混合反应。
3.溶解氧测定仪探头的位置对实验的影响较大，测定时应避免气泡与探头直接接触，探头应保持与被测溶液有一定的相对速度。
实验小感：
此实验项目为我组主要负责，曝气充氧中我们要注意安全，爬梯放置仪器且进行搅拌，搅拌过程中会有测定指数回升的现象，应等读数相对稳定后再进行试验。
此外溶解氧测定仪由于受外界影响存在一定的误差，且实验过程中可能会产生醚。
实验二、废水可生化性
一、实验目的
工业废水中所含有机物，有的不易为微生物所降解，有的则对微生物有毒害作用。
为了合理选择废水处理方法，或者为了确定进入生化处理构筑物的有毒物质允许浓度，都要进行废水可生化实验。
鉴定废水可生化性方法很多，采用华勃氏呼吸仪（以下简称华呼仪）测定废水的生化呼吸线是一种较有效的方法。
本实验的目的在于：
1．熟悉华呼仪的基本构造及操作方法；
2．理解内源呼吸线及生化呼吸线基本含义；
3．分析不同浓度含酚废水的生物降解性能及生物毒性。
二、实验原理
微生物处于内源呼吸阶段时，耗氧速率恒定不变。
微生物与有机物接触后，其呼吸消耗氧的特性反应了有机物被氧化分解；一般耗氧量大，耗氧速率高，即说明该有机物被降解，反之亦然。
测定不同时间的内源呼吸耗氧与有机物接触后的生化呼吸耗氧量，可得内源呼吸线及生化呼吸线，通过比较即可判定废水可生化性。
当生化呼吸线位于内源呼吸线上时，废水中有机物一般可被微生物生化分解；当两线重合时，有机物可能是不能被微生物分解。
但它对微生物的生命活动尚无抑制作用；当生化呼吸线位于内源呼吸线下时，则说明有机物对微生物的生命活动有了明显的抑制作用。
华呼仪的工作原理是，在恒温及不断搅拌的前提下，使一定量的菌种及废水在定容的反应瓶中接触反应，微生物耗氧将使反应瓶中氧的分压降低（释放的CO2用KOH液吸收），测定分压变化，即可推算出耗氧量。
三、实验设备
华呼仪一台，离心机一台，活性污泥培养及驯化装置一套，测酚装置一套。
四、实验步骤
1．活性污泥的培养，驯化及预处理：
（1）取已建污水厂活性污泥或带菌土壤为菌种，在间歇式培养瓶中以含酚合成废水为营养，曝气或搅拌，以培养活性污泥。
（2）每天停止曝气一小时，沉淀后去除上清液，加入新鲜含酚合成废水，并逐步提高含酚浓度，达到驯化合成污泥的作用。
（3）当活性污泥数量足够，且对含酚具有相当去除能力后即认为其培养和驯化已告完成。
停止投加营养，空曝24小时，使其处于内源呼吸状态。
（4）上述活性污泥在3000转/分的离心机上离心十分钟，倾去上清液，加蒸馏水洗涤，在电磁搅拌器上搅拌均匀后再离心；反复三次用pH=7的磷酸盐缓冲溶液稀释，配制成所需浓度的活性污泥悬浊液。
因所需时间较长，此步骤由教师进行。
2．溶解氧的测量
（1）取100ml活性污泥与150ml自来水混合均匀，置于仪器内充氧反应，每30s读一次数记录与表1中。
（2）取100ml活性污泥与150ml生活污水混合均匀，置于仪器内充氧反应，每30s读一次数记录与表2中。
（3）取100ml活性污泥与150ml工业废水混合均匀，置于仪器内充氧反应，每30s读一次数记录与表3中。
注意：
（1）应先向中央小杯加入10％KOH溶液，并将折成皱褶状的滤纸放于杯口，以扩大对CO2的吸收面积，但不得使KOH溢出中央小杯。
（2）加入活性污泥悬浮液及合成废水的动作尽可能迅速，使各反应瓶反应开始时间不相差太多。
4．在测压管磨砂接头上涂羊毛脂，塞入反应瓶瓶口，以牛皮筋拉紧使密封。
然后放入华呼仪的恒温水槽中（水温预调至20℃）使测压管闭管与大气相通，振摇5分钟，使反应瓶内温度与水浴一致。
5．调节各测压管闭管中检压液的液面到刻度150mm处，然后迅速关闭各管顶部的三通，使之与大气隔断。
记录各测压管中检压液液面读数（此值应在150mm附近）。
再开启华呼仪，振摇开关，此时为华呼仪测氧实验开始时刻。
6．在开始实验的0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0小时，关闭振摇开关，调整各测压管闭管至150mm处并记录开管液面读数。
注意：
读数及记录操作应尽可能迅速，作为温度及压力对照的1、2两瓶应分别在第一个及最后一个读数，以修正操作时间的影响（即从测压管2开始读数，然后3、4、5、……，最后读1号）。
读数，记录全部操作完成后，即迅速开启振摇开关，使实验继续进行。
待测压管示数降至50mm以下时，需开启闭管顶部三通放气，再将闭管液位调至150mm，并记录此时开管液位高度。
7．停止实验后，取下反应瓶及测压管，擦净瓶口及塞上的羊毛脂，倒去反应瓶中液体，用清水冲洗后置于肥皂水中煮沸，再用清水冲洗后以洗液浸泡过夜，洗净后置于55℃烘箱内烘干待用。
五、结果计算与分析
表1：
内源呼吸测定：
时间（min）
DO测定值（mg/L）
耗氧量（mg/L）
时间（min）
DO测定值（mg/L）
耗氧量（mg/L）
0
15.10
0.00
0.5
14.67
0.43
1.0
14.10
1.00
1.5
13.90
1.20
2.0
13.99
1.11
2.5
14.08
1.02
3.0
14.25
0.85
3.5
14.40
0.7
4.0
14.60
0.5
4.5
14.78
0.32
5.0
14.98
0.12
5.5
15.13
-0.03
6.0
15.30
-0.2
6.5
15.40
-0.3
7.0
15.47
-0.37
7.5
15.52
-0.42
8.0
15.54
-0.44
8.5
15.56
-0.46
9.0
15.54
-0.44
9.5
15.50
-0.4
10.0
15.47
-0.37
10.5
15.42
-0.32
11.0
15.37
-0.27
11.5
15.30
-0.2
12.0
15.25
-0.15
12.5
15.18
-0.08
13.0
15.11
-0.01
13.5
15.06
0.04
14.0
15.01
0.09
14.5
14.94
0.16
15.0
14.87
0.23
15.5
14.82
0.28
16.0
14.76
0.34
16.5
14.74
0.36
17.0
14.69
0.41
17.5
14.66
0.44
18.0
14.62
0.48
18.5
14.60
0.5
19.0
14.56
0.54
19.5
14.53
0.57
20.0
14.50
0.6
20.5
14.48
0.62
21.0
14.45
0.65
21.5
14.33
0.77
22.0
14.30
0.8
22.5
14.25
0.85
23.0
14.23
0.87
23.5
14.20
0.9
24.0
14.15
0.95
24.5
14.11
0.99
25.0
14.10
1
25.5
14.08
1.02
26.0
14.03
1.07
26.5
14.02
1.08
27.0
13.98
1.12
27.5
13.98
1.12
表2：
工业废水可生化实验数据
时间（min）
DO测定值（mg/L）
耗氧量（mg/L）
时间（min）
DO测定值（mg/L）
耗氧量（mg/L）
0
17.91
0
0.5
17.85
0.06
1.0
17.54
0.37
1.5
17.21
0.7
2.0
16.91
1
2.5
16.55
1.36
3.0
16.27
1.64
3.5
15.99
1.92
4.0
15.72
2.19
4.5
15.53
2.38
5.0
15.56
2.35
5.5
15.21
2.7
6.0
15.05
2.86
6.5
14.93
2.98
7.0
14.83
3.08
7.5
14.72
3.19
8.0
14.64
3.27
8.5
14.57
3.34
9.0
14.49
3.42
9.5
14.44
3.47
10.0
14.39
3.52
10.5
14.36
3.55
11.0
14.32
3.59
11.5
14.30
3.61
12.0
14.27
3.64
12.5
14.25
3.66
13.0
14.22
3.69
13.5
14.21
3.7
14.0
14.16
3.75
14.5
14.15
3.76
15.0
14.11
3.8
15.5
14.10
3.81
16.0
14.09
3.82
16.5
14.09
3.82
17.0
14.08
3.83
17.5
14.07
3.84
18.0
14.04
3.87
18.5
14.03
3.88
19.0
14.01
3.9
19.5
13.99
3.92
20.0
13.99
3.92
20.5
14.00
3.91
表3：
生活污水可生化实验数据
时间（min）
DO测定值（mg/L）
耗氧量（mg/L）
时间（min）
DO测定值（mg/L）
耗氧量（mg/L）
0
16.10
0
0.5
16.10
0
1.0
16.10
0
1.5
16.02
0.08
2.0
15.89
0.21
2.5
15.65
0.45
3.0
15.31
0.79
3.5
15.13
0.97
4.0
15.00
1.1
4.5
14.87
1.23
5.0
14.77
1.33
5.5
14.68
1.42
6.0
14.59
1.51
6.5
14.50
1.6
7.0
14.45
1.65
7.5
14.39
1.71
8.0
14.32
1.78
8.5
14.29
1.81
9.0
14.26
1.84
9.5
14.21
1.89
10.0
14.17
1.93
10.5
14.15
1.95
11.0
14.10
2
11.5
14.09
2.01
12.0
14.06
2.04
12.5
14.06
2.04
13.0
14.04
2.06
13.5
14.03
2.07
14.0
14.02
2.08
14.5
13.99
2.11
15.0
13.97
2.13
15.5
13.96
2.14
16.0
13.95
2.15
16.5
1392
2.18
17.0
13.94
2.16
17.5
13.93
2.17
18.0
13.90
2.2
18.5
比较微生物呼吸曲线与微生物内源呼吸曲线，两曲线位于微生物内源呼吸曲线上部，表明废水中的有机污染物能被微生物降解，耗氧速率大于内源呼吸时的耗氧速率，经一段时间曲线将渐渐与内源呼吸线平行。
表明基质的生物降解已基本完成，微生物进人内源呼吸阶段；黑色曲线与微生物内源呼吸曲线重合，表明废水中的有机污染物不能被微生物降解，但也未对微生物产生抑制作用，微生物维持内源呼吸。
由对比实验得工业废水和生活废水均可生化，其中工业废水更适用于生物降解。
六、问答题
利用生化曲线为何能判定某种污水可生化性？
微生物内源呼吸曲线：
当微生物进入内源呼吸期时，耗氧速率恒定。
耗氧量与时间呈正比，在微生物呼吸曲线图上表现为一条过坐标原点的直线，其斜率即表示内源呼吸时耗氧速率。
比较微生物呼吸曲线与微生物内源呼吸曲线：
曲线a位于微生物内源呼吸曲线上部，表明废水中的有机污染物能被微生物降解。
耗氧速率大于内源呼吸时的耗氧速率，经一段时间曲线a与内源呼吸线几乎平行，表明基质的生物降解已基本完成，微生物进人内源呼吸阶段，曲线b与微生物内源呼吸曲线重合，表明废水中的有机污染物不能被微生物降解，但也未对微生物产生抑制作用，微生物维持内源呼吸。
曲线C位于微生物内源呼吸曲线下端，耗氧速率
小于内源呼吸时的耗氧速率，表明废水中的有机污染物不能被微生物降解，而且对微生物具有抑制或毒害作用。
微生物呼吸曲线一旦与横坐标重合，则说明微生物的呼吸已停止。
将微生物呼吸曲线图的横坐标改为基质浓度，则变为另一种可生化性判定方法——耗氧曲线法。
该种判定方法与其他方法相比。
操作简单、实验周期短。
可以满足大批量数据的测定。
但必须指出，用此种方法来评价废水的可生化性，必须对微生物的来源、浓度、驯化和有机污染物的浓度及反应时间等条件作严格的规定，加之测定所需的仪器在国内的普及率不高。
实验小感：
废水可生化实验中要注意时间的掐算需准确，且测量时难免会遇到读数的跳动，注意数据的选择和取舍。
拓展:
废水可生化性评价技术探讨
1、好氧呼吸参量法
（1）水质指标评价法
（2）微生物呼吸曲线法
（3）CO2生成量测定法
2、微生物生理指标法
（1）脱氢酶活性指标法
（2）三磷酸腺苷（ATP）指标法
3、拟实验法
（1）培养液测定法
（2）模拟生化反应器法
4、合模型法
实验三（国标重铬酸钾法）COD标准测定法
1、实验目的
用国标法测定污水、雨水中COD。
2、实验原理
在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流，将水样中还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样化学需氧量。
三、实验仪器和试剂
仪器：
1、250mL全玻璃回流装置。
如取水样在30mL以上，用500mL全玻璃回流装置。
2、加热装置（电炉）。
3、5mL或50mL酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。
试剂：
1、重铬酸钾标准溶液（c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L）：
称取预先在120度烘干2小时的基准或优质纯重铬酸钾12.258g溶于水中，移入1000mL容量瓶内，稀释至标线，摇匀。
2、试亚铁灵指示液：
称取1.485g邻菲罗啉（C12H8N2.H2O）、0.695g硫酸亚铁（FeSO4.7H2O）溶于水中，稀释至100mL，贮于棕色瓶内。
3、硫酸亚铁铵标准化溶液[c（NH4）2Fe（SO4）2.6H2O约等于0.1mol/L]：
称取39.5g硫酸亚铁铵溶于水中，边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。
临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。
标定方法：
准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。
冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15ml），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色
c=（0.2500·10.00）/V
式中c——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；
V——硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml。
4、硫酸-硫酸银溶液：
于500mL浓硫酸中加入5g硫酸银。
放置1—2天，不时摇动使其溶解。
5、硫酸汞：
结晶或粉末。
四、实验过程
（1）、取20.00mL混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.00mL）置250mL磨口的回流锥形瓶，准确加入10.00ml0.25mol/L重铬酸钾标准溶液及数粒洗净的玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入30ml硫酸--硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2小时（自开始沸腾时计时）。
（2）、冷却后，用90mL水从上部慢慢冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。
溶液总体积不得少于140mL,否则因酸度太大,滴定终点不明显。
（3）、溶液再度冷却或，加三滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
（4）、测定水样的同时，以20.00mL蒸馏水，按同样操作步骤作空白试验。
记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
注：
测定范围为50mg/L——700mg/L。
五、实验数据计算
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