环境工程高级试验指导书Word文档格式.docx
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由于这种作用中和了胶粒部分电荷，降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因此容易与其它颗粒接近而相互吸附失去稳定性。
但与此相反异号离子投加量过大，会使原来带负电荷胶粒变为带正电荷的胶粒，胶粒间会出现斥力和ξ电位增加，此时便发生再稳现象。
（3）吸附架桥机理
吸附架桥作用是离子物质与胶粒的吸附与桥联，也可说成两个同号胶粒，中间由一个异号小胶粒电性相吸而连接在一起。
高分子絮凝剂具有线性结构，它们带有能与胶粒表面某些部位起化学变化的化学基团。
当二者相互接触时，基团能与胶粒表面发生特殊反应而吸附；
高聚物的其他部分则伸展溶液中，可以和另一个胶粒发生吸附，这样高分子聚合物就起到架桥作用，使絮体长大脱稳。
若高分子混凝剂量过大，相应的胶粒少，上述高聚物的伸展部分粘连不上第二个胶粒，则时间过长就会被原胶粒吸附在其他部位上，这个高聚合物失去架桥功能，使胶粒处于稳定状态。
此时，胶粒产生了再稳现象。
（4）沉析物网捕机理]
当金属盐类（铁或铝盐）、金属氢氧化物与石灰作混凝剂时，经水解后形成大量的氢氧化物固体从水中析出、下沉，它们可以网捕卷带水中胶粒形成絮状物。
这种作用基本是一种机械作用，混凝剂投加量与被除去的胶体杂质量成反比，即胶粒越少，投加混凝剂越多，反之则少。
凝剂用量太大和太小，絮凝性能均不好。
这是因为混凝剂用量太小，起不到电中和和吸附架桥作用，也就不能有效降低ξ电位。
隨着用量的增大，胶粒表面对异号离子的吸附作用增强，这种作用中和了胶粒部分电荷，降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因而容易与其它颗粒接近而相互吸附而脱稳。
混凝剂用量太大，会使原来带负电荷的胶粒变为带正电荷，胶粒间会出现斥力和ξ电位增加，发生再稳，致使混凝效果反而变差。
三、实验试剂与仪器
①六联搅拌器（1台）。
②分光光度仪（1台）。
③烧杯（500ml，6只）。
④移液管（1ml、2ml、5ml、10ml各3只）。
⑤硫酸铝Al3（SO4）2·
18H2O（10g/L）。
⑥三氯化铁FeCl3·
6H2O（10g/L）。
⑦PAM（1g/L）。
⑧注射针筒（50ml）。
四、实验方法及步骤
（1）最佳混凝剂的确定
①用3只500ml的烧杯，分别取200ml原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。
②分别向3只烧杯中加入硫酸铝、三氯化铁和聚丙烯酰胺（PAM），并每次投加量为5ml，同时进行搅拌（转速150r/min）,直到其中一个试样出现矾花，这时记录下每个试样中混凝剂的用量。
③停止搅拌，静置10min.
④用注射针筒取上层清液，用分光光度仪测出透光率并记录数据。
⑤根据测得的透光率确定最佳混凝剂。
（2）确定混凝剂的最佳用量
①用6只500ml烧杯分别取200ml原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。
②采用
（1）中选定的混凝剂，按不同的投量（0.5ml、1ml、1.5ml、2ml、2.5ml、3ml）分别加到6只装有原水样的烧杯中。
③启动搅拌器，快速搅拌0.5min（300r/min）,中速搅拌3min（150r/min），慢速搅拌5min（70r/min）。
④停止搅拌，静置10min。
用注射针筒取50ml上清液，测定透光率，并记录数据。
五、实验数据记录
表1三种混凝剂透光率测定数据记录表
混凝剂
硫酸铝
三氯化铁
PAM
矾花形成时混凝剂用量/ml
透光率
1
2
3
平均
六、实验结果与分析
实验二机械反应斜管斜板沉淀实验
一、实验目的
给水处理中澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤，处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。
原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离。
机械反应斜板（斜管）沉淀池就是混凝、沉淀两种功能的净水构筑物。
本模型就是展示机械反应池和斜板（斜管）沉淀池内部构造的演示装置。
希望达到以下目的：
1、通过模型的模拟实验，进一步了解斜板沉淀池的构造及工作原理。
2、掌握斜板沉淀池的运行操作方法。
3、了解斜板沉淀池运行的影响因素。
二、实验原理
斜板沉淀池是由与水平面成一定角度（一般60度左右）的众多斜板放置于沉淀池中构成的，其中的水流方向从下向上流动或从上向下或水平方向流动，颗粒则沉淀于斜板底部，当颗粒累积到一定程度时，便自动滑下。
斜板沉淀池在不改变有效容积的情况下，可以增加沉淀池面积，提高克里的去除效率，将板于水平面搁置到一定角度放置有利于排泥，因而斜板沉淀池在生产实践中有较高的应用价值。
按照斜板沉淀池中的水流方向，斜板沉淀池可分为以下四种类型。
1、异向流斜板沉淀池
水流方向与污泥沉降方向不同，水流向上流动，污泥向下滑，异向流斜板沉淀池是最常用的方法之一。
2、同向流斜板沉淀池
水流方向与污泥沉降方向相同，与异向流相比，同向流斜板沉淀池由于水流方向与沉降方向相同，因而有利于污泥的下滑，但其结构较复杂，应用不多。
3、横向流斜板沉淀池
斜板沉淀池在长度方向布置其斜板，水流沿池长方向横向流过，沉淀物沿斜板滑落，其沉淀过程与平流式沉淀池类似。
4、双向流斜板沉淀池
在沉淀池中，既有同向流斜板又有异向流斜板组合而成的斜板沉淀池。
二、实验装置及材料
1、机械反应池：
所谓机械反应就是利用电动机减速装置驱动搅拌器对水进行搅拌，将池内分成三格，每格均安装一台搅拌器，为适应絮凝体由大到小形成规律，第一格内搅拌强度最大，而后逐渐减小。
2、斜板（斜管）沉淀池：
斜板（斜管）沉淀池由于改善水力条件，增加沉淀面积，因此是一种高效的沉淀方式。
常用异向流斜板（斜管）沉淀池，在反应池已成絮体的水流，从池下部配水区进入，从下而上穿过斜管区，沉淀颗粒沉于斜管上，然后沿斜管滑下，由于水流方向和污泥流向相反，所以称为异向流。
清水经池上部进入集水槽，流向池外。
机械反应斜板（斜管）沉淀池示意图
实验装置的组成和规格
池体材质：
有机玻璃；
处理水量：
100-200L/h；
水力停留时间：
1-2h；
斜板倾角：
60º
，
配套装置有:
1、PVC配水箱1个2、不锈钢潜水泵1台3、斜板与斜管1套
4、进水流量计1个5、配水管阀门1套6、排水管1套
7、机械反应3组8、减速电机1台9、排泥槽与排泥管1套
10、实验台架1个11、连接的管道、阀门、开关等若干。
设备总体尺寸约：
长×
宽×
高=1200mm×
500mm×
1650mm
主要检测设备：
烘箱、电子分析天平
三、实验步骤
①用清水注满沉淀池，检查是否漏水，水泵与阀门等是否正常完好。
②一切正常后，测量原水的pH、温度、浊度，并记录表1中
③将混凝剂投入絮凝池中，使水出现矾花。
④打开电源，启动水泵电机，将水样打入机械反应斜板（斜管）沉淀池，并调整流量。
流量调整要适当，过大会降低沉淀效果。
具体选择视具体废水水质而定。
⑤待处理毕，手动停机，取样化验，并开泵抽洗内腔。
⑥测定进出水样悬浮物固体量。
悬浮性固体的测定方法如下：
首先调烘箱至（105土1）℃，叠好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105℃的烘箱烘至恒重。
然后将已恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体，最后将带有滤渣的滤纸移入称量瓶，烘干至恒重。
⑦悬浮性固体（SS）计算
式中ω1——称量瓶十滤纸质量，g；
ω2——称量瓶十滤纸十悬浮性固体的质量，g；
V——水样体积，100mL。
计算不同流速条件下，沉淀物的去除率。
设进水悬浮物浓度c0，出水的悬浮物浓度ci，水样的去除率
。
定期从污泥斗中排泥
四、实验数据及结果整理
1、根据测得的进出水SS计算去除率
2、将实验中测得的各个技术指标填入表1中
表1实验记录表
序号
原水
投药
SS（mg/L）
观察悬浮矾花层变化情况
pH
水温/℃
流量
（1•h-1）
水力停留时间（h）
名称
投药量（mg/L）
进水
出水
去除率/%
五、思考题
1、机械反应斜板（斜管）沉淀池与其他沉淀池相比较有什么样的优点？
2、机械反应斜板（斜管）沉淀池的运行方式是怎样的？
实验三A2/O法污水处理实验
1、实验目的
按照国家[污水综合排放标准]（GB8978-1996）规定，氨氮最高容许排放浓度二级标准是25mg/L，磷酸盐（以P计）最高容许排放浓度二级标准是1.0mg/L。
厌氧—缺氧—好氧（A2O）工艺是污水除磷脱氮技术的主流工艺，同常规活性污泥相比，不仅仅能生物去除BOD，而且能去除氮和磷，这对于防止水体富营养化的加剧具有重要的作用。
本设备是A2O工艺的教学演示和动态实验设备。
通过设备实验希望达到以下目的：
（1）了解A2O工艺的组成，运行操作要点；
（2）确定去除滤高、能量省的运行参数，知道生产运行；
（3）针对一些工业污染源对该工艺运行的冲击，提出准确的判断，避免造成较大的事故；
（4）用设备培训学生、技术人员、操作人员，考核其独立的工作能力，提高人员的技术素质和企业管理水平；
（5）利用设备运输方便的特点可以在拟建污水厂的现场，进行污水处理可行性的试验。
2、设备的工作原理
设备的工艺流程如下图所示：
混合液回流混合液回流泵
二沉池
进水出水
厌氧池缺氧池好氧（硝化）池
进水泵
污泥回流污泥回流泵剩余污泥
在利用生物去除水中有机物的同时，进行生物除磷脱氮，包括厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环。
具体如下：
（1）厌氧池如工艺流程图所示，污水首先进入厌氧区，兼性厌氧的发酵细菌将水中的可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸（VFAs）低分子发酵产物。
除磷细菌可将菌体内存贮的聚磷分解，所释放的能量可供好氧的除磷细菌在厌氧环境狭隘维持生存，另一部分能量还可供除磷细菌主动吸收环境中的VFA类低分子有机物，并以聚ß
丁酸（PHB）的形式在菌体内贮存起来。
（2）缺氧池污水自厌氧池进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物进行反硝化，达到同时去碳及脱氮的目的。
（3）好氧池最后污水进入曝气的好氧区，除磷细胞除了可吸收、利用污水中残剩的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，产生的能量可供本身生长繁殖。
此外还可以主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内贮积起来。
这时排放的出水中溶解磷浓度已相当低，着有利于自养的硝化细菌生长繁殖，并将氨氮经硝化作用转化为硝酸盐。
非除磷的好氧性异养菌虽然也存在，但它在厌氧区受到严重压抑，在好氧区又得不到充足的营养，因此在与其它生理类群的微生物竞争中处于相对弱势。
排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量贮积聚磷的贮磷细菌，污泥含磷量最高可达到6%（干重）以上，因此大大提高了磷的去除效果。
3、设备组成和规格
设备本体材质主要由有机玻璃制成
处理能力约：
5L/h
运行控制方式：
为可编程序自动控制
污泥负荷:
（KgBOD5/KgMLVSS·
d）0.15~0.25
污泥龄:
15~27d
污泥回流比:
40~100%
设计处理效果:
出水BOD5≤20mg/l；
BOD5去除率≥92%
设备由一系列构筑物、设备和连接管路等组成。
除了原水箱以外，所有的构筑物、设备和连接管路均安装在一个钢制台架上。
设备为24h连续运行的设备，应该保证原水箱水量充足。
流水通畅，供电正常。
实验装置主要有：
1、废水配水箱1个（PVC制）2、小型进水泵1台3、进水流量计1个
4、静音充氧泵1台5、气体流量计16、废水搅拌器2套
7、污泥回流泵1台8、污泥回流流量计1个9、混合液回流泵1台
10、混合液回流流量计1个11、自动控制箱1套12、可编程序控制系统1套
13、实验台架1套14、连接管道及阀门若干。
设备的外形尺寸约：
高=1000mm×
1600mm。
装置为24h连续运行设备，每日需取样化验污水和污泥，并测定和调整运行参数。
主要监测设备：
1、总有机碳/总氮测定义2、总磷测定仪3、溶解氧测定仪
4、设备的启动和运行
首先必须认真阅读产品说明书，弄清楚组成装置的所有构筑物、设备和连接管路的作用，以及相互之间的关系，了解设备的工作原理。
在次基础上，方可开始设备的启动和运行。
（1）启动。
经清水试运行，确认设备动作正常，池体和管路无漏水时，方可开始微生物的驯化和培养。
接种污泥可取自城市污水处理厂回流泵房的活性污泥，数量为厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的有效容积。
开始运转时，全部设备均启动，进水流量可从小开始，回流量也相应减小，污泥全部回流，不排放剩余污泥，以培养异氧菌、贮磷菌、硝化菌、脱氮菌等，提高系统MLSS，固定进水流量及混合液回流比（如50%），开启厌氧池和缺氧池搅拌，速度尽量小，以不产生污泥沉淀即可，开启好氧池气泵进行曝气，曝气强度应使好氧池溶解氧DO达到2mg/L以上。
当系统MLSS达到3000~5000mg/L时，试验参数稳定，出水水质良好，可逐渐加大进水流量，相应加大回流流量。
视沉淀池内污泥积累情况，定时开启剩余污泥蠕动泵，其流量视二沉池中的污泥层厚度和泥龄而定，不能放空。
同时，固定污泥回流比。
此时，检测出水水质。
如果COD、SS、NH3-N、TP等达标且系统状态稳定，就可以认为启动阶段结束。
（2）典型运行参数
项目
单位
范围
污泥负荷
KgBOD5/KgMLVSS·
d
0.15~0.25
污泥龄
15~27
MLSS
mg/L
3000~5000
污泥回流比
%
20~！
50
混合液回流比
100~300
DO
厌氧<
0.3；
缺氧<
0.5好氧<
1.5~2.5
（3）主要影响因素
因素
影响
温度T
主要影响硝化、反硝化。
适宜温度：
15~30C。
温度对反硝化速率的影响与反应器类别及硝酸盐负荷有关，低负荷的系统受温度的影响较小。
水温对生物除磷影响不大。
溶解氧DO
厌氧池磷的释放，DO影响很大，应控制在0.2mg/L以下；
缺氧池反硝化。
DO<
0.5mg/L；
好氧池硝化、磷的吸收，DO>
2mg/L
厌氧池pH不可太低，否则产生磷的无效释放，也不可太高。
否则可能产生磷酸钙沉淀；
缺氧池反硝化最适宜pH7.0~7.5；
好氧池硝化反应消耗碱度，对pH敏感，适宜pH7.0~8.0，磷的吸收，pH不能低于6.5
C/N、C/P
厌氧池磷的释放需要挥发性脂肪酸VFA，随着C/P值的增大，磷的去除率明显增大，BOD5/TP应大于20；
缺氧池反硝化需要碳源，随着C/N值的增大，N的去除率增大，BOD5/TKN应大于4~6；
好氧池异氧菌与硝化菌竞争底物，BOD5/TKN不宜太大，一般认为：
BOD负荷小于0.15BOD5/gMLSS·
d时，硝化反映才能正常进行。
出水SS
主要影响P的去除，工艺去除溶解性磷，悬浮性磷仍存在于出水中。
泥龄θc
硝化反应需要较长的泥龄，而出磷泥龄则不宜太高。
因此，只要能满足硝化及反硝化要求，系统按最低泥龄运行。
水力停留时间HRT
厌氧池HRT不宜过长，否则导致没有VFA吸收的龄释放，一般取1~2小时；
好氧池可取1~2小时。
回流比
混合液回流主要影响池容大小及脱氮效果，本试验最大回流比300%；
污泥回流主要考虑硝态氮含量对厌氧区龄的释放的影响，本试验最大回流比100%
硝态氮
厌氧区硝态氮与贮磷菌争夺VFA，产生反硝化，影响磷的释放。
有毒物质
硝化菌对有毒物质比较敏感，主要是一些重金属如Zn、C、hg等，无机物CN、叠氮化钠等，还有游离氨和亚硝酸盐。
（4）提高除磷与脱氮效果的措施
A、提高脱氮率的措施
●降低系统容积负荷可提高去除率。
●反硝化需要碳源，投加甲醇可提高去除效果。
●硝化反应需要碱度，因此，控制pH很重要。
如原水碱度不足，应投加碱度或考虑前置反硝化工艺（因反硝化产生碱度，可部分补充）。
●因硝化菌的生长世代周期较长，所以提高泥龄能够充分地进行硝化反映，提高脱氮率。
B、提高除磷率的措施
a.生物处理工艺方面
●适当增长厌氧区水力停留时间。
以使磷得到充分的释放。
●适当增大缺氧池的池容，这样会提高脱氮效果，以降低回流污泥中的硝酸盐的含量。
●污泥回流至缺氧池，缺氧池至厌氧池增设二级混合液回流，这样一来进入厌氧池的混合液硝酸盐含量可降低（UCT工艺）
●设前置厌氧/缺氧调节池，见污泥回流至调节池，以去除其中的硝酸盐，保证其后饿厌氧池最佳状态运行（改良A/A/O工艺）
●可将各区分段，利用有机物的梯度分布促进除磷脱氮（VIP工艺）
b.其它工艺方面
●后置滤池，以降低出水SS，从而去除悬浮性磷。
●投加化学药剂，提高出磷效果。
●初沉污泥发酵或消化池污泥回流至厌氧区，以便将污泥中的颗粒性有机物转化为VFA，但要注意避免甲烷的产生。
5、实验内容
使用A2/O模拟反应池净化含氮、磷废水——设计、安装、运行A2/O系统，测试样品氮磷和有机碳浓度，计算去除效率，评价处理结果。
6、主要实验步骤
①取实际废液或根据实验要求配制废液，确定废液体积和总氮、总磷、总有机碳、溶解氧浓度，调节pH值。
②实验系统安装。
③完成实验运行，控制废水流量，记录运行参数（运行时间、累积流量、出水pH值、取样情况等），观察实验现象。
④样品测试，去除率计算。
7、实验结果与分析
1、数据记录
2、对实验结果进行整理分析，计算去除率。
3、分析流量、溶解氧等参数对去除率的影响。
实验四电解凝聚气浮水处理实验
在电解质溶液中进行电导过程时，实际上同时有化学反应发生。
借助于外加电流的作用而发生化学反应，把电能转化为化学能的过程称为电解。
利用电解过程中的电极反应和二级反应，可以使水中杂质转化形态，除氧化还原反应外还可以发生其它反应过程，最终达到消除污染的目的。
本装置是电解法处理污水的教学演示和动态试验设备。
通过试验希望达到以下目的：
1、了解电絮凝气浮实验装置的工作原理
2、了解电絮凝气浮实验装置的主要组成和内部构造
3、掌握运行操作方法
4、探讨电压、电流、电解时间、电极间距、原水浓度和pH值等因素对去除效率和能耗的影响。
连接电源正极的电极，从溶液中接受电子，输送给外部电源，对溶液内部它被称为阳极。
在溶液中阴离子迁移趋向阳极，并在阳极上给出电子，发生的是氧化反应；
阳离子迁移趋向于阴极，并从阴极上接受电子，发生的是还原反应。
若用铝或铁等金属作为阳极，具有可溶性，Al、Fe以离子状态溶入水中，经过水解反应可以生成基络合物并发展成为无机高分子电解质。
这类生物可以当作混凝剂对各种含有悬浮物、胶体的污水进行处理。
当电极采用不溶性电极时，电解时在阳、阴极表面可以大量生成氢气和氧气，以微小气泡逸出。
在气泡脱离电极从水层中上升的过程中，可以吸附水中微粒杂质浮至水面，经收集后除去。
废水电解时，由于水的电解及有机物的电解氧化，在阳极、阴极表面上会有气体（如H2,O2及CO2，Cl2等）,呈微小气泡析出，它们在上升过程中，可粘附水中杂质微粒及油类浮到水面而分离。
电解时，不仅有气泡浮上作用，而且还兼有凝聚、共沉、电化学氧化、电化学还原等作用。
废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出样，在阴极析出氢气，此外，电解氧化时，有机物可产生CO2，氯化物可产生Cl2。
电解产生的气泡粒径很小，而且密度也小（参见下表）。
产生的气泡粒径与平均密度
类别
气泡粒径（µ
m）
气泡平均密度（g/L）
电解
氢气泡10~30
0.5
氧气泡20~60
三、仪器设备和技术指标
操作电压：
DC0~60V操作电流：
0~5A电压电流调节方式：
可控硅无极调节
刮渣机转速：
9转/分钟处理水量：
10~20L/h
设备配置：
１、小型气浮池１个 ２、直流控制电源1台（电压、电流可调）
３、小型进水泵1台４、阴阳极板1套５、进水流量计1个
６、电动刮渣机1个７、电源控制箱1台 ８、配水箱1个
９、连接管道、阀门若干１０、固定台架1套
监测设备：
电导率仪、ＣＯＤ测定仪
四、实验步骤
1、先配好一定量的城市污水
2、将进水流量计调节至20L/h左右
3、打开电源，并调节电解电压至55V左右
4、此时由于电解作用，极板上会逸出无数微小气泡，形成气浮作用。
5、对出水水质进行数据整理与分析。
6、改变电解电压，反复试验找到最佳去除电压、电流等，并分析能耗因素。
7、实验完毕后，关闭所有电源，并将污水排空。
五、注意事项
由于水处理实验不可避免要与水接触,且潮湿,实验中要严防师生触电事故。
为确保安全,实验指导老师在实验前必须检查直流控制器应可靠接地。
六、数据处理
1．实验记录
运行时间
输出电流A
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