环工81301 杨锦鹏 130009134.docx

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环工81301杨锦鹏130009134

1.某水厂突发事件应急预案中需要对粉末活性炭用量进行优选。

根据经验，活性炭投加量为10-28mg/L，只允许进行四次优选且投加量为整数，实验结果：

②比①好，③比②好，③比④好，③作为粉末活性炭用量最佳点。

写出优选步骤及确定粉末活性炭用量。

（本题5分）

解：

活性炭投加量为10-28mg/L，可能的实验次数为19次

M=19，F7-1=21-1=20，Fn-1-1=F6-1=13-1=12，所以要增加虚点，使其实验总次数达到20次，如图

可能的试验次序

1234567891011121314151617181920

Fn数列

F0F1F2F3F4F5F6F7

1123581321

相应的投加量（mg/L）

101112131415161718192021222324252627280

试验次序

X4X3X2X1

实验总次数为m=20,F7-1=20,第一个实验点为Fn-1=F6，投药量为22mg/L,第二个实验点为Fn-2=F5=8,投药量为17mg/L。

经检验，②比①好，所以舍掉13以上的试验点，所以第三个点安排在08的对应点05处，投药量为14mg/L。

经比较，③比②好，舍掉08以上的点，在01-07范围内取第4个实验点为03，投药量为12mg/L。

经比较③比4好，因此最佳投药量为14mg/L。

2.在生化实验中，生化处理系统运行稳定后测定各项指标。

连续15天对污泥浓度的测定值如下表所示，判断测试数据中是否有离群数据。

（本题5分）

n

X

n

X

n

X

备注

1

2979

6

2639

11

2626

2

3334

7

3108

12

3576

3

2765

8

2672

13

3469

4

3506

9

2960

14

2706

5

2748

10

3234

15

2834

n

x

平均值

xi-x

（xi-x）2

1

2979

3010.4

-31.4

985.96

2

3334

323.6

104716.96

3

2765

-245.4

60221.16

4

3506

495.6

245619.36

5

2748

-262.4

68853.76

6

2639

-371.4

137937.96

7

3108

97.6

9525.76

8

2672

-338.4

114514.56

9

2960

-50.4

2540.16

10

3234

223.6

49996.96

11

2626

-384.4

147763.36

12

3576

565.6

319903.36

13

3469

458.6

210313.96

14

2706

-304.4

92659.36

15

2834

-176.4

31116.96

平均值

3010.4

标准差

326.259

极限误差

978.777

2031.623

3989.177

X平均值±3

=（2031.623,3989.177）所测数据均在范围内，所以无离群数据。

3.为了解制革废水物理化学处理的控制条件，对其加药混凝沉淀影响进行实验。

选因素、水平如下表：

因素

水平

A

加药体积（mL）

B

加药浓度（mg/L）

C

反应时间（min）

1

2

3

1

5

9

5

10

15

20

40

60

问：

（1）试排出实验方案。

（2）假设进行了9次实验，测得出水浊度（NTU）分别为1.122、1.119、1.134、1.041、0.979、1.246、0.938、0.990、0.742，悬浮物（SS）去除效率（%）分别为73、73、80、71、64、79、63、69、64。

试分析实验结果，并找出制革废水进行混凝沉淀处理时其控制条件的较佳值组合。

（本题15分）

解：

（1）排出实验方案

列号试验号

A加药体积（mL）

B加药浓度（mg/L）

C反应时间（min）

1

1

1

1

2

1

2

2

3

1

3

3

4

2

1

2

5

2

2

3

6

2

3

1

7

3

1

3

8

3

2

1

9

3

3

2

全部27个实验

（2）

实验号

因素

评价指标（水浊度）X

SS去除效率%Y

A

B

C

1

1

5

20

1.122

73

2

1

10

40

1.119

73

3

1

15

60

1.134

80

4

5

5

40

1.041

71

5

5

10

60

0.979

64

6

5

15

20

1.246

79

7

9

5

60

0.938

63

8

9

10

20

0.990

69

9

9

15

40

0.702

64

指标

因素

K值

X

A

X

B

X

C

Y%

A

Y%

B

Y%

C

K1

3.375

3.101

3.358

226

207

221

K2

3.266

3.088

2.862

214

206

208

K3

2.63

3.082

3.051

196

223

207

K1平均

1.125

1.034

1.119

75.33

69

73.67

K2平均

1.089

1.029

0.954

71.33

68.67

69.33

K3平均

0.877

1.027

1.017

65.33

74.33

69

R

0.248

0.007

0.165

10

5.66

4.67

分析：

（1）分指标按极差大小列出因素的影响主次顺序，经综合分析后确定主次因素：

指标

主次顺序

水浊度

A-C-B

Ss去除效率

A-B-C

经分析ss去除效率比水浊度更有价值指标，故影响因素主次可以定为A-B-C。

（2）去除效率越高越好，所以数值越大越好，所以A选择A1（K1Y平均=75.33max）；B选择B3（K3Y平均=74.33max）；C选择C1（C1Y平均=73.67max）由此得出较佳的条件为：

A=1，B=15，C=20.即加药体积为1ml，加药浓度为15mg/L，反应时间为20min。

4.SBR生化实验结果如下表所示，利用方差分析法，判断污泥负荷对出水水质有无显著影响。

进行回归分析，求污泥负荷（0.25kg/kg.d）与出水有机物浓度BOD（mg/L）的关系式。

（本题25分）

序号

污泥负荷

1

2

3

4

5

6

7

8

0.15

11.9

12.3

12.3

12.3

11.8

11.9

12.4

12.2

0.25

16.3

16.3

15.7

15.4

16.4

16.3

16.4

15.9

0.35

21.5

21.3

21.7

22.0

21.4

21.9

22.4

21.7

污泥负荷出水水质序号

A1=0.15

A2=0.25

A3=0.35

1

11.9

16.3

21.5

2

12.3

16.3

21.3

3

12.3

15.7

21.7

4

12.3

15.4

22.0

5

11.8

16.4

21.4

6

11.9

16.3

21.9

7

12.4

16.4

22.4

8

12.2

15.9

21.7

∑

∑

97.1

128.7

173.9

399.7

（∑）²

9428.41

16563.69

30241.21

56233.31

∑²

1178.93

2071.45

3781.05

7031.43

方差来源

离差平方和

自由度

均方

F

污泥SA

372.49

2

186.245

1722.90

误差SE

2.27

21

0.1081

总和ST

374.76

23

（1）统计量：

P=1/n（∑）²=1/24*399.7²=6656.67

Q=1/8*56233.31=7029.16

W=7031.43

（2）离差平方和：

SA=Q-P=372.49

SE=W-Q=2.27

（3）自由度计算：

ft=24-1=23

fa=3-1=2fe=3*（8-1）=23

（4）F值计算：

SA平均/SE平均=1722.90

查表的

=3.47，F=1722.90>

所以95%的置信度F污泥负荷对实验成果有显著影响，是一重要因素。

污泥负荷

0.15

0.25

0.35

BOD浓度

12.1375

16.0875

21.7375

二、综合实验

1.欲对一类工业废水进行加药沉淀实验室小试（主要考察最佳pH值、混凝剂选型、加药量、反应沉淀水力条件等），试参照本学期所做的混凝实验过程，编写出主要实验步骤及实验操作过程。

（本题15分）

解：

实验步骤：

a.熟悉搅拌机、浊度仪的使用。

b.测原水水温，浊度及ph值

C.用1000ml量筒量取水样至12只1000ml烧杯中。

设计最小投药量和最大投药量，利用均分法确定第一组实验水样的混凝剂投加量。

d.设定搅拌机运行程序，快速（300r/min）运转30s达到充分混合的目的，中速运转（120r/min）搅拌5min，慢速（如80r/min）搅拌10min。

E.将第一组水样置于搅拌机中。

F.用移液管分别移取计算投药量至加药试管中。

G.启动搅拌机运行程序，用洗瓶向加药试管中注入2-3ml清水进行洗涤，并将洗涤水倒入反应烧杯内。

H.搅拌过程中，观察并记录矾花形成的过程、大小和密实程度。

关闭搅拌机静置10min或15min，并观察记录。

确定混凝的操作条件pH、混凝剂种类。

（1）操作条件的优化目标。

以刚出现矾花时用的混凝剂用量最少为目标同时考虑其它因素如混凝剂的价格、混凝剂对水体毒性、水体酸碱性对设备的腐蚀性等。

（2）试验点确定。

以上分析可知在水样确定的情况下主要影响因素为pH和混凝剂种类并确定了因素水平数。

根据上清液的分光光度值确定混凝剂的最佳投药量为-mg/L。

3.某类废水进行了沉淀试验，得到残余颗粒比例与沉降速度间的关系曲线如图所示，作去除率-沉速（η-u）关系曲线。

（本题15分，全部）

4.高等院校拥有多种类型的实验室，特别是理、工、农、医、药学院的实验室在教学和科研中产生废气、废水、废渣、噪声、射线、等环境污染，不仅给社会环境造成危害，而且还会影响实验室的学习和工作环境，影响实验和科研的质量与效果，损害实验室科研人员的身体健康。

某大学综合实验楼共八层，占地面积15000m2，拥有化学、微生物、环境科学与工程等五大类34个实验室，学校拟对实验室排放废水进行处理。

根据现场调查，各实验室排放的综合污（废）水水质的情况大致如下。

主要污染物种类

污（废）水排放量

酸碱废水及重金属废水（pH2-13、Hg、Cl-、SO42-、PO4+、Cu2+、Pb2+、Ag+、Zn2+、NH4+等离子）

有机废水（CODCr=500-2000mg/L、NH3-N=5-40mg/L）

30T/d

20T/d

根据上述资料试拟定一个实验方案以帮助确定废水处理工艺。

给出实验装置简图，列出主要的仪器设备，简述实验操作过程。

（本题20分，全部）

解：

一、有机废水处理工艺流程：

1、进水

2、粗格栅

3、提升泵

4、细格栅

5、沉砂池

6、初尘池

7、A2/O反应池

8、二沉池

9、接触消毒池

10、出水

实验仪器：

粗格栅、提升泵、细格栅、旋流沉砂池、幅流式初沉池、接触式消毒池、污泥浓缩池、厌氧区容积113L，配厌氧搅拌器（调速）；缺氧区容积169L，配缺氧搅拌器（调速）；好氧区容积960L，配增氧泵、布气管网一套、空气流量计、液体流量计、污泥回流泵、混合液回流泵。

操作过程：

1.水解阶段

2.发酵（或酸化）阶段

3.产乙酸产氢阶段

.产甲烷阶段

2、重金属废水处理

工艺流程：

RH→ROH

废水→集水池→砂滤池→洗脱洗脱液罐液罐

再生液储槽→→洗脱液罐→集液池

主要装置：

集水池，砂滤池，离子交换罐，再生液储槽，洗脱液罐，集液池

操作过程

1.废水通过砂滤池去除机械杂质

2.废水进入离子交换罐，进行脱盐处理

3.树脂在再生液储槽内再生，洗脱，重复利用

4、处理后的大量废水经地沟排到污水处理厂中处理后进行排放

3、

加酸

酸碱度废水处理工艺

絮凝剂

石灰乳

制药设备

脱水泥渣

出水排放

泥渣

脱水

回水

污泥浓缩

PH调节槽

沉淀池

混凝槽

中和反应槽

空气

制药设备

调节池

酸性废水

投药中和法

仪器设备：

废水调节池、药剂制备与自控投配设施、设机械搅拌装置的中和反应槽、混凝一沉淀池、污泥浓缩与泥渣脱水设施等

步骤：

适于处理含杂质多，浓度高和废水中含重金属的各类酸性废水，中和剂一般采用石灰、电石渣、碳酸钠或氢氧化钠等。