v5环境工程学实验教案.docx

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v5环境工程学实验教案

邯郸学院

实验教案

2012～2013学年第一学期

分院（系、部）：

生物科学系

教研室：

生物技术教研室

课程名称：

环境工程学

授课班级：

2009级生物技术本科班

主讲教师：

王磊

职称：

助教

使用教材：

邯郸学院制

教案（首页）

课程名称

中文：

环境工程学

课程编号

413011020

英文：

EnvironmentalEngineering

学分

4

授课教师

王磊

职称

助教

课程性质

学位课（）必修课（√）选修课（）

授课对象

专业、层次和班级：

2009级生物技术专业本科班

课程学时

64学时

周学时

6学时

起止周

10-17

学时分配

理论讲授：

42学时；实验：

22学时；上机：

学时

授课方式

课堂讲授（√）；实践课（√）

考核方式

考试（√）；考查（）

使用

教材

《环境工程学》（第二版）

主编：

蒋展鹏

出版社：

高等教育出版社

出版日期：

2005-6

主要参考

资料及指定参考书

《水污染控制工程》高廷耀等高等教育出版社1999

《排水工程》（第三版）张自杰中国建筑工业出版社1996

《大气污染控制工程》（第二版）郝吉明，马广大高等教育出版社2002

《环境工程导论》（第三版）王建龙译，MackenzieL.DarisDavidA.Cornwell清华大学出版社2002

审核

意见

教研室主任（签字）：

年月日

讲次

2

日期

2012年11月2日

2012年11月2日

星期

五

五

节次

1-4节

5-8节

授课内容

实验一化学需氧量的测定

授课学时

4

教学目的

掌握重铬酸钾法测定化学需氧量（COD）的原理和方法

教学重点

重铬酸钾法测COD的测定原理和方法

教学难点

重铬酸钾法测COD的影响因素及对策分析

教具和

媒体使用

黑板教学

教学方法

实验法

教

学

过

程

实验讲解30分钟

一、目的要求

1、通过实验掌握COD测定的方法

2、理解COD测定的影响因素及解决方法

二、实验原理

在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，经沸腾回流后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。

三、实验仪器设备及材料

标准COD消解器、硫酸银－硫酸试剂、重铬酸钾标准溶液、硫酸亚铁铵标准溶液、试亚铁灵指示剂等

四、方法步骤

1、试剂配制：

①硫酸银－硫酸试剂：

向1L硫酸中加入10g硫酸银。

放置1－2天使之溶解，并混匀，使用前小心摇动。

②重铬酸钾标准储备液C=0.250mg/L：

将12.258g在120℃干燥2h后优级纯的重铬酸钾溶于水，稀释至1000ml。

③重铬酸钾标准溶液C=0.0250mg/L：

将上述溶液稀释10倍而成。

④硫酸亚铁铵标准储备液C≈0.10mg/L：

溶解39.5g硫酸亚铁铵于水中，加入20ml硫酸，待其溶解冷却后稀释至1000ml。

⑤硫酸亚铁铵标准溶液C≈0.010mg/L：

将上述溶液稀释10倍而成。

⑥试亚铁灵指示剂：

称取1.458g邻菲啰啉；0.695g硫酸亚铁溶于水中，稀释至100ml。

2、试剂标定

硫酸亚铁铵标准溶液C≈0.010mg/L的标定：

移取10.00ml重铬酸钾标准溶液置于锥形瓶中，用水稀释至约100ml左右，加入30ml硫酸，混匀，冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵滴定，溶液的颜色由黄色经蓝色变为红褐色，即为终点。

记录下硫酸亚铁铵的消耗量（ml）。

计算C〔﹝NH4﹞2Fe﹝SO4﹞2•6H2O〕=10.00×0.250/V=2.50/V

注：

式中V－滴定时消耗硫酸亚铁铵溶液的毫升数。

3、采样

水样要采集于玻璃瓶中，应尽快分析。

如不能立即分析时，应加入硫酸至PH﹤2，放置在4℃下保存。

但保存时间不多于2天。

采集水样的体积不得少于500ml。

4、测定

①准确移取20ml待测水样于锥形瓶中，准确加入10ml重铬酸钾标准溶液和几粒防爆沸玻璃珠，根据水样中氯化物的含量加入硫酸汞后（一般加0.4克硫酸汞,可络合2000mg/L氯离子），摇匀。

②将锥形瓶接到回流装置冷凝管下端，接通冷凝水。

从冷凝管上端缓慢加入30ml硫酸银－硫酸试剂。

自溶液开始沸腾起回流2h。

③待冷却后，用70ml水自冷凝管上端冲洗冷凝管后，取下锥形瓶，溶液总体积控制在140ml左右。

④溶液再度冷却后，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色至红褐色即为终点,记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量V1。

⑤对于COD值小于50mg/L的水样，应采用低浓度的重铬酸钾标准溶液氧化，加热回流后，采用低浓度的硫酸亚铁铵标准溶液回滴。

⑥该方法对未经稀释的水样其测定上限为700mg/L，超过此上限时必须经稀释后测定。

⑦空白试验按相同的步骤以20.0ml水代替试料进行空白实验，其余试剂和试料测定同上叙述，记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数V0。

计算公式：

CODCr=（V0－V1）•C×8×1000/V

C：

硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）

V0：

滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml）

V1：

滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml）

V：

水样体积（ml）

8：

氧1/4O2的摩尔质量以mg/L为单位的换算值。

五、注意事项

1、测定COD前要估计结果，以选择适当的原水稀释倍数。

2、因为实验用到浓硫酸、重铬酸钾、硫酸汞等有毒有害物质，在实验室必须带橡胶手套，进行相关操作时要在通风橱内进行，并要求教师在场指导。

3、在消解过程中，消解仪器必须有专人看管，出现问题及时解决。

实验操作150分钟

一定要注意学生安全。

实验总结20分钟

包括整理实验室，处理废弃物。

思考题

作业

1、撰写实验报告

2、重铬酸钾法测定COD的应用范围是什么，其他的COD测定方法有哪些，应用范围又是什么？

3、影响测定结果的因素有哪些，并分析其对实验结果的影响。

讲次

4

日期

2012年11月6日

2012年11月6日

星期

二

二

节次

1-4节

5-8节

授课内容

实验二颗粒自由沉降实验

授课学时

4

教学目的

掌握颗粒自由沉淀实验方法，加深对自由沉淀的特点及规律的理解

教学重点

颗粒自由沉降实验方法

教学难点

沉降实验所得数据计算分析，绘制相关图表

教具和

媒体使用

黑板教学

教学方法

实验法

教

学

过

程

实验讲解30分钟

一、目的要求

1、通过实验加深对自由沉淀的特点及规律的理解；

2、掌握颗粒自由沉淀实验方法，根据实验结果绘制相关曲线。

二、实验原理

在含有分散性颗粒的废水静置沉淀过程中，设试验筒内有效水深为H，通过不同的沉淀时间t，可求得不同的颗粒沉淀速度u，u=H/t0对于指定的沉淀时间t0，可求得颗粒沉淀速度u0。

对于沉淀等于或大于u0的颗粒在t0时可全都去除，而对于沉淀u

设x0代表沉速≤u0的颗粒所占百分数，于是在悬浮颗粒总数中，去除的百分数可用1-x0表示。

而具有沉速u≤u0的每种粒径的颗粒去除的部分等于u/u0。

因此考虑到各种颗粒粒径时，这类颗粒的出去百分数为：

总去除率=（1-xo）+

式中第二项可将沉淀分配曲线用图解积分法确定，如上图中的阴影部分。

对于絮凝型悬浮物的静置沉淀的去除率，不仅与沉淀速度有关，而且与深度有关。

因此试验筒中的水深应与池深相同。

沉降柱的不同深度设有取样口，在不同的选定时段，自不同深度取水样，测定这部分水样中的颗粒浓度，并用以计算沉淀物质的百分数。

在横坐标为沉淀时间、纵坐标为深度的图上绘出等浓度曲线，为了确定一特定池中悬浮物的总去除率，可以采用与分散性颗粒相似的近似法求得。

三、实验仪器设备及材料

颗粒自由沉淀实验装置、抽滤装置、分析天平、具塞称量瓶、烘箱、滤纸、漏斗、量筒、烧杯等。

四、方法步骤

1、将水样倒入搅拌桶中，用泵循环搅拌约5min，使水样中悬浮物分布均匀。

2、用泵将水样输入沉淀试验筒，在输入过程中，从筒中取样三次，每次约50ml（取样后要准确记下水样体积），此水样的悬浮物浓度即为实验水样的原始浓度C0。

3、当废水升到溢流口，溢流管流出水后，关紧沉淀试验筒底部的阀门，停泵，记下沉淀开始时间。

4、观察静置沉淀现象。

5、隔1、3、5、10、15、20、40、60min，从试验筒分别取样50mL，测其悬浮物浓度Ci，并记录沉淀柱内液面高度。

取水样前要先排出取样管中的积水约5ml左右，取水样后测量工作水深的变化。

6、将每一种沉淀时间的水样作平行试验，用滤纸抽滤（滤纸应当是已在烘箱内烘干后称量过的），过滤后，再把滤纸放入已准确称量的带盖称量瓶内，在105℃烘箱内烘干后称量滤纸的增量即为水样中悬浮物的重量。

7、计算不同沉淀时间t的水样中的悬浮物浓度C，沉淀效率E，以及相应的颗粒沉速u，画出E-t和E-u的关系曲线。

数据处理：

悬浮物的浓度C（mg/L）=

×100

沉降效率E=

×100%

沉降速度u=

五、注意事项

1、实验开始前准备好盛装水样的容器。

2、对实验设备的相关操作时要求教师在场指导。

3、实验完成后应对实验设备用自来水进行清洗、复位。

实验操作150分钟

对实验设备，教师应演示后学生方可操作。

实验总结20分钟

包括整理实验室，处理废弃物等。

思考题

作业

1、撰写实验报告

2、根据实验结果绘制沉淀曲线，并分析实验所得结果。

3、分析不同工作水深的沉淀曲线，如应用到沉淀池的设计，需注意什么问题？

讲次

6

日期

2012年11月13日

2012年11月13日

星期

二

二

节次

1-4节

5-8节

授课内容

实验二加压溶气气浮实验

授课学时

4

教学目的

了解压力溶气气浮法处理废水的工艺流程；掌握色度的测定方法。

教学重点

加压溶气气浮法处理工艺流程和色度测定方法

教学难点

加压溶气气浮的控制参数及调控方式

教具和

媒体使用

黑板教学

教学方法

实验法

教

学

过

程

实验讲解30分钟

一、目的要求

1、了解压力溶气气浮法处理废水的工艺流程；

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。

二、实验原理

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黏附在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，再用刮渣机收集。

这样，废水中的悬浮物质得到了去除，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。

三、实验仪器设备及材料

加压溶气气浮实验装置、具塞比色管、白瓷板、烧杯等。

四、方法步骤

1、熟悉实验工艺流程；

2、废水用6mol/L的NaOH溶液调至pH=8~9，在500mL的量筒内分别加入废水200、250、300、350、40