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環境工程實驗 I（水污染控制工程）

Environmental engineering experiment (water pollution control engineering)

一、實驗課程課号：03610438z

适用專業：環境工程

實驗總學時（周學時）：32/8

學分：1.0

課程類型：專業必修課

先修課程：水污染控制工程，普通化學，環境學概論

開出實驗個數：（驗證實驗0個；綜合實驗 8個；設計實驗   個；創新性實驗   個）

應開實驗學期：第6學期

大綱主撰人：闫立龍

内容簡介

“環境工程實驗（水污染控制工程）”是環境科學專業的必修課程，是水污染控制工程教學的重要組成部分，是環境類學科重要的教學環節之一。“環境工程實驗（水污染控制工程）”是對理論課程教學内容的複習和再現，對于培養學生動手操作能力、分析問題的能力、解決問題的能力等方面具有特殊的地位和作用。“環境工程實驗（水污染控制工程）”是理論課和實際生産的一個很好的結合點，為學生下一步的繼續學習和工作奠定必要的基礎。

大綱

（一、二）活性炭吸附實驗

1．實驗特點

實驗類型：專業基礎  實驗類别：綜合  計劃學時：8  每組人數：4-6

首開日期：2008-3-31

2．實驗目的與要求

目的：

1）了解活性炭的吸附工藝及性能；

2）掌握采用實驗方法(含間歇法、連續流法)确定活性炭吸附處理污水的設計參數的方法。

要求：掌握相關知識點

3．主要儀器設備

4．實驗内容提要

活性炭靜态吸附實驗、動态吸附實驗

5．實驗操作要點

(1)靜态吸附實驗

在5個燒杯中加入粉狀活性炭質量分别為100mg、200mg、300mg、400mg和500mg，同時以不加活性炭的燒杯作對照試驗（即活性炭質量為0mg/L）；在上述燒瓶中分别加入同體積的自配制污水（約800ml），并進行攪拌。一般規定，燒瓶中廢水COD(mg/L)與活性炭濃度(mg/L)比值為0.5-5.0；将上述6個燒杯放在恒溫振蕩器上振蕩，振蕩時間一般為30min；取樣測定。

 (2)動态吸附實驗

将預先浸泡、烘幹的顆粒活性炭裝入吸附反應器内，使最後活性炭高度為500-750mm；打開進水閥門，使配制水樣以升流或降流方式運行（運行中活性炭層中不應有空氣氣泡）進入活性炭柱，并控制為3個不同的流量（建議濾速分别為5 m/h，l0 m/h，15 m/h），本試驗設定濾速為5m/h。待運行穩定後，每隔15min取活性炭柱出水水樣，測定其CODcr、pH值。

6．注意事項

①間歇吸附實驗中所求得的q，如出現負值，則說明活性炭明顯地吸附了溶劑，此時，

應調換活性炭或原水樣。

②靜态吸附試驗的振蕩時間不能太短，一般控制在30min以上。

（三）顆粒自由沉澱實驗

1．實驗特點

實驗類型：專業基礎  實驗類别：綜合  計劃學時：4  每組人數：6

首開日期：2008-3-31

2．實驗目的與要求

目的：

1）初步了解用累計沉泥量方法計算雜質去除率的原理和基本實驗方法。

   2）比較該方法與累計曲線法（或重深分析曲線）的共同點。

   3）加深理解沉澱的基本概念和雜質的沉降規律。

要求：掌握相關知識點

3．主要儀器設備

4．實驗内容提要

通過不同時間取樣，以考察顆粒自由沉降的去除規律，加深理解沉澱的基本概念和雜質的沉降規律。

5．實驗操作要點

啟動水泵，把配置好的水樣注入配水箱内；關閉進水閥，打開回流閥，使其處于全開狀态開啟水泵；測定水樣的懸浮物濃度，将測定結果記錄于表中；緩慢打開進水閥，将水箱中的實驗用水泵入沉澱柱中，待沉澱柱充滿水樣後，直至出現回流3~5min即可，此時記錄沉澱實驗開始時間與沉澱高度Hi；當沉澱時間分别為5min、10min、20min、30min、60min和120min時，在取樣口各取樣一次，每次取樣100～200mL，記錄沉澱柱内液面高度并觀察懸浮顆粒的沉澱特點、現象，把水樣分别過濾、烘幹、稱重，記錄其SS。

6．注意事項

1）向沉澱柱内進水時，速度要适中，既要較快完成進水，以防進水中的一些較重顆粒沉澱，又要防止速度過快造成柱内水體紊動，影響靜沉實驗效果。

2）每次取樣前，先觀察水面高度，記錄數據，然後排出管中積水再取樣。

3）如果原水樣懸浮物濃度較低，可把取樣時間間隔拉長。

4）測定懸浮物時，因顆粒較重，從燒杯取樣時要盡量搖勻，以保證兩平行水樣的均勻性。

5）粘于移液管壁上的細小顆粒，一定要用蒸餾水洗淨。  

6）沉澱柱下部錐形部分與上部直筒段焊接處要光滑。

（四）混凝實驗

1．實驗特點

實驗類型：專業基礎  實驗類别：綜合  計劃學時：4  每組人數：6

首開日期：2008-3-31

2．實驗目的與要求

目的：

1）了解影響混凝條件的相關因素，學會求一般天然水體混凝條件（包括投藥量、pH值、水流速度梯度）的基本方法；

2）通過實驗觀察混凝現象，加深對混凝劑機理的理解；

3）觀察礬花的形成過程與混凝沉澱效果。

要求：掌握相關知識點

3．主要儀器設備

4．實驗内容提要

觀察混凝現象，考察pH值、混凝劑投加兩和攪拌速度對混凝效果的影響。

5．實驗操作要點

取6個1000mL的燒杯分别加入800mL原水，置于實驗攪拌機平台上；分别改變pH值、攪拌速度和混凝劑投加量；啟動攪拌機，快速攪拌0.5min，轉速約500r/min；中速攪拌10 min，轉速約250 r/min；慢速攪拌10 min，轉速約100r/min；關閉攪拌機，靜置10 min，立即用濁度儀測定濁度（每杯水樣測定3次），并将測定結果記于表中。

6．注意事項

1）在确定最佳投藥量、最佳pH值實驗中，向各燒杯投加藥劑時應同時投加，以避免因時間間隔較長各水樣加藥後反應時間長短相差太大，混凝效果懸殊；

2）在最佳pH值實驗中，用來測定pH值的水樣仍倒入原燒杯中；

3）在用注射針筒抽吸上清液時，不要攪動底部沉澱物。同時，各燒杯抽吸的時間間隔盡量不要太長；

4）取樣點高度要盡量保持一緻。

（五、六）離子交換樹脂和交換容量的确定

1．實驗特點

實驗類型：專業基礎  實驗類别：綜合  計劃學時：8  每組人數：6

首開日期：2008-3-31

2．實驗目的與要求

目的：

1）加深對離子交換基本理論及其特性的理解；

   2）了解離子交換樹脂的類型，進一步掌握樹脂的鑒别方法；

   3）學會離子交換樹脂總交換容量及工作交換容量的測定。

要求：掌握相關知識點

3．主要儀器設備

4．實驗内容提要

鑒定強酸性樹脂和強堿性樹脂；測定陽離子交換樹脂的交換容量

5．實驗操作要點

陽樹脂與陰樹脂的分辨

分别取陽樹脂和陰樹脂各2～3mL放在2支試管中，棄去樹脂上附着的水，向兩支試管中各加15mL1mol/LHCl搖動1～2min後，棄去上清液，重複操作2～3次，再向1#、2#号試管中各加入10%CuSO4溶液5mL，搖動1～2min後棄掉上清液，重複操作2～3次，此時用純水洗2～3次，最後将1#、2#号試管進行對比，看顔色是否有變化，記錄顔色的變化于表1中，淺綠色為陽樹脂。

2.強酸性陽樹脂總交換容量的測定

稱取幹燥強酸性陽樹脂5g，放在漏鬥濾紙内，将漏鬥插在1L的三角燒瓶内；将1mol/LHCl溶液600mL将樹脂全部轉變為H型；将漏鬥移到另一個用清水洗過的1L容量瓶内；将0.5mol/LCaCl2溶液600～800mL緩慢加入漏鬥内進行過濾交換，直到濾下液pH=7為止；加純水至1L，充分混合；用三角燒杯量取50mL上述混合液，以酚酞為指示劑，用0.05mol/LNaOH溶液進行中和滴定，重複滴定3～5次取平均值，并記下所用堿的毫升數V，填入表2中，同樣測定強酸性陽樹脂工作交換容量。

6．注意事項

實驗所用原水一般為自來水，如果自來水的堿度、硬度偏低，可根據實驗要求自行調配水樣。

（七）污泥沉降比(SV)和污泥體積指數(SVl)的測定

1．實驗特點

實驗類型：專業基礎  實驗類别：綜合  計劃學時：4  每組人數：6

首開日期：2008-3-31

2．實驗目的與要求

目的：

1）掌握表征活性污泥沉澱性能的指标——沉降比和污泥體積指數的測定和計算方法；

2）明确沉降比、污泥體積指數和污泥濃度三者之間的關系，以及它們對活性污泥法處理系統的設計和運行控制的重要意義；

3）加深對活性污泥的絮凝及沉澱特點和規律的認識。

要求：掌握相關知識點

3．主要儀器設備

4．實驗内容提要

測定污泥沉降比和污泥體積指數。

5．實驗操作要點

将混合液置于100mL量筒中，至100mL刻度處。并從此時開始計算沉澱時間；将裝有污泥的100mL量筒靜置，觀察活性污泥絮凝和沉澱的過程和特點，在第30min時記錄污泥界面以下的污泥容積；将經30min沉澱的污泥和上清液一同倒人過濾器中過濾并烘幹稱重，計算測定的污泥濃度。

6．注意事項

1）粘于移液管壁上的細小顆粒，一定要用蒸餾水洗淨；  

2）實驗過程中，也可以以濁度代替SS作為沉澱效果的測試指标。如果采用濁度為測試指标，則需要預先确定所配置水樣的濁度與SS之間的換算關系；

（八）活性污泥好氧生物處理實驗

1．實驗特點

實驗類型：專業基礎  實驗類别：綜合  計劃學時：8  每組人數：6

首開日期：2008-3-31

2．實驗目的與要求

目的：

1）熟悉活性污泥法的基本流程；

2）加深對污水好氧生物處理和活性污泥法原理的理解；

3）掌握利用完全混合系統處理生活污水的實驗方法。

要求：掌握相關知識點

3．主要儀器設備

4．實驗内容提要

序批式活性污泥法和連續流活性污泥法的基本工藝流程及簡單影響因素

5．實驗操作要點

序批式活性污泥

開啟水泵，将低位水箱中的污水泵入高位水箱，待污水從高位水箱流出直至曝氣池指定刻度時，停止進水，并啟動氣泵，進行曝氣，并記錄一下時間，以後分别在15min、30min、60 min、90 min、120min取污泥混合樣，沉澱後取上清液測定NH₄⁺-N。

連續式活性污泥法

1）開啟水泵，将低位水箱中的污水泵入高位水箱，待污水從高位水箱流出時，測定進水流量，使得相應水力停留時間分别為：15min、30min和60min，待流量穩定後需穩定運行超過相應時間（如水力停留時間為15min，待流量穩定後需穩定運行至少20min，方能改變下一運行參數），考察水力停留時間、污泥濃度和有機負荷對處理效果的影響；

6．注意事項

1）為了使系統能保持良好的處理效果，除每日對系統運轉情況進行觀察外，還應定期對系統的進出水水質、反應器中活性污泥的性狀進行檢測。

2）應對系統中的活性污泥不定期地進行鏡檢。

教學大綱說明

一、實驗教學目标及基本要求

1. 教學目标

實驗教學是使學生理論聯系實際，培養學生觀察問題、分析問題和解決問題能力的一個重要方面。本課程的教學目的如下：

   1）加深學生對基本概念、基本原理的理解，鞏固新知識。

   2）使學生了解如何進行實驗方案的設計，并初步掌握水淨化實驗研究方法和基本測試技術。

   3）通過實驗數據的整理使學生初步掌握數據分析處理技術，包括如何收集實驗數據；如何正确地分析和歸納實驗數據；運用實驗成果驗證已有的概念和理論等。

2. 教學要求  

1）課前預習

為完成好每個實驗，學生在課前必須認真閱讀實驗教材，清楚地了解實驗項目的目的要求、實驗原理和實驗内容，寫出簡明的預習提綱。

2）實驗設計

實驗設計是實驗研究的重要環節，是獲得滿足要求的實驗結果的基本保障。在實驗教學中，宜将此環節的訓練放在部分實驗項目完成後進行，以達到使學生掌握實驗設計方法的目的。

3）實驗操作

學生實驗前應仔細檢查實驗設備、儀器儀表是否完整齊全。實驗時要嚴格按照操作規程認真操作，仔細觀察實驗現象，精心測定實驗數據，并詳細填寫實驗記錄。實驗結束後，要将實驗設備和儀器儀表恢複原狀，将周圍環境整理幹淨。學生應注意培養自己嚴謹的科學态度，養成良好的工作學習習慣。

4）實驗數據處理

通過實驗取得大量數據以後，必須對數據作科學的整理分析，去僞存真，去粗取精，以得到正确可靠的結論。

5）編寫實驗報告

将實驗結果整理編寫成一份實驗報告，是實驗教學必不可少的組成部分。這一環節的訓練可為今後寫好科學論文或科研報告打下基礎。

二、教材及主要參考書

1. 教材

自拟。

2. 參考書

（1）《環境科學與工程綜合實驗》 朱魯生 主編 （2010年9月 中國農業出版社）

（2）《水污染控制工程實踐教程》 彭黨聰 主編 （2004年6月 化學工業出版社）

（3）《水污染控制工程實驗》 陳澤堂 主編（2003年4月 化學工業出版社）

三、考核辦法

根據學生實驗出勤率，實驗态度以及實驗報告完成情況進行學生實驗成績評定。