陈雯130009102

《环境工程实验》综合考核题（环工81301班适用）一、实验设计及数据处理（共50分）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10-21mg/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：实验范围为10~21mg/L,以变化1mg/L为一个实验点，则可能的实验总次数为12次，符合12=13-1=F6-1，即符合m=Fn-1的关系，故第一个实验点为Fn-1=F5=8即放在8处或放在第8个实验点处，如下图所示，投药量为17mg/L可能实验次序123456789101112Fn数列F0F1F2F3F4F5F611235813投药量mg/L101112131415161718192021实验次序X4X3X2X1同理，第2个实验点为Fn-2=F4=5,即第5个实验点投药量为14mg/L因为②比①好，所以舍去17~21mg/L部分，试验范围在10~17mg/L所以可能实验总次数m=7符合8-1=7，m=Fn-1,因Fn=8故n=5。第1个实验点为Fn-1=F4=5,投药量为14mg/L该点已实验，第2个实验点为Fn-2=F3=3，投药量为12mg/L因为③比②好，所以舍去14mg/L以上部分,试验范围在10~14mg/L同理，第1个实验点为F3=3，投药量为12mg/L第2个实验点为F2=2，投药量为11mg/L因为③比④好，所以舍去10~11mg/L部分所以③作为粉末活性炭用量最佳点，投药量为12mg/L2.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）解：X平均值±3=（1997.65,4010.35）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：问：(1)试排出实验方案。nXnXnX备注1297962639112626表中XX为学号的最后两位数23302731081235763276582672133469435069296014270652748103202152802nx平均值xi-x（xi-x）2129793004-2562523302300429888804327653004-23957121435063004502252004527483004-25665536626393004-36513322573108300410410816826723004-332110224929603004-4419361032023004198392041126263004-378142884123576300457232718413346930044652162251427063004-298888041528023004-20240804平均值3004标准差335.45极限误差1006.351997.654010.35因素水平A加药体积(mL)B加药浓度(mg/L)C反应时间(min)12315951015204060(2)假设进行了9次实验，测得出水浊度(NTU)分别为1.122、1.119、1.104、1.021、0.979、1.226、0.938、0.990、0.722，悬浮物（SS）去除效率（%）分别为70、73、80、71、62、79、60、69、62。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）(题中X为学号的最后两位数的前一位，Y为学号的最后两位数的后一位)(1)试排出实验方案。列号A加药体积（mL)B加药浓度（mg/L)C反应时间（min)111121223133421252236231731383219332这9个实验代表了全部27个实验。实验号因素评价指标（水浊度）XSS去除效率%YABC115201.122702110401.119733115601.10480455401.021715510600.979626515201.22679795600.938608910200.990699915400.72262指标因素K值XAXBXCY%AY%BY%CK13.3453.0813.338223201218K23.2263.0882.862212204206K32.6503.0523.021191221202K1平均1.1151.0271.11374.3336772.667K2平均1.0751.0290.95470.6676868.667K3平均0.8831.0171.00763.66773.66767.333R0.2320.0120.15910.6666.6675.334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-BSs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=74.333max）；B选择B3（K3Y平均=73.667max）；C选择C1（C1Y平均=72.667max）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）(表中X为学号的最后两位数的前一位，Y为学号的最后两位数的后一位)污泥负荷出水水质序号A1=0.15A2=0.25A3=0.35111.916.321.5212.016.021.0312.315.721.7412.015.222.0511.816.421.2611.916.321.9712.216.222.2812.215.921.7∑∑96.3128173.2397.5(∑)²9273.691638429998.2455655.93∑²1159.432049.123750.926959.47方差来源离差平方和自由度均方F污泥SA373.42186.71580.86误差SE2.48210.1181序号污泥负荷123456780.1511.912.012.312.011.811.912.212.20.2516.316.015.715.216.416.316.215.90.3521.521.021.722.021.221.922.221.7总和ST375.8823（1）统计量：P=1/n(∑)²=1/24*397.5²=6583.59Q=1/8*55655.93=6956.99W=6959.47（2）离差平方和：SA=Q-P=373.4SE=W-Q=2.48（3）自由度计算：ft=24-1=23fa=3-1=2fe=3*（8-1）=23（4）F值计算：SA平均/SE平均=1580.86查表的=3.47，F=1580.86,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。二、综合实验（共50分）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，偶数学号者答题）答：本实验混凝剂采用三氯化铁溶液⑴熟悉如何操做搅拌机和浊度仪⑵用温度计测原水水温、用浊度仪测浊度以及用PH计PH值⑶用1000ml量筒取水样装入12个1000ml烧杯中，设计好最小投药量和最大投药量，再用均分法确定第一组实验水样的混凝剂投加量⑷设定搅拌运行程序，为达到充分混合的目的，先快速（约300r/min)运转30秒，再中速(约120r/min)运转5分钟,然后慢速（约80r/min)运转10分钟05.005.0污泥负荷0.150.250.35BOD浓度12.03751621.65⑸将第一组水样放置在搅拌机的合适位置⑹用移液管移取计算投药量至加药试管中⑺启动搅拌机运行程序，用洗瓶向加药试管中注入2~3mL,用清水进行洗涤1~2次，并将洗涤水倒入烧杯内⑻搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程，矾花外观大小和密实程度等，搅拌过程完成后，停机静沉10分钟，观察记录矾花沉淀的过程。小组另外两成员将之前量好的第二组水样置于搅拌机下，混凝沉淀实验记录于下表中混凝沉淀实验记录实验批次观察记录小结水样编号矾花形成及沉淀过程Ⅰ123456Ⅱ123456⑼第一组水样静沉10分钟后，用注射器吸取烧杯中水样上清液100mL置于洗净的200mL烧杯中，测浊度及PH并记入下表中原始数据记录实验批次混凝剂名称原水浊度原水温度原水PHⅠ水样编号123456投药体积/mL投药量/(mg/L)剩余浊度/NTU沉淀后PH值Ⅱ水样编号123456投药体积/mL投药量/(mg/L)剩余浊度/NTU沉淀后PH值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/d20T/d01020304050607000.511.522.533.54沉降速度u/(10-2m.min-1)残余颗粒比例/%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）答：有机废水处理工艺流程实验仪器：粗格栅、提升泵、细格栅、旋流沉砂池、消毒池、污泥浓缩池；配厌氧搅拌器（调速）；配缺氧搅拌器（调速）；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。主要装置：集水池，砂滤池，离子交换罐，再生液储槽，洗脱液罐，集液池重金属废水处理：混凝沉淀池厌氧池出水下水道污水消毒池过滤池二沉池好氧池缺氧池粗格栅集水井旋流沉砂池细格栅提升泵再生液储槽集水池砂滤池ROHRH集液池洗脱液罐酸碱废水处理工艺流程图：石灰乳加酸药剂制备药剂制备絮凝剂酸性废水调节池混凝槽出水排放pH调节槽泥渣脱水污泥浓缩沉淀池中和反应槽（机械搅拌）空气回水脱水泥渣