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水处理实验技术指导书实验课程水处理实验技术开课实验室水处理实验室学生姓名学号开课时间至学年第学期水资源与环境工程学院水处理实验室制2016年5月目录实验一混凝沉淀实验.............................................................................................................3实验二硝化实验.....................................................................................................................6实验三反硝化实验...............................................................................................................10实验四好氧吸磷...................................................................................................................13实验五厌氧释磷...................................................................................................................15实验六活性污泥性质的测定...............................................................................................18实验七曝气充氧实验...........................................................................................................19实验八污泥过滤脱水-污泥比阻的测定..............................................................................24说明1、每位同学自行打印指导书，指导书双面打印、装订。2、每次实验每位同学均需携带实验指导书。实验一混凝沉淀实验一、实验目的1．要求认识几种混凝剂，掌握其配制方法，学会求得一般天然水体最佳混凝条件(包括投药量、pH值、水流速度梯度)的基本方法。2．观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解。二、实验原理水中粒径小的悬浮物以及胶体物质，由于微粒的布朗运动，胶体颗粒间的静电斥力和胶体的表面作用，致使水中这种含浊状态稳定。向水中投加混凝剂后，由于①能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的ξ电位，实现胶粒“脱稳”；②同时也能发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用；③网捕作用；而达到颗粒的凝聚。混凝是水处理工艺中十分重要的一个环节。它所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体物质。要去除悬浮物和胶体，首先要消除或降低胶体颗粒的稳定性，此过程称为脱稳。脱稳的颗粒在一定的水力条件下，才能形成较大且较密实的矾花容易下沉。自投加混凝剂直至形成较大矾花的过程叫混凝。从胶体颗粒表层较大矾花是一个连续的过程，为了研究方便可以划分为混合和反应两个阶段。混合阶段要求浑水和混凝剂快速均匀混合，一般来说，该阶段只能产生用用眼睛难以看见的微絮凝体；反应阶段要则要求将微絮凝体形成较密实的大粒径矾花。选择性能良好的药剂，创造适宜的化学和水力条件，是混凝的关键问题。由于各种原水有很大差别，混凝效果不尽相同。混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的pH值、水流速度梯度等因素。投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。投加量不足不可能有很好的混凝效果。同样，如果投加的混凝剂过多也未必能得到好的混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。三、实验步骤1．最佳投量确定的实验步骤如下：(1)用6个1000mL的烧杯取原水，所取水样要均匀，以尽量减少取样浓度上的误差，放入搅拌机平台上。(2)测原水浊度、pH值。(3)确定能形成矾花的最小混凝剂用量。通过往6个原水水样可分别加入不同数量的混凝剂的实验确定。(4)以最小剂量为基准，在1～6号烧杯中分别加入最小剂量1/4、1/2、2/2、3/2、4/2、5/2的混凝剂。开启搅拌机。(5)快速(300r/min)搅拌30s，中速(150r/min)搅拌5min，慢速(70r/min)搅拌l0min。(6)搅拌过程中，注意观察并记录“矾花”的形成过程，“矾花”的外观、大小及密实程度等。（可用相机记录）(7)搅拌过程完成后，停机，将水样静止15min，观察并记录矾花沉淀的过程。(8)取50ml烧杯中的上清液，立即用浊度仪测定浊度，绘曲线，在图上求出最佳投量。2．最佳pH值实验的步骤如下：(1)用6个1000ml的烧杯取原水(水样要均匀)，放人搅拌机平台上，本实验所用原水和机械搅拌实验时相同。(2)调整pH值，用移液管依次向6个烧杯中的前三个分别加入2.5ml、1.5ml、0.7m110％浓度的盐酸。然后再向后三个烧杯中分别加入0.2ml、0.7ml、1.2ml10％浓度的氢氧化钠，分别测出6个烧杯中各自的pH值。(3)再向6个已调好pH值的烧杯中加入机械搅拌实验所得到的最佳混凝剂量。(4)启动搅拌机，快速(300r/min)搅拌30s，中速(150r/min)搅拌5min，慢速(70r/min)，搅拌l0min。(5)搅拌过程完成后，停机，将水样静沉15min。(6)取水样测定浊度，并与机械搅拌所得的结果相比较。实验记录填人表1-1和表1-2中。表1-1混凝实验记录表实验组号混凝剂名称原水浊度原水温度原水pH值Ⅰ硫酸铝水样编号123456投药量mg剩余浊度沉淀后pH值备注快速搅拌中速搅拌慢速搅拌沉淀时间Ⅱ混凝剂名称氯化铁水样编号123456投药量mg剩余浊度沉淀后pH值备注快速搅拌中速搅拌慢速搅拌沉淀时间表1-2混凝现象观察记录表实验编号观察记录小结水样编号矾花的形成及沉淀过程的描述Ⅰ123456Ⅱ123456四、实验设备及药品1．六联搅拌机。2．pH计。3．光电浊度仪。4．1000ml烧杯、1000ml量筒、100ml、200ml烧杯。5．1ml、2ml、5ml、10ml移液管各1支。6．混合器。7．1％A12(S04)3溶液。8．1％FeCl3溶液。9．10％的NaOH和10％的HCl溶液各1瓶。根据班级具体分组情况，按上述要求配置五、实验结果分析和思考题1．绘制混凝曲线。2．根据混凝曲线图确定两种药剂的最佳投药量和最佳适应范围。3．总结分析各种混凝剂的特点、适用条件，主要优缺点。实验二硝化实验一、实验目的1、加深对活性污泥法硝化过程的理解2、掌握活性污泥硝化速率的测定方法二、实验原理当前，氮素污染物是我国环境水体的主要污染成分之一，对人类和环境的危害较大。危害主要表现为：（1）刺激地表水中植物和藻类的过度生长，造成水体“富营养化”，从而导致水中溶解氧下降、鱼类大量死亡以及水质变差；（2）氨作为硝化细菌的能源，在氧化过程中消耗溶解氧，造成水体缺氧，严重时使水体变黑发臭；（3）氨作为毒物，影响血液对氧的结合，使鱼类致死；（4）与氯气作用生成氯胺，影响氯化消毒处理效果；（5）氨转化成硝酸盐后，尽管消耗水体溶解氧的能力不再存在，但仍然能引起“富营养化”，污染饮用水的硝酸盐还可能导致婴儿的高铁血红蛋白症；（6）硝酸盐进一步转化为亚硝胺，则具有“三致”作用，直接威胁人类健康。氮素污染物的来源包括城市生活污水和工业废水。城市生活污水中的氮主要以有机氮和氨氮等形式存在，由厨房洗涤、厕所冲洗、淋浴、洗衣等带入，城市垃圾渗滤液含氨氮量也较高。工业废水中的氮与工厂的生产原料、生产工艺和产品种类，以及工厂的管理技术和水平有关，因此各行业工业废水的含氮污染物的种类和浓度差异较大。此外，农村的畜禽养殖污水以及含氮化肥的使用也给水体带来大量的氮素污染物。生物法脱氮被广泛运用于各类含氮污水处理中，基本原理是通过氨化作用将有机氮转化为氨氮，再通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮。最后通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气而从水中逸出。硝化反应包括两个基本的反应步骤：一.由氨氧化菌(ammoniumoxidationbacteria，AOB)参与的将氨氮转化为亚硝酸盐(NO2-)的反应（式1-1）；二.由亚硝酸氧化菌(nitriteoxidationbacteria，NOB)参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3-)的反应（式1-2）。NH4++3/2O2→NO2-+H2O+2H+(1-1)NO2-+1/2O2→NO3-(1-2)AOB主要有亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝酸叶菌属(Nitrosolobus)、亚硝酸弧菌属(Nitrosovibrio)、亚硝酸螺杆菌属(Nitrosospira)和亚硝酸球菌属(Nitrosococcus)等[8]；NOB主要有硝化杆菌属(Nitrobacter)、硝化球菌属(Nitrococcus)、硝化刺菌属(Nitrospina)和螺旋菌属(Nitrospira)4个属(郑平,2010等。上述AOB和NOB均以O2作为电子受体，所以硝化反应过程需在有氧条件下进行。另外，硝化菌属于化能自养菌，利用无机碳化合物如CO2、CO32-、HCO3-等作为碳源合成细胞菌体。三、实验步骤1．活性污泥的准备(1)用自来水清洗取自城市污水处理厂的活性污泥3遍（清洗过程：将部分沉淀污泥置于塑料容器，补充自来水到塑料容器有效容积内，待污泥沉淀后，撇除上清液，此过程计算为1次清洗）；(2)取一定体积已清洗完的污泥放置于塑料容器，并将其定容到6L；(3)将定容完毕的活性污泥混合液混合均匀后，取100mL混合液，并测量其污泥浓度（MLSS）。2．药剂准备(1)按照拟定的氨氮浓度要求，称取氯化铵。假如拟定配置混合液体积为6L，NH4+-N浓度50mg/L，氯化铵（分子量为53.49）称量质量计算公式为：53.49*（50mg/L*6L）/(14*1000mg/g)=1.146g；(2)按照拟定的碱度要求，称取碳酸氢钠。假如拟定配置混合液体积为6L，NH4+-N浓度50mg/L，碱度要求为50mg/L*7=350mg/L(以CaCO3计)，碳酸氢钠（分子量为84.01）称量质量计算公式为：(84.01*2)*（350mg/L*6L）/(100*1000mg/g)=3.53g。3．硝化过程注意：下述实验，每一组需做两个实验，实验1必做，其余实验任选其一。做完实验1后，污泥需用自来水清洗三遍后再开始下一个实验。(1)基准实验按照分组顺序，每一个班第一组设定氨氮浓度为40mg/L，之后每一组递加10mg/L。碱度设定比值（NH4+-N：碱度）为1：7。实验过程为：①称量所需的氯化铵和碳酸氢钠，将其加入到6L准备好的活性污泥混合液；②调整曝气量，以泥水充分混合为要求；③通过调整曝气量实现泥水混合后，用2个5mL离心管采集第1次水样并开始计时，之后每间隔15分钟用2个5mL离心管采集一次水样，直到计时满60分钟，共采集10个水样；④计时满60分钟后，停止曝气并取出曝气头，待污泥沉淀后，撇除上清液。再用自来水清洗污泥三次以满足开展下一批次实验的要求。(2)氨氮浓度调整实验将氨氮浓度调整为基准实验时氨氮浓度的50%，并按相应的1：7比例调整碱度投量。其余步骤参照基准实验进行。曝气量、取样时间等条件均不变。(3)曝气量调整实验在基准实验的基础上，通过肉眼观察或者气体流量计调整曝气流量（增大、减小均可）。氨氮浓度、碱度投量、取样时间等条件均不变。(4)碱度投量调整实验在基准实验的基础上，调整氨氮与碱度的比值（NH4+-N：碱度）为1：3.5。氨氮浓