《环境工程实验指导书》

环境工程实验指导书赵文霞，李再兴主编河北科技大学环境科学与工程学院二零零七年六月前言环境污染治理实验是环境工程专业的一门实践性必修课，是环境工程专业教学的一个重要环节。其主要任务是：通过实验使学生初步掌握有关水、气、固废处理技术的基本实践方法、手段和操作技能，巩固和加深学生对所学理论知识的理解，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，并树立实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。实验的基本要求是：掌握实验的基本原理和操作方法；能独立进行实验的全过程；实验过程中，要实事求是，严肃认真，细致整洁，爱护仪器设备；初步掌握测试技术及试验数据的分析处理技术，独立完成实验报告。本实验指导书由河北科技大学环境科学与工程学院多年从事教学、科研及实验指导的教师赵文霞、李再兴、周保华、任爱玲、侯永江、国洁等编写。赵文霞和李再兴负责文字、绘图及校对。由于编者水平有限，加之时间仓促，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。编者2007年6月目录第一篇水污染控制工程实验...........................................................................................1实验一化学混凝实验...............................................................................................1实验二水静置沉淀实验...........................................................................................9实验三离子交换试验实验.....................................................................................13实验四加压溶气气浮实验.....................................................................................16实验五臭氧氧化实验.............................................................................................20实验六活性污泥评价指标实验.............................................................................27实验七空气扩散系统中氧的总转移系数的测定.................................................31实验八厌氧消化实验.............................................................................................35第二篇大气污染控制工程实验.....................................................................................38实验一环境空气中悬浮颗粒物浓度的测定.........................................................38实验二烟气流量及含尘浓度的测定.....................................................................44实验三文丘里-旋风水膜除尘器的除尘模拟实验................................................52实验四GR型消烟除尘脱硫一体化装置的模拟实验...........................................55实验五干法脱除烟气中二氧化硫.........................................................................60实验六粉体粒度分布的测定.................................................................................66实验七道路交通环境中颗粒物污染特性评价.....................................................72实验八室内空气污染监测.....................................................................................76第三篇固体废物处理与处置实验.................................................................................86试验一土柱（或有害废弃物）淋滤实验.............................................................86实验二生活垃圾厌氧堆肥产气实验.....................................................................91—1—第一篇水污染控制工程实验实验一化学混凝实验一、实验目的分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀方法去除。向这种水中投加混凝剂后，可以使分散颗粒相互结合聚集增大，从水中分离出来。由于各种废水差别很大，混凝效果不尽相同。混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂种类、投加量，同时还取决于水的pH、水温、浊度、水流速度梯度等影响。通过本次实验，希望达到以下目的：1、加深对混凝沉淀原理的理解；2、掌握化学混凝工艺最佳混凝剂的筛选方法；3、掌握化学混凝工艺最佳工艺条件的确定方法。二、实验原理化学混凝的处理对象主要是废水中的微小悬浮物和胶体物质。根据胶体的特性，在废水处理过程中通常采用投加电解质、相反电荷的胶体或高分子物质等方法破坏胶体的稳定性，使胶体颗粒凝聚在一起形成大颗粒，然后通过沉淀分离，达到废水净化效果的目的。关于化学混凝的机理主要有以下四种解释。1、压缩双电层机理当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。2、吸附电中和机理异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，ξ电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。3、吸附架桥机理—2—吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。4、沉淀物网捕机理当采用铝盐或铁盐等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀。这基本上是一种机械作用。在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。三、实验材料及装置1、主要实验装置及设备（1）化学混凝实验装置采用是六联搅拌器，其结构如图1所示。调零上升下降定时1搅拌1转速表搅拌2定时2沉淀双速电源自动手动图1化学混凝实验装置（2）pHS-2型精密酸度计；（3）COD测定装置。（4）干燥箱（5）分析天平2、实验用水生活污水、造纸废水、印染废水等。3、实验药品（1）混凝剂：聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁铝（PAFS）、—3—聚丙烯酰胺（PAM）等；（2）COD测试相关药品。四、实验内容1、实验方法取300mL废水于500mL烧杯中，加酸或碱调整pH值后，按一定的比例投加混凝剂，在六联搅拌器上先快速搅拌（转速200r/min）2min，再慢速搅拌（80r/min）10min，然后静置，观察并记录实验过程中絮体形成的时间、大小及密实程度、沉淀快慢、废水颜色变化等现象。静置沉淀30min后，于表面2~3cm深处取上清液测定其pH和COD。2、实验步骤（1）最佳混凝剂的筛选根据所选废水的水质特点，利用聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁铝（PAFS）、聚丙烯酰胺（PAM）等常规混凝剂进行初步实验，根据实验现象和检测结果，筛选出适宜处理该废水的最佳混凝剂。（2）混凝剂最佳投加量的确定利用筛选出的混凝剂，取不同的投加量进行混凝实验，实验结果记入表1。根据实验结果绘制COD去除率与混凝剂投加量的关系曲线，确定最佳的混凝剂投加量。（3）最佳pH值的确定调整废水的pH值分别为6.0、6.5、7.0、7.5、8.0进行混凝实验，实验结果记入表2。根据实验结果绘制COD去除率与pH值的关系曲线，确定最佳的pH值条件。（4）考察搅拌强度和搅拌时间对混凝效果的影响在混合阶段要求混凝剂与废水迅速均匀混合，以便形成众多的小矾花；在反应阶段既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让小矾花长大，又要防止生成的絮体被打碎。根据本实验装置——六联搅拌器的特点，通过烧杯混凝搅拌实验，确定最佳的搅拌强度和搅拌时间。五、实验结果与讨论1、不同混凝剂对COD去除率的影响；2、混凝剂的投加量对COD去除率的影响；3、pH值对COD去除率的影响；4、搅拌速度和搅拌时间对COD去除率的影响；—4—5、混凝最佳工艺条件的确定。6、简述影响混凝效果的几个主要因素。7、为什么投药量大时，混凝效果不一定好?表1最佳投药量实验记录第______组姓名_________实验日期_________原水温度_______℃色度______pH______COD_____mg/L使用混凝剂的种类及浓度____________水样编号123456混凝剂投加量(mg/L)矾花形成时间(min)絮体沉降快慢絮体密实处理水水质色度pH值COD(mg/L)搅拌条件快速搅拌时间(min)转速(r/min)中速慢速沉降时间(min)表2最佳pH值实验记录第______组姓名_________实验日期_________原水温度_______℃色度______pH______COD_____mg/L使用混凝剂的种类及浓度____________水样编号123456HCL投加量(mg/L)NaOH投加量(mL)絮体沉降快慢混凝剂的投加量(mg/L)实验水样pH值处理水水质色度pH值COD(mg/L)搅拌条件快速搅拌时间(min)转速(r/min)中速慢速沉降时间(min)—5—附录一化学需氧量的测定（重铬酸钾法）对于工业废水，我国规定用重铬酸钾法测定化学需氧量，用COD表示。化学需氧量是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量。它反映了水体受还原性物质污染的程度。化学需氧量是一个条件性指标，与加入的氧化剂的种类及浓度、反应溶液的酸度、反应温度和时间、催化剂的有无有关。因此，必须严格按照操作步骤进行。在强酸性溶液中，重铬酸钾具有很强的氧化性，能氧化大部分有机物，加入硫酸银时，直链脂肪族化合物可完全被氧化，芳香族化合物不易被氧化，吡啶不能氧化，挥发性直链脂肪族化合物、苯等有机物因存在于蒸汽相，氧化不明显。氯离子可被氧化，并能与硫酸银作用产生沉淀，影响测定结果，故在回流前向水样中加入硫酸汞，形成络合物以消除干扰。用0.25moL/L浓度的重铬酸钾溶液可测定大于50mg/L的COD值，用0.025moL/L浓度的重铬酸钾溶液可测定5~50mg/L的COD值，但准确度较差。一、实验仪器1、回流装置，带250mL锥形瓶的全玻璃装置。