水处理实验技术

1.指标：在实验中用来衡量实验效果好坏所采用的标准。

2.水平：因素在实验中所处的不同状态，可能引起指标变化，因素变化的各种状态叫作因素的水平。

3.因素：对实验有影响的条件。

4.系统误差：是指在一定的条件下多次测量同一数值时，误差的数值保持不变或按某一规律变化的误差。

5.随机误差：又称偶然误差，测量值总是有稍许变化且变化不定，误差时大、时小、时正、时负，其来源可能是：人的感官分辨能力不同，环境干扰等等。

6.过失误差：由于实验时使用的仪器不合理或粗心大意、精力不集中、记错数据而引起的。

7.加权平均值：即将各数值乘以相应的单位数，然后加总求和得到总体值，再除以总的单位数。

8.离群数据：通常我们将个别偏差大的、不是来自同一个发布总体的，对实验结果有明显的影响的测量数据称为离群数据。

9.相关分析：在一元线性回归会分析中，引进相关系数γ，是解决线性关系能否真正反映两个变量间的客观规律的数学方法。

10.时间混合水样:指在同一日，同一工作时间或一个相对较长周期内，平均情况按照流量的大小比例取水样的量，所取水样均匀混合，观察平均浓度最宜。

11.可疑数据：可能影响实验结果，但尚未证明确定的离群数据的测量数据。

12.显著性水平：统计检验中给定的很小的概率α，它表示要否定一个假设所犯错误的概率有多大。13．实验设计：根据实验中不同问题，在实验前利用数学原理科学合理编排实验的过程，以求迅速找到最佳实验条件，揭示出事物内在规律，达到节省人力、财力的目的。

14.精密度概念及其表示方法？答：在控制条件下用一个均匀试样反复试验，所测得数据之间重复的（一致的）程度。反映分析方法或分析测量系统的偶然误差的大小；精密度常用极差、平均偏差和相对平均偏差、标准偏差和相对标准偏差表示。

15.实验数据分析处理的三个具体过程及其内容是什么？答：误差分析，目的在于确定实验直接测量值和间接测量值误差的大小，数据可靠性的大小，从而判断数据准确度是否符合工程实践要求；数据处理，根据误差分析理论对原始数据进行筛选，剔除极个别不合理的数据，保证原始数据的可靠性，以供下一步数据处理之用；数据分析，是将上述整理所得数据，利用数理统计知识，分析数据特点及各变量主次，确定供变量间的关系，并用图形、表格或经验公式表达。

16.正交实验设计中正交表L9(3)4的各符号，数字及其实验中的具体含义是什么？答：“L”代表，“9”表示横行数，即要做实验的次数，“4”表示表中的直列数即最多允许安排的因素个数，“3”表示表中每列的数字，即因素的水平数，L9(3)4 的含义是做9次实验，最多可参考4个3水平的因素。

17.极差R值概念及其意义?答：极差就是最大值与最小值之差。极差R是一个最简单的分散特征参数，是一组实验数据中极大值与极小值之差，可以度量数据波动的大小，他具有计算简便的优点，但由于他没有充分利用全部数据提供的信息，而是过于依赖个别实验数据，故代表性较差，反映实验情况的精度较差。

18.标准误差及其表达式和含义？答：标准误差是反映实验数据与均值之间的平均差距的特征数，这个差距越大，表明实验所取数据越分散，反之则表明越集中。表达式：指各测量值与算术平均值差值的平方和的平均值的平方根。意义：标准误差对测试中的较大误差和较小误差比较灵敏，故是表示精密度比较好的方法，是表明实验数据分散程度的特征参数。小s = √（1/n-1）∑i=1（xi －x ˉ）= √大S/n-1

19.简述最小二乘法？答：最小二乘法——要求n个数据的绝对误差的平方和达到最小。即选择适当的a与b值，使Q=最小值（yi 上的∧表示是计算值的估计值），即用求极值的方法求出a与b值，并建立方程。b称回归系数，a称截距。

20.简述用于一组测量值的离群数据的检验方法---3σ法则？答：实验数据的总体是正态分布（一般实验数据多为此分布）时，先计算出数列标准误差，求其极限误差Kσ=3σ，此时测量数据落于x-±3σ范围内的可能性为99.7%，也就是说，落于此区间外的数据只有0.3%的可能性，这在一般测量次数不多的实验中是不易出现的，若出现了这种情况则可认为是由于某种错误造成的，因此这些特殊点的误差超过极限误差后，可以舍弃。一般把依次进行可疑数据取舍的方法。

21.简述回归分析及其内容？答：在实验数据分析处理中，实验结果与变量常常表现为相关关系，回归分析正是应用数学方法去伪存真，由表及里，找出事物间的内在联系，给出近似定量的表达式，从而可以利用该式去推算未知量的过程。主要内容：1）以观测数据为依据，建立反应变量相关关系的定量的关系式，并确定关系式的可信度；2）利用建设的回归方程式，对客观进行分析、预测、控制。

22.混凝沉淀实验求最佳投药量是如何进行实验设计的？答：混凝沉淀实验是用均分法同时安排实验的，在具体的实验中采用六联搅拌器做6次实验，用三氯化铁作因素，用混凝沉淀的原水剩余浊度作指标，按经验取值范围[a,b]中插入4个点，x1,x2,x3,x4,间距相同，根据公式Xi=a+[（b-a）/(n-1),] ×i,算出每个X值，依次放入6个烧杯，同时搅拌。

23.过滤实验中，如何用转子流量计控制滤柱中的滤速？答：首先测出滤柱的柱径100mm，滤速要求8m/s,按滤速要求算出滤柱内的相应流量X，把X作为原水进水转子流量计的流量进行控制，上部进原水，下部出清水，先关底部清水的出水阀，让上部进原水，柱内水位上升，让水位超过控制水位，然后慢慢开启出水阀，使进水、出水达到平衡（水柱稳定在控制水位上），这时进出水相等，柱内过滤滤速就控制为8m/s.

24.简述混凝沉淀实验中搅拌、静沉的一般步骤安排是那些？答：①中速运转数分钟②搅拌机快速运转300r/min，30s③迅速将转速调到中速运转100r/min，5min④调至慢速50r/min，10min⑤静置15min。25.分数法、对分法、0.618法各在什么情况下采用？答：分数法适合单峰函数，且要求给出预先的实验次数，在实验点能取整数时，或由于某种条件限制，又能做几次实验时，或由于某些原因，实验范围由一些不连续，间隔不等的点组成，实验点只能取某些特征值时利用分数法；对分法适用于每一次做实验，根据结果就可以确定下次实验风险情况。0.618法适用于目标函数为单峰函数的情况。

26.混凝沉淀及过滤实验中使用光浊度仪的调零、校正方法？答：用两点法，一点是零浊度的水，另一点是标准版读数。调零：在调零校正前使仪器预热20min,使其工作稳定，用二次蒸馏水或去离子水做标准调零水，标准零浓度水加入水量槽前，用镜头纸清理水槽，用手调节“调零旋钮”使其数据为0.00，一般重复3次，使其稳定。校正：用校正版，记上其读数，用标准版替换水量槽，用小起子调节校正旋钮，使读数达到标准版读数，一般重复3次使其稳定。上述调零校正过程重复两次到三次，使读数稳定在0.00和标准版读数上。

27.混凝沉淀实验求最佳投药量时，如何估算最初投加量范围？又如何缩小加药量范围？答：开始取20ml 原水放入烧杯，搅拌机慢速（50转/分）让其搅拌取10g/L的Fecl3的缓凝剂，每次增加1ml,慢慢搅拌产出矾花，记录此投药量，以此投药量的1/4为最小投药量，2倍为最大投药量，算出加药范围，正式实验时间，分别扩大5倍。用均分法算出实验结果后，取剩余浊度最小的两个投药量作下一次实验的最大和最小投药量。

28.酸度计使用前后如何进行标定？答：连接好仪器，打开电源，通电20min，使其稳定。按“PH/mV”按钮，使仪器进入PH测量状态；按“温度”按钮，是其显示为溶液温度值（此时温度指示灯亮），然后按“确认”键仪器确定溶液温度后回到PH测量状态；把用蒸馏水清洗过的电极插入PH=6.86的标准缓冲溶液中，待读数温度后按“定位”键（此时PH指示灯缓慢闪烁，表明仪器在地位标定状态）使读数为该溶液当时温度下的PH值，如何按“确认”键，仪器进入PH测量状态，PH指示灯停止闪烁；把蒸馏水清洗过的电极插入PH=9.18的标准缓冲溶液中，待读数稳定后按“斜率”键（此时PH指示灯快闪烁，表明仪器在斜率标定状态）使读数为该溶液当时温度下的PH值，如何按“确认”键，仪器进入PH测量状态，PH指示灯停止闪烁，标定完成；用蒸馏水清洗电极后可对被测溶液进行测量。

29.简述系统误差产生的原因和控制的办法有那些？答：a）方法误差；b）仪器误差；c）试剂误差；d）恒定的个人误差；e）恒定的环境误差。控制办法：a）仪器校准；b）空白试验；c）对照分析；d）回收实验30.简述水样保存的一般方法有那些？答：①现场立即分析最理想②低温贮存是最好的办法——冰箱③用化学保存剂，应在灌瓶前加入水样瓶中④按具体项目选择保存方法。时间混合水样（同一采点、不同时间），观察平均浓度最宜，可代表一天、一个班、或较长时间周期的平均情况

31.简述单次测量值误差分析的简单计算?答：实验中有些量都是一次测量读数的，1）仪器上没有说明误差范围的，则按其最小刻度的1/2作为误差。2）仪器上有误差范围，则按给定的误差范围计算。

32.简述混凝沉淀及过滤实验中，如何人工配制实验用原水？答：先取一把粘土块或颗粒置于小桶中，加满清水充分搅拌、浸泡、溶解、除去水中杂质，使其自然沉淀半小时以上待颗粒状泥沙自由沉淀至桶底部后，上部水中仍有大量胶体颗粒使水产生混浊。将大桶装满清水（﹥15L），用小烧杯轻取（注意不得将底部泥沙搅动泛起）小桶上部浑水倒入大桶中，每次一杯，搅拌均匀，试取大桶中水样至浊度仪测试浊度，至浊度增大到要求为止。

33.如何应用误差分析理论正确选择仪器的精度？误差分析理论应用：正确选择所使用仪器的精度，以保证实验成果有足够精度。工程中要求间接测量理论真值 N 的相对误差为σN/N ≦A时,常用等分配方案将其误差分配给各直接测量值 xi , 即：σxi / xi ≦ A/n （σN 间接绝对误差值，σxi 直接绝对误差，n 待测值数目）据 A/n 的大小可选定测量 xi 时所用仪器的精度 = A/(n xi)

注意：在仪器精度能满足测试要求前提下，尽量使用精度低的仪器；否则由于仪器对周围环境、操作等要求过高，使用不当，反而加速仪器的损坏。

35.实验室中用六联搅拌机混凝沉淀实验求最佳投药量，应如何进行实验设计？当野外试验无六联搅拌机时，如何用0.618法安排该实验？1.取200ML水样慢速搅拌（转速约50r/min）,并每次增加1ML投药量，直至形成矾花为止。这时的投药量取1/4为最小量，两倍为最大量。用均分法求出其他4个水样的投药量。

2.搅拌机快速运转（转速约300r/min）,稳定后加入已经配好的药液，开始计时，快速搅拌30s。

3.迅速将搅拌机调至中速。用少量蒸馏水冲洗加药试管，余液加入烧杯。5分钟后，迅速调至慢速，搅拌10min。

4.观察矾花形成过程，矾花外形，密实程度。

5.停机，取出水样，静置15MIN，观察记录矾花沉淀过程。同时将第二组水样置于搅拌机下。

6.第一组6个水样，静沉15min，吸取上清液130ml，直至6个洗净的200ml 烧杯中，快速测其浊度。

7.比较第一周测试结果。根据6个水样所分别测得的剩余浊度，以及沉淀时间内所观察到的现象，判断两个最佳投药量。野外：1. 取200ML水样慢速搅拌用清洁的搅拌棒慢慢搅拌，并每次增加1ML投药量，直至形成矾花为止。这时的投药量取1/4为最小量，两倍为最大量。2.取0.618*（上限+下限）为第三个水样的投药量。3.向3个水样中分别加入药剂，并用混合器使水样与药剂充分混合。

4.用清洁的搅拌棒快速搅拌1min，慢速搅拌2min，记录时间。

5.水样静止沉淀15min，吸上上清液130ml，直至3个洗净的200ml的烧杯中，快速测其浊度。

6.比较试验结果，根据3个水样所分别测得的剩余浊度，以及沉淀时间内所观察的现象，判断2个最佳投药量。

36.计算题某化学实验，需要对氧气的通入量进行优选。根据实验知道氧气的通入量是20-80Kg,用0.618法算出来，精确到两位小数，并填入下表。要求列出图示、算式和分析过程。

X1=20+0.618×(80-20)=57.08Kg X2=20+0.382×(80-20)=42.92Kg（1）比（2）好舍去[20,42.92]

X3=42.92+0.618×(80-42.92)=65.84Kg（1）比（3）好舍去[65.84,80]

X4=42.92+0.618×(65.84-42.92)=57.08Kg（1）比（4）好故X1=X4=57.08

37.请根据你所做过滤与反冲洗实验的具体装置，对反冲洗方式或反冲洗流量的计量方式、实验过程进行改进设计，克服原装置的缺陷。可用图表示。（8分）

反冲洗改进措施：可以采用气浮

实验改进措施：滤层内不宜有空气泡，反冲洗强度不宜过大