a环境工程学实验指导书教程文件

《环境工程学实验》

指导书

杨红刚

刘艳丽

武汉理工大学资环学院

2007年2月

目录

实验一曝气设备充氧性能测定实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3实验二混凝实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3实验三有害固体废物固化实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9实验四可燃固体废物热值的测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅11实验五天然及污染水体综合处理分析技术┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅13实验六空气中总悬浮微粒测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅15 实验七碱液吸收气体中SO2实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅19 实验八环境噪声测试（由杨红刚老师提供）

实验一曝气设备充氧性能测定实验

一、实验目的

1.加强理解曝气充氧的原理及影响因素；

2.了解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法；

3.测定曝气设备氧的总转移系数Kl a。计算充氧能力Q s。

二、实验原理

曝气是人为地通过一些设备，加速向水中传递氧的过程。常用的曝气设备分为机械曝气和鼓风曝气两大类。无论哪一种曝气设备，其充氧过程均属传质过程。空气中的氧向水中转移的机理为双膜理论。当气液两相作相对运动时，其接触面（界面）的两侧分别存在着气体边界层（气膜）和液膜边界层（液膜）。氧在气相主体内以对流扩散方式通过气膜，最后以对流扩散方式转移到液相主体—水中，由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，所以氧的转移阻力集中在双膜上（主要来自液膜）。

根据传质原理，氧向水中转移的速率与水中亏氧量及气液接触面面积呈正比。其基本方程式为：

dc/dt=-KL a(C s-C)

变量分离积分整理后，得曝气设备总转移系数：

KL a＝-2.303/(t-t0)*lg(C s-C0)/(C s-C t)

式中：KL a—氧总转移系数（1/分或1/时）

t、t0—曝气时间（分）

C

0—曝气初时池内溶解氧浓度实验时使C

＝0

C s—曝气池内液体饱和溶解氧值（mg/l）

C t—曝气某一时刻t时，池内溶解氧浓度（mg/l）

由上式可看出，影响氧速度KL a的因素很多，除了曝气设备本身结构尺寸、运行条件之外，还与水质、水温有关。为了进行互相比较，以及向设计、使用部门提供产品性能，故产品给出的充氧性能均为清水，标准状态下，即清水（一般多为自来水）一个大气压20℃下的充氧性能。

实验采用静态（非稳态）测试方法，即向曝气桶内贮满所需水后，将待曝气之水以

亚硫酸钠为脱氧剂，氯化钴为催化剂，脱氧至零后开始曝气，向水中充氧，液体中溶解氧浓度逐渐提高。液体中溶解氧的浓度C是时间t的函数。曝气后每隔一定t时间取曝气水样，测定水中溶解氧的浓度，从而利用上式计算KL a的值或以亏氧量(C s-C t)为纵坐标、t时间为横坐标在半对数格纸上绘图，其直线之斜率即为KLa值。

三、实验装置及设备

表面曝气机1套

曝气筒1个

搅拌1根

小烧杯2个

分析天平1台

秒表1块

溶解氧测定装置1套

四、实验步骤

1.向曝气筒内注入清水（自来水）测定水样体积V（m3）和水温t（℃）。

2.由水温查出实验条件下水样溶解氧饱和值C s，并根据C s和V值求投药量，然后

投药充氧.

(1)脱氧剂亚硫酸钠（NaSO3）用量计算

在清水中加入NaSO3·7H2O还原剂来夺取水中的溶解氧。

因为分子量比为O2/2NaSO3·7H2O＝32/2×252≈1/16

所以NaSO3·7H2O理论用量为水样溶解氧含量的16倍，考虑到水中有部分杂志消耗了一部分亚硫酸钠，为了使水中溶解氧全部消除，实际用量为理论的1.5倍。

故本实验投加的NaSO3用量为：

G＝1.5×16C s·V=24 C s·V

式中：G—亚硫酸钠投加量（g）

C s—实验时水温条件下水中饱和溶解氧值（mg/l）

V—水样体积

(2) 根据水样体积V确定催化剂（钴盐）投加量

经验证明，清水中有效钴离子浓度约为0.4mg/l为好，一般使用氯化钴（CoCl2·6H2O）或硫酸钴（CoSO4·7H2O）。因为

CoSO4·7H2O/Co+ =281/59=4.76

CoCl2·6H2O/Co+ =238/59=4.0

所以单位水样投加钴盐量为：

CoSO4·7H2O: 0.4×4.76＝1.9 g/m3

CoCl2·6H2O:0.4×4.0=1.6 g/m3

本实验所需投加钴盐为:

CoSO4·7H2O: 1.9 V(g)

CoCl2·6H2O: 1.6 V(g)

式中: V—水样体积

(3) 将NaSO3用热水化开，均匀倒入曝气筒中，溶解的钴盐倒入水中，并开动

搅拌叶轮轻微搅动使其混合，进行脱氧。

3.当清水脱氧至零时，提高叶轮转速，进行曝气，并计时。每隔半分钟测定一次

溶解氧值（用碘量法每隔一分钟测定一次），直到溶解氧达到饱和为止。

五、数据记录与整理

1.记录数据

2.根据测量记录计算KL a值

（1）根据公式计算

KL a＝2.303/(t-t0)*lg(C s-C0)/(C s-C t)

（2）用图解法计算KL a值

用半对数坐标纸作亏氧值C s-C t和t时间的关系曲线，其斜率即为KL a值。

3.计算叶轮充氧能力Q s

Q s=60/100·KL a C s V (Kg/h)

六、实验思考

1.比较计算所得到的KLa 和图解得到KLa 数值上差别，说明原因。

2.Cs值偏大或者偏小对实验结果有何影响。

3.讨论如何测定推流式曝气池内曝气设备KLa值。