水污染工程实验

生物接触氧化塔
一、实验目的:
1.了解和认识生物接触氧化塔的工艺流程。

2.了解和认识生物接触氧化塔的工作原理。

3.了解和认识生物接触氧化塔的填料性质。

二、实验原理
生物接触氧化塔的处理构筑物是浸没曝气式生物滤池,也称生物接触氧化池。

生物接触氧化池内设置填料,填料淹没在废水中,填料上长满生物膜, 废水与生物膜接触过程中,水中的有机物被微生物吸附,氧化分解和转化为新的生物膜。

从填料上脱落的生物膜,随水流到二沉池后被去除,废水得到净化。

在接触氧化池中,微生物所需要得氧气来自水中,而废水则自鼓入的空气不断补充失去的溶解氧。

空气是通过设在池底的穿孔布气管进入水流.当气泡上升是向废水供应氧气,有时并借以回流池水。

生物接触氧化法具有以下特点：1.由于填料的比表面积大,池内的充氧条件良好. 生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此，生物接触氧化池具有较高的溶剂负荷；2.生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；3.由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；
4.生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量低。

生物接触氧化池的主要组成部分有池体、填料和布水装置。

池体用于设置填料、布水布气装置和支撑填料的栅板和格栅。

填料要求比表面积大、空隙率大、水力阻力小、化学和生物稳定性好、能经久耐用。

目前常采用的填料是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料等做成的蜂窝状和波纹板状填料。

布气管可布置在池子的中心，侧面，和全池。

三、实验步骤：
（一）先向贮槽注水，待水槽注满水后，关闭水龙头；
（二）将水泵、气泵电源，先开启水泵再调节流量计阀门，将流量调到某一值，水由A池底部由下到上经处媒至溢流口到B箱，流到水槽；
（三）启动气泵电源，打开气量流量计，即可曝气；
（四）演示完毕后，先关闭旋塞，后气泵电源最后是水泵电源，打开放水阀，待曝气池里的水流向贮槽。

合建式鼓风曝气池
一、实验目的：
1.了解合建式鼓风曝气池的工艺流程。

2.了解合建式鼓风曝气池的工作原理。

3.了解合建式鼓风曝气池的曝气充氧能力。

二、试验原理：
鼓风曝气是常用的曝气方法，其曝气系统是由空气净化器、鼓风机、空气输配管系统和浸没于混合液中的扩散器组成。

鼓风机供应一定的风量，风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态；风压则要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的净水压；空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。

扩散器是整个曝气系统的关键部件，它的作用是将空气分散成空气泡，增大空气和混合液的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。

根据分散气泡的大小，扩散器可以分为小气泡扩散器、中气泡扩散器、大气泡扩散器、微气泡扩散器。

扩散器一般布置在曝气池的一侧和池底，以便形成旋流，增加气泡和混合液的接触时间，有利于氧的传递，同时是混合液之中的悬浮固体呈悬浮状态。

鼓风曝气用鼓风机供应压缩空气，常用罗茨鼓风机和离心鼓风机。

鼓风曝气属于水下曝气。

三、实验步骤：
（一）先向贮槽注水，待水槽注满水后，关闭水龙头。

（二）将水泵、气泵电源插好，先开水泵电源，再打开上水阀，让贮槽里的水由贮槽抽至曝气池。

水由溢流堰流出，经循环管至贮槽。

（三）启动气泵电源，打开旋塞调节气量即可观察鼓风曝气现象。

（四）演示完毕后，先关闭旋塞，后气泵电源最后是水泵电源，打开放水阀，待曝气池里的水流向贮槽。

合建式圆形曝气池
一、实验目的：
1.了解合建式鼓风曝气池的工艺流程。

2.了解合建式鼓风曝气池的工作原理。

3.了解曝气设备的主要性能指标：氧化转化率、充氧能力、氧的利用率。

二、实验原理：
完全混合曝气池的池可以为圆形也可以为方形或矩形。

曝气设备可采用表面曝气机，置于池的表层中心，污水进入池的底部中心。

污水一进池，在表面曝气机的搅拌下，立即和全池混合，水质均匀，不像推流那样前后段有明显的区别。

完全混合曝气池可以和沉淀池分建和合建，因此可以分为分建式和合建式。

合建式表面曝气池，我国定名为曝气沉淀池，国外称为加速曝气池。

这种池型在我国曾一度流行，因为结构紧凑，流程短，有利于新鲜污泥及时回流，特别适用于小型污水厂。

合建式完全混合曝气池是将沉淀池与曝气池合建于一个圆型池中，沉淀池设于外环，与中间的曝气池有回流污泥缝相通，靠表曝机造成的水位差使回流污泥循环。

为了使回流污泥缝不堵塞，缝隙较大，但这样又使回流污泥量过大，通常达进水量的100%以上，有的竟达500%。

由于曝气池和沉淀池合建于一个建筑物，难于分别控制和调节，运行不灵活，出水水质难于保证，国外已淘汰。

三、实验步骤：
（一）先向贮槽注水，待水槽注满水后，关闭水龙头。

（二）将水泵、气泵电源插好，先开水泵电源，再打开上水阀，让贮槽里的水注满圆形曝气池。

溢出的水由溢流堰流回至贮槽。

（三）启动气泵电源，打开旋塞调节气量。

（四）缓缓旋转控制盒上的旋钮。

使搅拌电机由慢到快调好，即可观察搅拌曝气现象。

（五）演示完毕后，先关搅拌—气泵—水泵，打开放水阀，待曝气池里的水自动流回贮槽。

水样浊度的测定
一、目的和要求
1.了解浊度的基本概念
2.掌握浊度的测定方法
二、原理
浊度是指水中悬浮物对光线通过时所产生的阻碍程度。

它与水样中存在颗粒物的含量、粒径大小、形状及颗粒表面对光散射性等有关。

水样中的泥沙、黏土、有机物、浮游生物和其他微生物等悬浮物和胶体物质都可以使水体浊度增加。

我国采用1L蒸馏水中含有1mg二氧化硅所产生的浊度为1度。

三、仪器与试剂
1.无浊度水。

将蒸馏水通过0.2μm滤膜过滤，弃去最初的250mL，以后用这样的水配制成浊度的标准溶液。

2.白陶土
3.比色管100mL
4.容量瓶50mL
5.移液管1mL、2mL、5mL、10mL、20mL各1支
6.分光光度计
四、试验步骤
1）浊度为1~10mg/L的水样
（1）吸取浊度为100mg/L的标准溶液0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL 置于100mL比色管中，加水至标线，混均。

其浊度依次为0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0度。

（2）吸取100mL均匀水样置于100mL比色管中，和（1）配置的标准系列在黑色底板上进行目视比色。

2）浊度为10~100mg/L的水样
（1）吸取浊度为250mg/L的标准溶液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0mL置于50mL容量瓶中，加水至标线，混均，即得浊度为0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100度的标准系列。

（2）吸取50mL水样，至于50mL容量瓶中，摇匀。

将瓶底放在有黑线的白纸上作为判别标志，眼睛从瓶前向后看，记录与水样有同样浊度的标准溶液度数。

如水样浊度超过100度时。

需稀释后再测定。

3）用分光光度计测定水样的浊度，并与目测法进行比较。

五、数据处理
浊度C＝A×(B+V)/V
C——水样的浊度，度；
A——稀释后水样的浊度，度；
B——稀释水体积，mL；
V——原水样体积，mL。

六、注意事项
（1）配制浊度标准所用的标准品有硅藻和高岭土，它们的成分都以三氧化二铝及二氧化硅为主，但比例却相差很大，而且与产地有关。

用各种高岭土及硅藻配制的浊度标准液的吸光度相差很大，其结果可相差2~3倍。

（2）水样的浊度也可用光度法进行测定，即在波长为660nm处，用10nm
比色皿测定浊度标准液溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后在同样条件下测量水样的吸光度，在标准曲线上查得相应的浊度值。

（3）透明度的含义与浊度相反，但二者都反映水中杂质对透过光线]的阻碍程度。

当对浊度的精确度要求不高时，也可测定水样的透明度，通过透明度与浊度换算表查得浊度。

碘量法测定水中的溶解氧
一、目的和要求
（1）了解测定溶解氧的意义和方法
（2）掌握碘量法测定溶解氧的操作技术
二、原理
溶于水中的氧成为溶解氧，当水体受到还原性物质污染时，溶解氧即下降，而又藻类繁殖时，溶解氧呈过饱和，因此，水体中溶解氧的变化情况，在一定程度上反映了水体受污染的程度。

碘量法测定溶解氧的原理为：氢氧化亚锰在碱性溶液中，被水中溶解氧氧化成四价锰的水合物H2MnO4，但在酸性溶液中四价锰又能氧化KI而析出I2。

析出的碘的摩尔数与水中溶解氧的当量数相等，因此可用硫代硫酸钠的标准溶液滴定。

MnSO4+2NaOH→Mn(OH)2↓(白色)+Na2SO4
2Mn(OH)
2+O
2
→4H
2
MnO
3
↓(棕色)→2H
4
MnO
4
↓(棕色)
2Mn(OH)
2+1/2O
2
→4H
2
MnO
3
↓(棕色)
2H
2MnO
3
+3H
2
SO
4
+2KI→MnSO
4
+I2+K
2
SO
4
+H
2
I
2
+2NaS2O3→2NaI+Na2S4O6
三、仪器和试剂
1.具塞碘量瓶（250ml）
2.硫酸锰溶液。

称取480gMnSO4·4H2O溶于水中，若有不溶物，应过滤。

3.碱性碘化钾溶液。

称取500g氢氧化钠溶于300—400ml水中，另称取150g 碘化钾溶于200ml水中，待氢氧化钠溶液冷却后，将两种溶液混合，稀释至1000ml，储于塑料瓶内，用黑纸包裹避光。

4.浓硫酸。

5.3mol/L硫酸溶液。

6.1﹪淀粉溶液。

称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，然后加入刚煮沸的100ml水（也可加热1—2min）。

冷却后架0.1g水杨酸获0.4g氯化汞防腐。

7.0.025mol/L重铬酸钾标准溶液。

称取67.3548g105—110℃烘干２h的重铬酸钾，溶解后转入1000ml容量瓶内，用水稀释至刻度，摇匀。

8.0.025mol/L硫代硫酸钠溶液。

称取6.2g NaS2O3·５H２O,溶于经煮沸冷却的水中，加入0.2g无水硫酸钠，稀释至1000mL，处于棕色试剂瓶内，使用前用0.025mol/L重铬酸钾标准溶液标定。

标定方法如下：
在250mL碘量瓶中加入100mL水，1.0g碘化钾、5.00mL0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液和5mL3mol/L硫酸溶液，摇匀，加塞后置于暗处5min，用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色，然后加入1%淀粉溶液1.0mL，继续滴定至蓝色刚好消失，记录用量。

平行做3份。

硫代硫酸钠溶液的浓度C1为
C1＝6×C2×V2／V1
式中：C2—重铬酸钾标准溶液的物质的量浓度；
V1—消耗的硫代硫酸钠溶液的体积；
V2—重铬酸钾标准溶液的体积。

四、试验步骤
（1）将洗净的250mL碘量瓶用待测水样荡洗3次。

用虹吸法吸取水样注满
碘量瓶，迅速盖紧瓶盖，瓶中不能留有气泡。

平行做3份水样。

（2）取下瓶塞，分别注入1.0mL硫酸锰溶液和2.0mL碱性碘化钾溶液（加溶液时，移液管顶端应插入液面以下）。

盖上瓶塞，注意瓶内不能留有气泡，然后将碘量瓶反复摇动数次，静置，当沉淀物下降至瓶搞一半时，再颠倒摇动一次。

继续静置，待沉淀物下降到瓶底后，轻启瓶塞，加入2.0mL硫酸。

小心盖好瓶塞，颠倒摇匀。

此时沉淀应溶解。

若溶解不完全，可再加入少量浓硫酸至溶液澄清且呈黄色或棕色（因析出游离碘）。

置于暗处5min。

（3）从每个碘量瓶内取出2份100.0mL水样，分别置于2个250mL碘量瓶中，用硫代硫酸钠溶液滴定。

当溶液呈微黄色时，加入1%淀粉溶液1mL，继续滴定至蓝色刚好消失为止，记录用量。

五、数据处理
溶解氧浓度（mg/L）＝C1／2×V1×16×1000／100.0
式中：C1—硫代硫酸钠溶液的浓度；
V1—消耗的硫代硫酸铵溶液的体积。

六、注意事项
（1）水样呈强酸或强碱时，可用氧化钠或盐酸溶液调制中性后测定。

（2）水样中游离氧大于0.1mg/L时，应先加入硫代硫酸铵除去，方法如下：250mL的碘量瓶装满水样，加入5mL3mol/L硫酸和1g碘化钾，摇匀，此时应有碘析出，吸取100.0mL该溶液于另一个250mL碘量瓶中，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色，加入1%淀粉溶液1.0mL，再滴定至蓝色刚好消失。

根据计算得到的氯离子浓度，相待测水样加入一定量的硫代硫酸钠溶液，以消除游离氯的影响。

（3）水样采集后，应加入硫酸锰和碱性碘化钾以固定溶解氧，当水样有藻类、悬浮物、氧化还原物质，必须进行预处理。

混凝实验
一目的：
1．了解混凝实验的原理
2．掌握混凝实验的方法
3．了解混凝剂的性质
二原理
化学混凝剂的机理至今仍未完全清楚，因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的PH值、碱度以及混凝剂的性质和混凝条件等，但归结起来主要有：压缩双电层作用、吸附架桥作用、网捕作用产生的微粒凝结现象——凝结和絮凝总称为混凝。

以聚合氯化铝为例：
聚合氯化铝溶于水后，离解出Al3+，并结合有6个配位水分子成为水合铝离子[Al（H2O）6]3+，水合铝离子进一步水解，形成单羟基单核络合物：
[Al（H2O）6]3+[Al（OH）（H2O）5]2+ + H+
单羟基单核络合物又进一步水解：
[Al（OH）（H2O）5]2+ [Al（OH）2（H2O）4]+ + H+
[Al（OH）2（H2O）4]+ [Al（OH）3（H2O）3]+ H+
当PH=7—8时水中主要是[Al（OH）3（H2O）3]
三实验仪器和药品
1）研钵2）玻璃棒
3）1000ml烧杯4）天平
5）量筒（1000ml）6）尺子
7）聚合氯化铝8）墨水或墨汁
四实验步骤
1）先把聚合氯化铝用研钵磨成细粉状，用天平称取10g，溶于200ml蒸馏水中，搅拌充分溶解。

2）分别向两只1000ml烧杯里取500ml水，再分别加入一滴墨汁搅拌均匀，最后加入10ml 氯化铝溶液。

第一个烧杯是在投药的同时进行剧烈搅拌后，静沉，而第二个烧
杯加药时不进行搅拌，一分钟后才缓慢搅动两分钟，静沉，在此过程中比较两烧杯
中的矾花大小，沉降速度，以及沉淀层的厚度，并记录下来。

3）配水样：取3个1000ml烧杯分别标记1号杯2号杯3号杯。

在1号杯中加入900ml 水，2号杯中加入700ml水，3号杯中加入500ml水，再分别向各烧杯中加入一滴
墨汁搅拌均匀。

4）分别向各烧杯中逐滴加入聚合氯化铝溶液，剧烈搅拌，至刚出现矾花时停止加药，读取滴加的量，并记下所用时间，继续加聚合氯化铝至10ml，剧烈搅拌两分钟后
观察何时分层，并记录所用的时间，待沉淀完全降至烧杯底后，量取各烧杯中沉淀
物的厚度，并记录数据。

五注意事项：
做每组实验时所用的烧杯必须是同一型号的，否则在量取沉淀层厚度时会带来误差。

六思考题：
1）水样浓度对混凝效果有何影响？
2）搅拌速度和搅拌时间对混凝有何影响？。