排水实验报告.docx

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排水实验报告

β值的测定

一、实验目的

（1）了解α，β的意义。

（2）掌握非耗氧生物污水α，β的测定方法。

二、实验原理

影响氧转移的主要因素有：

①曝气水水质；②曝气水水温；③氧分压；④气液之间的接触面积和接触时间；⑤水的紊流程度等。

而曝气水的水质对氧转移造成的影响主要表现在以下两个方面:

（1）由于待曝气充氧的污水中含有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定的影响，特别是在两活性物质这类两亲分子会集结在气、液接触面上，阻碍氧的转移。

相对于清水，污水曝气充氧得到的氧转移系数

会比清水中的氧总转移系数KLa低，为此引入修正系数α

（1）

式中

——清水中氧总转移系数（l/min）；

——在相同曝气设备，相同条件下，污水中氧总转移系数（l/min）。

（2）由于污水中含有大量盐分，它会影响氧在水中的饱和度，相对于相同条件的清水而言，污水中氧的饱和度

要比清水中的氧饱和度

低，为此引入修正系数β

（2）

式中

——清水中氧的饱和度（mg/l）；

——相同曝气设备、相同条件下，污水中氧的饱和度（mg/l）。

转移速度可以由下式表示，即

（3）

其中，

，

，

同上。

本次实验将采用间歇非稳态实验方法，即在相同条件下按照对清水实验的方法，分别对清水和污水进行充氧实验，利用实验得出的数据应用公式计算出α，β值。

应当指出的是，由于是对比实验，所以，应严格控制清水实验和污水实验的基本实验条件，如水温、氧分压、水量、供气量等，以保证数据可靠。

三、实验设备及仪器

（1）实验装置为φ＝12cmH＝2.0m的曝气筒，如图1所示；

（2）空气压缩机；

（3）转子流量计、温度计、秒表（计时钟）；

（4）碘量法测定溶解氧时所需药品及容器（有条件可采用溶解氧测定仪）；

（5）实验用水样（可为实际生产中初沉池的进水或出水，也可自行配制）。

四、实验用试剂

（1）脱氧剂：

无水亚硫酸钠；

（2）催化剂：

氯化钴0.1mg/l。

五、实验步骤及记录

（1）分别将待曝气污水和清水注入曝气筒1.8m处。

（2）分别从两个曝气筒取样测溶解氧浓度，计算脱氧剂无水亚硫酸钠和催化剂氯化钴的投加量。

（3）将所称得脱氧剂用温水化开，加入曝气筒中，并加入一定量的催化剂充分混合，反应大约10min左右。

（4）待池内溶解氧降为0后，打开空压机，调节气量，同时向两个曝气筒内曝气，并开始计时，当时间为1，2，3，4，5，7，9，11，13，15…取样测定溶解氧浓度，直至溶液中溶解氧浓度稳定（即饱和）为止，并将清水中饱和值记为

及污水中的饱和值记为

。

（5）记录数据至表1中。

表1曝气对比实验数据记录

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

清水

4.98

10.65

11.19

11.26

11.27

11.27

11.37

11.38

11.39

污水

5.39

9.12

10.76

11.22

11.26

11.30

11.31

11.32

11.32

11.34

11.34

11.36

11.37

六、实验数据及结果整理

（1）分别列表2，绘制半对数曲线

，利用图解法求出

及

。

表2曝气实验系数测定的计算数据

t/min

Ct/（mg/L）

t/min

Ct/（mg/L）

清

水

实

验

0

4.98

0

1

10.65

2.159

2

11.19

3.467

3

11.24

3.755

4

11.26

3.898

5

11.27

3.978

6

11.37

5.770

7

11.38

6.463

8

11.39

9

污

水

实

验

0

5.39

0

1

9.12

0.977

2

10.76

2.283

3

11.22

3.686

4

11.26

3.996

5

11.30

4.448

6

11.31

4.602

7

11.32

4.784

8

11.32

4.784

9

11.34

5.295

10

11.34

5.295

11

11.36

6.394

12

11.37

由图像斜率得KLa=0.773，KLa’=0.483

（2）应用公式计算α

所以α=0.625

（3）应用公式计算β

所以β=0.998

七、思考题

（1）简述α，β的意义。

答：

修正系数α的物理意义是KLa（废水）与KLa（清洁水）之比，即α与废水气液膜之间的阻力呈反比。

由于待曝气充氧的污水中含有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定的影响，特别是在两活性物质这类两亲分子会集结在气、液接触面上，阻碍氧的转移。

相对于清水，污水曝气充氧得到的氧转移系数

会比清水中的氧总转移系数KLa低，为此引入修正系数α。

修正系数β用于修正污水中所含的大量盐分对氧在水中的饱和度的影响，相对于相同条件的清水而言，污水中氧的饱和度

要比清水中的氧饱和度

低，为此引入修正系数β对正确测定污水中氧的饱和度

，给出一定的指导。

（2）α，β值各受何影响？

为什么？

答：

影响α的因素：

a、污水中含有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定的影响

b、α受到水质、污染物浓度、污染物种类、水温等影响，因为α是KLa（废水）与KLa（清洁水）之比，与废水气液膜之间的阻力呈反比。

c、如果污染物浓度较高，按照双膜理论，其气膜与液膜之间的阻力较大，与废水气液膜之间的阻力呈反比的α就会变小。

d、污染物种类也会影响到α，比如污水中微生物会在曝气过程中消耗掉大量氧气，使α变大，而悬浮物的存在可能会起一种载体的作用，加大了气液膜的接触表面，使氧的传递速率加快，使KLa值变大，相应修正系数α值也比较大。

影响β的因素：

a、污水中含有大量盐分，它会影响氧在水中的饱和度。

b、β受到水质、盐分的种类和浓度、温度等的影响。

c、水质越差，污水中氧的溶解饱和度越低，所以β越低。

d、温度也影响到水中氧的溶解饱和度也降低，造成β变小。

温度对氧的溶解和分子间作用力有一定的影响，从而对氧的转移有一定的影响。

耗氧速度也有一定的影响，因为耗氧速度影响水中氧的浓度分布，从而对水中氧的转移有一定的促进作用。

基本实验条件：

如水温、氧分压、水量、供气量等对他们都有一定的影响，因为对氧的转移和氧的溶解饱和度有一定的影响。

八、注意事项：

1.药品称量完必须迅速加到水中，防治药品迅速反应，达不到除氧的目的。

2.加入药品后，要不断的搅拌，使药品与水充分混合反应。

3.溶解氧测定仪探头的位置对实验的影响较大，测定时应避免气泡与探头直接接触，探头应保持与被测溶液有一定的相对速度。

实验小感：

此实验项目为我组主要负责，曝气充氧中我们要注意安全，爬梯放置仪器且进行搅拌，搅拌过程中会有测定指数回升的现象，应等读数相对稳定后再进行试验。

此外溶解氧测定仪由于受外界影响存在一定的误差，且实验过程中可能会产生醚。

实验二、废水可生化性

一、实验目的

工业废水中所含有机物，有的不易为微生物所降解，有的则对微生物有毒害作用。

为了合理选择废水处理方法，或者为了确定进入生化处理构筑物的有毒物质允许浓度，都要进行废水可生化实验。

鉴定废水可生化性方法很多，采用华勃氏呼吸仪（以下简称华呼仪）测定废水的生化呼吸线是一种较有效的方法。

本实验的目的在于：

1．熟悉华呼仪的基本构造及操作方法；

2．理解内源呼吸线及生化呼吸线基本含义；

3．分析不同浓度含酚废水的生物降解性能及生物毒性。

二、实验原理

微生物处于内源呼吸阶段时，耗氧速率恒定不变。

微生物与有机物接触后，其呼吸消耗氧的特性反应了有机物被氧化分解；一般耗氧量大，耗氧速率高，即说明该有机物被降解，反之亦然。

测定不同时间的内源呼吸耗氧与有机物接触后的生化呼吸耗氧量，可得内源呼吸线及生化呼吸线，通过比较即可判定废水可生化性。

当生化呼吸线位于内源呼吸线上时，废水中有机物一般可被微生物生化分解；当两线重合时，有机物可能是不能被微生物分解。

但它对微生物的生命活动尚无抑制作用；当生化呼吸线位于内源呼吸线下时，则说明有机物对微生物的生命活动有了明显的抑制作用。

华呼仪的工作原理是，在恒温及不断搅拌的前提下，使一定量的菌种及废水在定容的反应瓶中接触反应，微生物耗氧将使反应瓶中氧的分压降低（释放的CO2用KOH液吸收），测定分压变化，即可推算出耗氧量。

三、实验设备

华呼仪一台，离心机一台，活性污泥培养及驯化装置一套，测酚装置一套。

四、实验步骤

1．活性污泥的培养，驯化及预处理：

（1）取已建污水厂活性污泥或带菌土壤为菌种，在间歇式培养瓶中以含酚合成废水为营养，曝气或搅拌，以培养活性污泥。

（2）每天停止曝气一小时，沉淀后去除上清液，加入新鲜含酚合成废水，并逐步提高含酚浓度，达到驯化合成污泥的作用。

（3）当活性污泥数量足够，且对含酚具有相当去除能力后即认为其培养和驯化已告完成。

停止投加营养，空曝24小时，使其处于内源呼吸状态。

（4）上述活性污泥在3000转/分的离心机上离心十分钟，倾去上清液，加蒸馏水洗涤，在电磁搅拌器上搅拌均匀后再离心；反复三次用pH=7的磷酸盐缓冲溶液稀释，配制成所需浓度的活性污泥悬浊液。

因所需时间较长，此步骤由教师进行。

2．溶解氧的测量

（1）取100ml活性污泥与150ml自来水混合均匀，置于仪器内充氧反应，每30s读一次数记录与表1中。

（2）取100ml活性污泥与150ml生活污水混合均匀，置于仪器内充氧反应，每30s读一次数记录与表2中。

（3）取100ml活性污泥与150ml工业废水混合均匀，置于仪器内充氧反应，每30s读一次数记录与表3中。

注意：

（1）应先向中央小杯加入10％KOH溶液，并将折成皱褶状的滤纸放于杯口，以扩大对CO2的吸收面积，但不得使KOH溢出中央小杯。

（2）加入活性污泥悬浮液及合成废水的动作尽可能迅速，使各反应瓶反应开始时间不相差太多。

4．在测压管磨砂接头上涂羊毛脂，塞入反应瓶瓶口，以牛皮筋拉紧使密封。

然后放入华呼仪的恒温水槽中（水温预调至20℃）使测压管闭管与大气相通，振摇5分钟，使反应瓶内温度与水浴一致。

5．调节各测压管闭管中检压液的液面到刻度150mm处，然后迅速关闭各管顶部的三通，使之与大气隔断。

记录各测压管中检压液液面读数（此值应在150mm附近）。

再开启华呼仪，振摇开关，此时为华呼仪测氧实验开始时刻。

6．在开始实验的0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0小时，关闭振摇开关，调整各测压管闭管至150mm处并记录开管液面读数。

注意：

读数及记录操作应尽可能迅速，作为温度及压力对照的1、2两瓶应分别在第一个及最后一个读数，以修正操作时间的影响（即从测压管2开始读数，然后3、4、5、……，最后读1号）。

读数，记录全部操作完成后，即迅速开启振摇开关，使实验继续进行。

待测压管示数降至50mm以下时，需开启闭管顶部三通放气，再将闭管液位调至150mm，并记录此时开管液位高度。

7．停止实验后，取下反应瓶及测压管，擦净瓶口及塞上的羊毛脂，倒去反应瓶中液体，用清水冲洗后置于肥皂水中煮沸，再用清水冲洗后以洗液浸泡过夜，洗净后置于55℃烘箱内烘干待用。

五、结果计算与分析

表1：

内源呼吸测定：

时间（min）

DO测定值（mg/L）

耗氧量（mg/L）

时间（min）

DO测定值（mg/L）

耗氧量（mg/L）

0

15.10

0.00

0.5

14.67

0.43

1.0

14.10

1.00

1.5

13.90

1.20

2.0

13.99

1.11

2.5

14.08

1.02

3.0

14.25

0.85

3.5

14.40

0.7

4.0

14.60

0.5

4.5

14.78

0.32

5.0

14.98

0.12

5.5

15.13

-0.03

6.0

15.30

-0.2

6.5

15.40

-0.3

7.0

15.47

-0.37

7.5

15.52

-0.42

8.0

15.54

-0.44

8.5

15.56

-0.46

9.0

15.54

-0.44

9.5

15.50

-0.4

10.0

15.47

-0.37

10.5

15.42

-0.32

11.0

15.37

-0.27

11.5

15.30

-0.2

12.0

15.25

-0.15

12.5

15.18

-0.08

13.0

15.11

-0.01

13.5

15.06

0.04

14.0

15.01

0.09

14.5

14.94

0.16

15.0

14.87

0.23

15.5

14.82

0.28

16.0

14.76

0.34

16.5

14.74

0.36

17.0

14.69

0.41

17.5

14.66

0.44

18.0

14.62

0.48

18.5

14.60

0.5

19.0

14.56

0.54

19.5

14.53

0.57

20.0

14.50

0.6

20.5

14.48

0.62

21.0

14.45

0.65

21.5

14.33

0.77

22.0

14.30

0.8

22.5

14.25

0.85

23.0

14.23

0.87

23.5

14.20

0.9

24.0

14.15

0.95

24.5

14.11

0.99

25.0

14.10

1

25.5

14.08

1.02

26.0

14.03

1.07

26.5

14.02

1.08

27.0

13.98

1.12

27.5

13.98

1.12

表2：

工业废水可生化实验数据

时间（min）

DO测定值（mg/L）

耗氧量（mg/L）

时间（min）

DO测定值（mg/L）

耗氧量（mg/L）

0

17.91

0

0.5

17.85

0.06

1.0

17.54

0.37

1.5

17.21

0.7

2.0

16.91

1

2.5

16.55

1.36

3.0

16.27

1.64

3.5

15.99

1.92

4.0

15.72

2.19

4.5

15.53

2.38

5.0

15.56

2.35

5.5

15.21

2.7

6.0

15.05

2.86

6.5

14.93

2.98

7.0

14.83

3.08

7.5

14.72

3.19

8.0

14.64

3.27

8.5

14.57

3.34

9.0

14.49

3.42

9.5

14.44

3.47

10.0

14.39

3.52

10.5

14.36

3.55

11.0

14.32

3.59

11.5

14.30

3.61

12.0

14.27

3.64

12.5

14.25

3.66

13.0

14.22

3.69

13.5

14.21

3.7

14.0

14.16

3.75

14.5

14.15

3.76

15.0

14.11

3.8

15.5

14.10

3.81

16.0

14.09

3.82

16.5

14.09

3.82

17.0

14.08

3.83

17.5

14.07

3.84

18.0

14.04

3.87

18.5

14.03

3.88

19.0

14.01

3.9

19.5

13.99

3.92

20.0

13.99

3.92

20.5

14.00

3.91

表3：

生活污水可生化实验数据

时间（min）

DO测定值（mg/L）

耗氧量（mg/L）

时间（min）

DO测定值（mg/L）

耗氧量（mg/L）

0

16.10

0

0.5

16.10

0

1.0

16.10

0

1.5

16.02

0.08

2.0

15.89

0.21

2.5

15.65

0.45

3.0

15.31

0.79

3.5

15.13

0.97

4.0

15.00

1.1

4.5

14.87

1.23

5.0

14.77

1.33

5.5

14.68

1.42

6.0

14.59

1.51

6.5

14.50

1.6

7.0

14.45

1.65

7.5

14.39

1.71

8.0

14.32

1.78

8.5

14.29

1.81

9.0

14.26

1.84

9.5

14.21

1.89

10.0

14.17

1.93

10.5

14.15

1.95

11.0

14.10

2

11.5

14.09

2.01

12.0

14.06

2.04

12.5

14.06

2.04

13.0

14.04

2.06

13.5

14.03

2.07

14.0

14.02

2.08

14.5

13.99

2.11

15.0

13.97

2.13

15.5

13.96

2.14

16.0

13.95

2.15

16.5

1392

2.18

17.0

13.94

2.16

17.5

13.93

2.17

18.0

13.90

2.2

18.5

比较微生物呼吸曲线与微生物内源呼吸曲线，两曲线位于微生物内源呼吸曲线上部，表明废水中的有机污染物能被微生物降解，耗氧速率大于内源呼吸时的耗氧速率，经一段时间曲线将渐渐与内源呼吸线平行。

表明基质的生物降解已基本完成，微生物进人内源呼吸阶段；黑色曲线与微生物内源呼吸曲线重合，表明废水中的有机污染物不能被微生物降解，但也未对微生物产生抑制作用，微生物维持内源呼吸。

由对比实验得工业废水和生活废水均可生化，其中工业废水更适用于生物降解。

六、问答题

利用生化曲线为何能判定某种污水可生化性？

微生物内源呼吸曲线：

当微生物进入内源呼吸期时，耗氧速率恒定。

耗氧量与时间呈正比，在微生物呼吸曲线图上表现为一条过坐标原点的直线，其斜率即表示内源呼吸时耗氧速率。

比较微生物呼吸曲线与微生物内源呼吸曲线：

曲线a位于微生物内源呼吸曲线上部，表明废水中的有机污染物能被微生物降解。

耗氧速率大于内源呼吸时的耗氧速率，经一段时间曲线a与内源呼吸线几乎平行，表明基质的生物降解已基本完成，微生物进人内源呼吸阶段，曲线b与微生物内源呼吸曲线重合，表明废水中的有机污染物不能被微生物降解，但也未对微生物产生抑制作用，微生物维持内源呼吸。

曲线C位于微生物内源呼吸曲线下端，耗氧速率

小于内源呼吸时的耗氧速率，表明废水中的有机污染物不能被微生物降解，而且对微生物具有抑制或毒害作用。

微生物呼吸曲线一旦与横坐标重合，则说明微生物的呼吸已停止。

将微生物呼吸曲线图的横坐标改为基质浓度，则变为另一种可生化性判定方法——耗氧曲线法。

该种判定方法与其他方法相比。

操作简单、实验周期短。

可以满足大批量数据的测定。

但必须指出，用此种方法来评价废水的可生化性，必须对微生物的来源、浓度、驯化和有机污染物的浓度及反应时间等条件作严格的规定，加之测定所需的仪器在国内的普及率不高。

实验小感：

废水可生化实验中要注意时间的掐算需准确，且测量时难免会遇到读数的跳动，注意数据的选择和取舍。

拓展:

废水可生化性评价技术探讨

1、好氧呼吸参量法

（1）水质指标评价法

（2）微生物呼吸曲线法

（3）CO2生成量测定法

2、微生物生理指标法

（1）脱氢酶活性指标法

（2）三磷酸腺苷（ATP）指标法

3、拟实验法

（1）培养液测定法

（2）模拟生化反应器法

4、合模型法

实验三（国标重铬酸钾法）COD标准测定法

1、实验目的

用国标法测定污水、雨水中COD。

2、实验原理

在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流，将水样中还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样化学需氧量。

三、实验仪器和试剂

仪器：

1、250mL全玻璃回流装置。

如取水样在30mL以上，用500mL全玻璃回流装置。

2、加热装置（电炉）。

3、5mL或50mL酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。

试剂：

1、重铬酸钾标准溶液（c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L）：

称取预先在120度烘干2小时的基准或优质纯重铬酸钾12.258g溶于水中，移入1000mL容量瓶内，稀释至标线，摇匀。

2、试亚铁灵指示液：

称取1.485g邻菲罗啉（C12H8N2.H2O）、0.695g硫酸亚铁（FeSO4.7H2O）溶于水中，稀释至100mL，贮于棕色瓶内。

3、硫酸亚铁铵标准化溶液[c（NH4）2Fe（SO4）2.6H2O约等于0.1mol/L]：

称取39.5g硫酸亚铁铵溶于水中，边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。

临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。

标定方法：

准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。

冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15ml），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色

c=（0.2500·10.00）/V

式中c——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；

V——硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml。

4、硫酸-硫酸银溶液：

于500mL浓硫酸中加入5g硫酸银。

放置1—2天，不时摇动使其溶解。

5、硫酸汞：

结晶或粉末。

四、实验过程

（1）、取20.00mL混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.00mL）置250mL磨口的回流锥形瓶，准确加入10.00ml0.25mol/L重铬酸钾标准溶液及数粒洗净的玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入30ml硫酸--硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2小时（自开始沸腾时计时）。

（2）、冷却后，用90mL水从上部慢慢冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。

溶液总体积不得少于140mL,否则因酸度太大,滴定终点不明显。

（3）、溶液再度冷却或，加三滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

（4）、测定水样的同时，以20.00mL蒸馏水，按同样操作步骤作空白试验。

记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。

注：

测定范围为50mg/L——700mg/L。

五、实验数据计算