排水实验报告总结归纳.docx

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排水实验报告总结归纳

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＝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

污水

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

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

污

水

实

验

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

由图像斜率得KLa=，KLa’=

（2）应用公式计算α

所以α=

（3）应用公式计算β

所以β=

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、、、、、、、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

1

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

0

1

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

0

0

0

2

1392

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=L）：

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

2、试亚铁灵指示液：

称取邻菲罗啉（C12H）、硫酸亚铁（）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）约等于L]：

称取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），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色

c=（·）/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）、取混合均匀的水样（或适量水样稀释至）置250mL磨口的回流锥形瓶，准确加入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

CODCr（O2，mg/L）=（V0-V1）×C×8×1000/V

式中：

C——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；

V0——滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量，ml；

V1——滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml；

V——水样的体积，ml；

8——氧（1/2O）摩尔质量，g/mol。

六、注意事项

使用硫酸汞络合氯离子的最高量可达40mg，如取用水样，即最高可络合2000mg/L氯离子浓度的水样。

若氯离子的浓度较低，也可少加硫酸汞，使保持硫酸汞：

氯离子=10：

1（W/W）。

若出现少量氯化汞沉淀，并不影响测定。

水样取用体积可在—范围内，但试剂用量及浓度需按下表进行相应调整，也可得到满意的结果。

对于化学需氧量小于50mg/L的水样，应改用L重铬酸钾标准溶液。

回滴时用L硫酸亚铁铵标准溶液。

水样加热回流后，溶液中重铬酸钾剩余量应为加入量的1/5—4/5为宜。

用邻苯二甲酸氢钾标准溶液检查试剂的质量和操作技术时，由于每克邻苯二甲酸

氢钾的理论CODCr值为，所以溶解邻苯二甲酸氢钾（HOOCC6H4COOK）于重蒸馏水中，转入1000mL容量瓶，用重蒸馏水稀释至标线，使之成为500mg/L的CODCr标准溶液。

用时新配。

CODCr的测定结果应保留三位有效数字。

每次滴定时，应对硫酸亚铁铵滴定溶液进行标定，室温较高时尤其应注意其浓度的变化。

七、实验数据

标定硫酸亚铁铵：

10ml重铬酸钾（L）消耗硫酸亚铁铵

污水（2ml）

雨水（20ml）

空白（20ml）

硫酸亚铁铵（ml）

数据分析：

硫酸亚铁铵标准溶液的浓度：

污水中CODCr的测定结果：

雨水中CODCr的测定结果：

实验小感：

这是一个相对复杂且应注意安全的实验，以下是总结应注意的事项：

（1）注意取样的均匀性，尤其对浑浊及悬浮物较多的水样，以避免较大误差。

（2）滴定时溶液酸度不宜过大，否则终点不明显。

（3）每次实验时，应对硫酸亚铁铵标准溶液进行标定。

拓展

重铬酸钾法测定COD中存在的问题

（1）耗时长。

COD的重铬酸钾法测定中加热沸腾后的加热回流时间长达2h，一般一批水样需要约3．5h才能测定，而且实验过程中采用手动滴定，不适合快速分析的现场监测要求。

（2）试剂用量大。

重铬酸钾法测定COD，每个水样需要重铬酸钾溶液10mL、硫酸一硫酸银溶液30mL，还有硫酸亚铁铵溶液、试亚铁灵指示剂等，仅试剂一项一个水样的测定费用至少5元（含同时测定一个空白水样），这还不含人工费和水电费。

（3）需要回流冷凝水。

重铬酸钾法测定COD的加热过程中需要持续的回流冷却水，在没有回流冷凝水的的现场该法无法应用。

（4）加热耗能高。

测定COD的加热时间长达2h多，电炉（800～1000W）耗电每个水样多达2kW·h。

（5）人工消耗大，效率低。

国标法测定COD需人工全过程监控[7]，而且所用的回流冷凝装置安装较麻烦、费时，操作人员需要专门的训练，所需实验场地较大，存在用水用电的安全隐患。

（6）排污严重。

COD分析中需要汞盐、铬盐、银盐，废液中含有大量的贵金属银盐、铬盐及剧毒的汞盐，未经处理直接排放，既造成大量的贵金属的流失，又对水体造成严重污染，并且废液中的汞盐很难处理。

我国每年因测定COD而产生的废液向环境排放的汞以吨计。

传统的重铬酸钾法的实验过程是非封闭体系，易造成对实验室空气污染，有害健康。

（7）氯的干扰。

科学工作者发现：

COD的国标法在测定含氯离子废水时存在较大误差，即使使用硫酸汞做掩蔽剂来消除氯离子的影响，当废水中氯离子的质量浓度超过2g／L时，仍然会使COD的测定产生误差，尤其是对COD值低的水样。

当废水中氯离子的质量浓度超过2g／L时甚至高达10～20g／L，而COD值低时，重铬酸钾法测定COD显得力不从心，原因是水样中氯离子与消化剂、催化剂反应，使测定结果产生较大偏差。

COD测定方法的改进研究

1、加热时间的改进

（1）用硫酸磷酸混酸代替硫酸提高加热速度。

（2）通过提高反应体系的酸度提高加热速度。

（3）通过改变加热方式提高加热速度。

（4）通过改变测定方法提高加热速度。

（5）通过改变催化剂提高加热速度。

2、试剂用量的改进

闭管回流消解一分光光度法测定COD不仅适用于室内测试，还适合现场测试和批量测试。

该法使试剂用量、药剂成本、废液排放均下降90％。

3、回流冷凝水的替代

有学者用空气冷凝代替回流水冷凝，可以节约用水。

近年来在欧洲许多地方广泛采用了比色法测定COD。

比色法测试COD是荷兰人根据比尔定律创造的简便、快捷方法，特别适用于大批量样品的测定，重复性好。

比色测定用消解炉密闭消解，消解管可耐较高压力，这种方法不需要回流水冷凝。

4、排污问题的解决

张莉等对氯离子含量<5g／L的水样探索了只加1～2滴硫酸汞为主要成分的掩蔽剂，消解后离心5rain，再进行比色测定COD，硫酸汞的用量大大减少，测定结果与国标法接近。

孙健等提出了一种不加掩蔽剂——硫酸汞的COD测定方法，其研究表明：

将传统的重铬酸钾测定方法中的硫酸银加入时间推迟到沸腾开始后半小时，通过测得的表观COD的