1、四、水處理實驗技術項目設置開設的實驗項目包括基礎型、提高性、研究創新性實驗教學項目。基礎型實驗教學項目占實驗總數的50%左右，共8項。其中驗證性實驗包括：顆粒自由沉淀實驗；驗證性實驗包括活性炭吸附試驗、離子交換軟化實驗、曝氣設備充氧能力測定、混凝實驗、過濾實驗、污泥比阻測定實驗、污泥沉降比和污泥指數測定實驗。數據處理項目實驗數據分析處理及實驗設計。提高性實驗教學項目占實驗總數的30%左右，共3項。包括膜法水處理實驗、食品廢水中酵母的分離培養與核酸提取、有機廢水處理好氧優勢菌的分離、純化及屬的鑒定。研究創新性實驗教學項目占實驗總數的20%左右，共2項，實驗項目為污水厭氧處理實驗、完全混合生化反應

2、器處理校園生活污水，設計多種工藝路線處理生活污水。詳細見表4-1。表4-1 實驗項目一覽表實驗項目一覽表序號實驗（實訓）項目名稱項目類型計劃課時備注1活性炭吸附實驗驗證性2必做2離子交換軟化實驗驗證性2必做3曝氣設備充氧能力測定實驗驗證性2必做4混凝實驗驗證性2必做5顆粒自由沉淀實驗驗證性2必做6過濾實驗驗證性2必做7污泥比阻測定實驗驗證性2必做8污泥沉降比和污泥指數（SVI）的測定實驗驗證性2必做9膜法水處理實驗設計性2必做10食品廢水中酵母的分離培養與核酸提取設計性2選做11有機廢水處理好氧優勢菌的分離、純化及屬的鑒定設計性4必做12污水厭氧處理實驗研究創新性2選做13完全混合生化反應器處

3、理校園生活污水研究創新性4必做合計30實驗一 活性炭吸附實驗 活性炭吸附是目前國內外應用較多的一種水處理工藝，由于活性炭種類多、可去除物質復雜，因此掌握“間歇”法與“連續淤法確定活性炭吸附工藝設計參數的方法，對水處理工程技術人員至關重要。 目的 1通過實驗進一步了解活性炭的吸附工藝及性能，并熟悉整個實驗過程的操作。 2掌握用“間歇”法、“連續流”法確定活性炭處理污水的設計參數的方法。 原理 活性炭吸附是目前國內外應用較多的一種水處理手段。由于活性炭對水中大部分污染物都有較好的吸附作用，因此活性炭吸附應用于水處理時往往具有出水水質穩定，適用于多種污水的優點。活性炭吸附常用來處理某些工業污水，在有

4、些特殊情況下也用于給水處理。比如當給水水源中含有某些不易去除而且含量較少的污染物時；當某些偏遠小居住區尚無自來水廠需臨時安裝一小型自來水生產裝置時，往往使用活性炭吸附裝置。但由于活性炭的造價較高，再生過程較復雜，所以活性炭吸附的應用尚具有一定的局限性。 活性炭吸附就是利用活性炭的固體表面對水中一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的。活性炭的吸附作用產生于兩個方面，一是由于活性炭內部分子在各個方向都受著同等大小的力而在表面的分子則受到不平衡的力，這就使其它分子吸附于其表面上，此為物理吸附；另一個是由于活性炭與被吸附物質之間的化學作用，此為化學吸附。活性炭的吸附是上述二種吸附綜合作用的結果

5、。當活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等時，即單位時間內活性炭吸附的數量等于解吸的數量時，此時被吸附物質在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化，而達到了平衡，此時的動平衡稱為活性炭吸附平衡，而此時被吸附物質在溶液中的濃度稱為平衡濃度。活性炭的吸附能力以吸附量q表示。 (3-105)式中 q活性炭吸附量，即單位重量的吸附劑所吸附的物質重，g/g； V污水體積，L； C0、C分別為吸附前原水及吸附平衡時污水中的物質濃度，g/L； X被吸附物質重量，g； M活性炭投加量，g； 在溫度一定的條件下；活性炭的吸附量隨被吸附物質平衡濃度的提高而提高，兩者之間的變化曲線稱為吸附等溫線，通常用費蘭德利

6、希經驗式加以表達。 （3-106）式中q活供發吸附量，g/g； C被吸附物質平衡濃度g/L； K、h一一是與溶液的溫度，pH值以及吸附劑和被吸附物質的性質有關的常數。K、h值求法如下：通過間歇式活性炭吸附實驗測得q、C一一相應之值，將式（3-106）取對數后變為下式： （3-107）將q、C相宜值點繪在雙對數坐標紙上，所的直線的斜率為截距則為k。如圖（3-69）所示。由于間歇式靜態吸附法處理能力低、設備多，故在工程中多采用連續流活性炭吸附法，即活性炭動態吸附法。采用連續流方式的活性炭層吸附性能可用勃哈特（Bohart）和亞當斯(Adams)所提出的關系式來表達。 （3-108） （3-109）

7、式中 t工作時間，h；V流速，m/h；D活性炭層厚度，m；K速度常數，L/mg·h；N0吸附容量、即達到飽和時被吸附物質的吸附量，mg/L；C0進水中被吸附物質濃度，mg/L；CB允許出水溶質濃度，mg/L。當工作時間t=0時，能使出水濃度小于CB的炭層理論深度稱為活性炭層的臨界深度，其值由上式t=0推出 （3-110）炭柱的吸附容量（N）和速度常數（K），可通過連續流活性炭吸附實驗并利用式（3-109）tD線形關系回歸或作圖法求出。設備及用具1 間歇式活性炭吸附實驗裝置如圖3-67所示；2 連續流活性炭吸附實驗裝置如圖3-68所示；3 間歇與連續流實驗所需設備及用具： （1）康氏振

8、蕩器一臺。 （2）500mL三角燒杯6個； （3）烘箱； （4）COD、SS等測定分析裝置，玻璃器皿、濾紙等。 （5）有機玻璃炭柱d2030mm，H1.0m； （6）活性炭； （7）配水及投配系統。 步驟及記錄 1間歇式活性炭吸附實驗 （1）將某污水用濾布過濾，去除水中懸浮物，或自配污水，測定該污水的 COD、pH、SS等值。 （2）將活性炭放在蒸餾水中浸24小時，然后放在105烘箱內烘至恒重，再將烘干后的活性炭壓碎，使其成為能通過200目以下篩孔的粉狀炭。因為粒狀活性炭要達到吸附平衡耗時太長，往往需數日或數周，為了使實驗能在短時間內結束，所以多用粉狀炭。 （3）在六個500mL的三角燒瓶中分

9、別投加0、100、200、300、4D0、500mg粉狀活性炭。 （4）在每個三角燒瓶中投加同體積的過濾后的污水，使每個燒瓶中的 COD濃度與活性炭濃度的比值在0.055.0之間（沒有投加活性炭的燒瓶除外）。（5）測定水溫，將三角燒瓶放在振蕩器上振蕩，當達到吸附平衡（時間延至濾出液的有機物濃度COD值不再改變）時即可停止振蕩。（振蕩時間一般為30min以上）。（6）過濾各三角燒瓶中的污水，測定其剩余COD值，求出吸附量x。實驗記錄如表3-66示。 表3-66 活性發間歇吸附實驗記錄 序號原污水出水污水體積(mL)或(L)活性炭投加量(mg)或(g)COD去除率(%)備注COD(mg/L)PH值

10、水溫SS(mg/L)COD(mg/L)pHSS(mg/L)2連續流活性炭吸附實驗 （1）將某污水過濾或配制一種污水，測定該污水的COD、pH、SS、水溫等各項指標并記人表3-67。 （2）在內徑為2030mm，高為1000mm的有機玻璃管或玻璃管中裝人500750mm高的經水洗烘干后的活性炭。表3-67連續流炭柱吸附實驗記錄 原水COD濃度(mg/L) 允許出水濃度CB(mg/L)=水溫T()= pH = SS= (mg/L)進流率q(m3/m2·h)= 濾 速V(m/h)=炭柱厚D1= D2= D3=工作時間出水水質t(h)柱1柱2柱3(3）以每分鐘40mL200mL的流量（具體可

11、參考水質條件而定），按升流或降流的方式運行（運行時炭層中不應有空氣氣泡）。本實驗裝置為降流式。實驗至少要用三種以上的不同流速V進行。 （4）在每一流速運行穩定后，每隔1030min由各炭柱取樣，測定出水COD值，至出水中COD濃度達到進水中COD濃度的0.90.95為止。并將結果記于表3-67中。 成果整理 1間歇式活性炭吸附實驗 （1）按表3-66記錄的原始數據進行計算。 （2）按（3-105）式計算吸附量q。（3）利用qc相應數據和式（3-106），經回歸分析求出K、n值或利用作圖法，將C和相應的q值在雙對數坐標紙上繪制出吸附等溫線，直線斜率為、截距為K.。值越小活性炭吸附性能越好，一般認

12、為當=0.10.5時，水中欲去除雜質易被吸附；>2時難于吸附。當較小時多采用間歇式活性炭吸附操作；當較大時，最好采用連續式活性炭吸附操作。 2連續流活性炭吸附實驗 （1）求各流速下K、N0值 1）將實驗數據記入表3-67，并根據tC關系確定當出水溶質濃度等于CB時各柱的工作時間t1、t2、t3。2）根據式（3-109）以時間ti為縱坐標，以炭層厚Dt為橫坐標，點繪t、D值，直線截距為 斜率為N0/C0·V。如圖3-70示。 3）將已知C0、CB、V等值代人，求出流速常數K和吸附常量N0值。4）根據式（3-110）求出每一流速下炭層臨界深度值D0值。5）按表（3-68）給出各濾速

13、下炭吸附設計參數K、D0、N0值，或繪制成如圖3-71所示的圖，以供活性炭吸附設備設計時參考。表3-68活性炭吸附實驗結果 流速V(m/h)N0(mg/L)K(L/mg·h)D0(m)思考題1 吸附等溫線有什么現實意義，作吸附等溫線時為什么要用粉狀炭？2 連續流的升流式和降流式運動方式各有什么缺點？實驗二 離子交換軟化實驗離子交換軟化法在水處理工程中有廣泛的應用。強酸性陽離子交換樹脂的使用也很普遍。作為水處理工程技術人員應當掌握這種樹脂交換容量（即全交換容量）的測定方法并了解軟化水裝置的操作運行。一、強酸性陽離子交換樹脂交換容量的測定 目的 1加深對強酸性陽離子交換樹脂交換容量的理解

14、。 2掌握測定強酸性陽離子交換樹脂交換容量的方法。 原理 交換容量是交換樹脂最重要的性能，它定量地表示樹脂交換能力的大小。樹脂交換容量在理論上可以從樹脂單元結構式粗略地計算出來。以強酸性苯乙烯系陽離于交換樹脂為例，其單元結構式為： 單元結構式中共有8個碳原子、8個氫原子、3個氧原子、一個硫原子，其分子量等于8×12.0118×1.0083×1599941×32.06184.2，只有強酸基因SO3H對中的H遇水電離形成H+離子可以交換，即每184.2g干樹脂中只有 1克當量可交換離子。所以，每克干樹脂具有可交換離子1/184.20.00543e5.43me

15、。扣去交聯劑所占份量（按 8重量計），則強酸干樹脂交換容量應為5.43×92/100=4.99me/g。此值與實際測定值差別不大。0.01×7強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂交換容量規定為4.2me/g（干樹脂）。 強酸性陽離子交換樹脂交換容量測定前需經過預處理，即經過酸堿輪流浸泡，以去除樹脂表面的可溶性雜質。測定陽離子交換樹脂容量常采用堿滴定法，用酚酞作指示劑，按下式計算交換容量： （干氫樹脂） （393）式中 NNaOH標準溶液的當量濃度； V一NaOH標準溶液的用量，mL； W樣品濕樹脂重，g。 設備及用具 1天平 萬分之一克精度 1架 2烘箱 1臺 3干燥器 1個 4三

16、角燒瓶 250mL 2個 5秒液管 10mL 2支 步驟及記錄 1強酸性陽離子交換樹脂的預處理取樣品約10g以2 N硫酸（或1N鹽酸）及 1N NaOH輪流浸泡，即按酸一堿一酸一堿一酸順序浸泡5次，每次兩小時，浸泡液體積約為樹脂體積的23倍。在酸堿互換時應用200mL無離子水進行洗滌。5次浸泡結束用無離子水洗滌至溶液呈中性。2測強酸性陽離于交換樹脂團體含量稱取雙份1.0000g的樣品，將其中一份放入105110烘箱中約2小時，烘干至恒重后放入氯化鈣干燥器中冷卻至室溫，稱重，記錄干燥后的樹脂重。 固體含量=干燥后的樹脂重 ×100/樣品重 3強酸性陽離子交換樹脂交換容量的測定 將一份1

17、.0000g的樣品置于250mL三角燒瓶中，投加0.5NNaCl溶液100mL搖動5分鐘，放置兩小時后加人 l酚酞指示劑 3滴，用標準0.10000N NaOH溶液進行滴定，至呈微紅色15秒鐘不退，即為終點。記錄NaOH標準溶液的當量濃度及用量。 表350強酸性陽離子交換樹脂交換容量測定記錄 濕樹脂樣品重W(g)干燥后的樹脂重W1（g）樹脂固體含量(%)NaOH 標準溶液的當量濃度NaOH標準溶液的用量V (mL)交換容量me/g干氫樹脂成果整理 1根據實驗測定數據計算樹脂固體含量。 2根據實驗測定數據計算樹脂交換容量。 思考題 1測定強酸性陽離子交換樹脂的交換容量為何用強堿液NaOH滴定？

18、2寫出本實驗有關化學反應式。二、軟 化 實 驗目的 1熟悉順流再生固定床運行操作過程。 2加深對鈉離子交換基本理論的理解。 原理 當含有鈣鹽及鎂鹽的水通過裝有陽離子交換樹脂的交換器時，水中的Ca2+及Mg2+離子便與樹脂中的可交換離子（Na+或H+）交換使水中Ca2+、Mg2+含量降低或基本全部去除，這個過程叫做水的軟化。樹脂失效后要進行再生，即把樹脂上吸附的鈣、鎂離子置換出來，代之以新的可交換離子。鈉離子交換用食鹽（NaCl）再生、氫離子交換用鹽酸（HCI）或硫酸（H2SO4）再生。基本反應式如下： 1鈉離子交換： 軟化： 再生： (3-96) (3-97) 2氫離子交換： 交換 再生； 鈉

19、離子交換的最大優點是不出酸性水，但不能脫堿。本實驗采用鈉離子交換。 設備及用具 1軟化裝置二套，如圖3-58， 2100mL量簡1個、秒表1塊（控制再生液流量用）； 3200000鋼卷尺1個；4測硬度所需用品及測定方法詳見水質分析書籍； 5食鹽數百克。 步驟及記錄 1熟悉實驗裝置，搞清楚每條管路、每個閥門的作用； 2測原水硬度，測量交換柱內徑及樹脂層高度； 3將交換柱內樹脂反洗數分鐘，反洗流速采用15m八，以去除樹脂層的氣泡。 4軟化。運行流速采用15m巾，每隔10min測一次水硬度，測兩次并進行比較。 5改變運行流速。流速分別取20、25、30m/h，每個流速下運行5min，測出水硬度。6反

20、洗。沖洗水用自來水反洗流速采用15m/h，反洗時間15min。反洗結束將水放到水面高于樹脂表面10cm左右。 7根據軟化裝置樹脂工作交換容量（e/L），樹脂體積（L），順流再生鈉離子交換NaCl耗量(100120g/e)以及食鹽NaCl含量（海鹽NaCI含量8093），計算再生一次所需食鹽量。配制濃度10的食鹽再生液。 8再生。再生流速采用 35m/h。調節定量投再生液瓶出水閥門開啟度大小以控制再生流速。再生液用畢時，將樹脂在鹽液中浸泡數分鐘。9清洗。清洗流速采用15m/h，每5 min測一次出水硬度，有條件還可測氯根，直至出水水質符號要求時為止。清洗時間約需50min。10清洗完畢結束實驗，

21、交換柱內樹脂應浸泡在水中。表3-51原水硬度及實驗有關數據 原水硬度（以CaCO3計）(mg/L)交換柱內徑(cm)樹脂層高度(cm)樹脂名稱及型號表3-52交換實驗記錄 運行流速(m/h)運行流量(L/h)運行時間(min)出水硬度（以CaCO3計(mg/L)）15152025301010555表3-53反洗記錄 反洗流速(m/h)反洗流量(L/h)反洗時間(min)表3-54再生記錄 再生一次所需食鹽量(kg)再生一次所需濃度10%的食鹽再生液（L）再生流速(m/h)再生流量(mL/s)表3-55清洗記錄 清洗流速(m/h)清洗流量(L?h)清洗歷時(min)出水硬度（以CaCO3計(mg

22、/L)）151515 1551050注意事項1反沖洗時注意流量大小，不要將樹脂沖走。2再生溶液沒有經過過濾器，宜用精制食鹽配制。成果整理1繪制不同運行流速與出水硬度關系的變化曲線。2繪制不同清洗歷時與出水硬度關系的變化曲線。思考題1本實驗鈉離子交換運行出水硬度是否小于0.05me/L？影響出水硬度的因素有哪些?2影響再生劑用量的因素有哪些？再生液濃度過高或過低有何不利？實驗三 曝氣設備充氧能力測定實驗曝氣是活性污泥系統的一個重要環節，它的作用是向池內充氧，保證微生物生化作用所需之氧，同時保持池內微生物、有機物、溶解氧，即泥、水、氣三者的充分混合，為微生物降解創造有利條件。因此了解掌握曝氣設備充

23、氧性能，不同污水充氧修正系數a、B值及其測定方法，不僅對工程設計人員、而且對污水處理廠（站）運行管理人員也至關重要。此外，二級生物處理廠（站）中，曝氣充氧電耗占全廠動力消耗的6070，因而高效省能型曝氣設備的研制是當前污水生物處理技術領域面臨的一個重要課題。因此本實驗是水處理實驗中的一個重要項目，一般列為必開實驗。一、曝氣設備清水充氧性能測定 目的 1加深理解曝氣充氧的機理及影響因素。 2了解掌握曝氣設備清水充氧性能測定的方法。 3測定幾種不同形式的曝氣設備氧的總轉移系數KLas，氧利用率，動力效率等，并進行比較。 原理 曝氣是人為地通過一些設備加速向水中傳遞氧的過程，常用的曝氣設備分為機械曝

24、氣與鼓風曝氣兩大類，無論哪一種曝氣設備，其充氧過程均屬傳質過程，氧傳遞機理為雙膜理論，如圖3-43示在氧傳遞過程中，阻力主要來自液膜，氧傳遞基本方程式為： （3-58）式中 液體中溶解氧濃度變化速率mg/L·min； CSC氧傳質推動力，mgL； CS液膜處飽和溶解氧濃度，mg/L；C一液相主體中溶解氧濃度，mgL；氧總轉移系數；DL液膜中氧分子擴散系數； YL液膜厚度 A氣液兩相接觸面積； W曝氣液體體積。 由于液膜厚度YL和液體流態有關，而且實驗中無法測定與計算，同樣氣液接觸面積A的大小也無法測定與計算，故用氧總轉移系數KLa代替。 將式（3-58）積分整理后得曝氣設備氧總轉移系

25、數KLa計算式。 (3-59)式中 KLa氧總轉移系數。1/min或1/h； t0、t曝氣時間，min； C0曝氣開始時池內溶解氧濃度，t00時，C00，mgL； CS曝氣池內液體飽和溶解氧值，mgL； Ct曝氣某一時刻t時，池內液體溶解氧濃度，mgL。 由式中可見，影響氧傳遞速率KLa的因素很多，除了曝氣設備本身結構尺寸，運行條件而外，還與水質水溫等有關。為了進行互相比較，以及向設計、使用部門提供產品性能，故產品給出的充氧性能均為清水，標準狀態下，即清水（一般多為自來水）一個大氣壓20下的充氧性能。常用指標有氧總轉移系數Klas充氧能力Qc、動力效率E和氧利用率。 曝氣設備充氧性能測定實驗，

26、一種是間歇非穩態法，即實驗時一池水不進不出，池內溶解氧濃度隨時間而變；另一種是連續穩態測定法，即實驗時池內連續進出水，池內溶解氧濃度保持不變。目前國內外多用間歇非穩態測定法，即向池內注滿所需水后，將待曝氣之水以無水亞硫酸鈉為脫氧劑，氯化鉆為催化劑，脫氧至零后開始曝氣，液體中溶解氧濃度逐漸提高。液體中溶解氧的濃度C是時間t的函數，曝氣后每隔一定時間 t取曝氣水樣，測定水中溶解氧濃度，從而利用上式計算KLa 值，或是以虧氧量（CSCt）為縱坐標，在半對數坐標紙上繪圖，直線科率即為KLa值。 設備及用具 1自吸式射流曝氣清水充氧設備。見圖3-44 1）曝氣池：以鋼板制成0.8×1.0

27、15;4.3m。 2）射流暖氣設備。噴嘴d=14 mm，喉管D32 mm，喉管長L=2975mm。 3）水循環系統，吸水池、塑料泵。 4）計量裝置：轉子流量計、壓力表、真空表、熱球式測風儀。 5）水中溶解氧測定設備，測定方法詳見水質分析（碘量法），或用上海第二分析儀器廠的溶解氧測定儀。 6）無水亞硫酸鈉、氯化鈷、秒表。2穿孔管鼓風曝氣清水充氧設備。見圖3-45。 1）有機玻璃柱：150mm（三套）、200mm（一套）H3.2m。 2）穿孔管布氣裝置：孔眼400.5mm，與垂直線成45°夾角，兩排交錯排列。 3）空氣壓縮機、貯氣罐。 3平板葉輪表面曝氣清水充氧實驗設備。見圖3-46。

28、1）有機玻璃平板葉輪完全混合式暖氣池，電動攪拌機調速器。 2）溶解氧測定儀、記錄儀。 步驟及記錄 1自吸式射流曝氣設備清水充氧實驗步驟：（1）關閉所有閘門，向曝氣池內注人清水（自來水）至小2米，取水樣測定水中溶解氧值，并計算池內溶解氧含量GDO×V。 （2）計算投藥量： （a）脫氧劑采用無水亞硫酸鈉。 根據 2Na2SO3+O2=2Na2SO4 則每次投藥量g=G×8×(1.11.5)。1.11.5值是為脫氧安全而取的系數。 (b)催化劑采用氯化鉆，投加濃度為0.1mgL，將稱得的藥劑用溫水化開，由池頂倒人池內，約10min后，取水樣、測其溶解氧。 （3）當池內水

29、脫氧至零后，打開回水閥門和放氣閥門，向吸水池灌水EK。 （4）關閉水泵出水閥門，啟動水泵，然后，徐徐打開閥門，至池頂壓力表讀數為0.15MPa為止。 （5）開啟水泵后，由觀察孔觀察射流器出口處，當有氣泡出現時，開始計時，同時每隔1分鐘（前3個間隔）和0.5分（后幾個間隔）開始取樣，連續取15個水樣左右。 （6）計量水量、水壓、風速（ms）（進氣管d32mm）。 （7）觀察曝氣時喉管內現象和池內現象。 （8）關閉進氣管閘門后，記錄真空表讀數。 （9）關閉水泵出水閥門，停泵。 2鼓風曝氣清水充氧實驗步驟： （1）河柱內注人清水至3lin處時，測定水中溶解氧值，計算池內溶氧量G=DO·V。

30、 （2）計算投藥量。 （3）將稱得藥劑用溫水化開由柱頂倒人柱內，幾分鐘后，測定水中溶解氧值。 （4）當水中溶解氧為零后，打開空壓機，向貯氣罐內充氣。空壓機停止運行后，打開供氣閥門，開始曝氣，并記錄時間；同時每隔一定時間（lmin）取一次樣，測定溶解氧值，連續取樣10一豆5個；而后，拉長間隔，直至水中溶解氧不再增長（達到飽和）為止；隨后，關閉進氣閥門。 （5）實驗中計量風量、風壓、室外溫度。并觀察曝氣時柱內現象。 3平板葉輪表面曝氣清水充氧實驗步驟 （1）向池內注滿清水，按理論加藥量的1.5倍加入脫氧劑及催化劑。 （2）當溶解氧測定儀的指針達到O后，開始啟動電機進行曝氣，直至池內溶解氧達到穩定值

31、為止。 4記錄 （l）自吸式射流曝氣設備清水充氧記錄見表3-39。 （2）化學滴定法測定水中溶解氧記錄見表3-40。 （3）溶解氧測定儀與記錄儀配用的記錄，記錄紙自記的形式如圖3-47。表3-39自吸式射流曝氣清水充氧實驗記錄 水溫曝氣池平面尺寸(m2)進水流量(m3)進風量氣水比（體積比）風速風速風量進水壓力(Mpa)池內水深(m)噴嘴直徑d(mm)吼管直徑d(mm)吼管長度L(mm)面積比D2/d2長徑比L/D表3-40水中溶解氧測定記錄表 瓶號 取樣點 (mL)V(mL)DO(mL)瓶號取樣點(mL)V(ml) DO(ml)Na2S2O3(N= ) 注意事項 1每個實驗所用設備、儀器較多

32、，事前必須熟悉設備、儀器的使用方法及注意事項。2加藥時，將脫氧劑與催化劑用溫水化開后，從柱或池頂，均勻加人。 3無溶解氧測定儀的設備，在曝氣初期，取樣時間間隔宜短。 4實測飽和溶解氧值時，一定要在溶解氧值穩定后進行。 5水溫、風溫（送風管內空氣溫度）宜取開始、中間、結束時實測值的平均值。 成果整理 1參數選用 因清水充氧實驗給出的是標準狀態下氧總轉移系數KLas。，即清水（本次實驗用的是自來水）在一個大氣壓，20下的充氧性能，而實驗過程中曝氣充氧的條件并非是一個大氣壓，20，但這些條件都對充氧性能有影響，故引入了壓力、溫度修正系數。 （1）溫度修正系數 (3-60) 修正后的氧總轉移速率為 （

33、3-61） 此為經驗式，它考慮了水溫對水的粘滯性和飽和溶解氧值的影響，國內外大多采用此式，本次實驗也以此進行溫度修正。 （2）水中飽和溶解氧值的修正 由于水中飽和溶解氧值受其中壓力和所含無機鹽種類及數量的影響，所以式（359）中的飽和溶解氧值最好用實測值，即曝氣池內的溶解氧達到穩定時的數值。另外也可以用理論公式對飽和溶解氧標準值進行修正。 用埃肯費爾德公式進行修正。 （362）式中 Pb空氣釋放點處的絕對壓力； (3-63) Pa0.1MPa H空氣釋放點距水面高度，m； Qt空氣中氧的克分子百分比； (3-64) 曝氣設備氧的利用率，。 則式（359）中飽和溶解氧值CS應用下式求得： CSm

34、CS·P （3-65）式中 CSm清水充氧實驗池內經修正后的飽和溶解氧值，mgL； CS1個大氣壓下某溫度下氧飽和濃度理論值，mgL； P壓力修正系數。 有實測飽和溶解氧值用實測值，無實測值可采用理論修正值。 2氧總轉移系數KLas 氧總轉移系數KLas是指在單位傳質推動力的作用下，在單位時間、向單位曝氣液體中所充入的氧量。它的倒數1/KLas單位是時間，表示將滿池水從溶解氧為零充到飽和值時所用時間，因此KLas是反映氧傳遞速率的一個重要指標。 KLas的計算首先是根據實驗記錄，或溶解氧測定記錄儀的記錄和式（3-59），按表3-41計算，或者是在半對數坐標紙上，以（CSmCt）為縱坐

35、標，以時間t為橫坐標繪圖求KLa值。 表341 氧總轉移系數KLa計算表t-t0(min)Ct(mg/L)CS-Ct(mg/L)KLa(min)求得KLa值后，利用式（3-61）求得KLas值。 3充氧能力Qc 充氧能力是反映曝氣設備在單位時間內向單位液體中充入的氧量。 QcKLas·CS kg（O2）/h·m3 （3-66） 式中 KLas氧總轉移系數（標準狀態）1/h或l/min； CSl個大氣壓，20時氧飽和值，CS9.17mgL。4動力效率E (3-67) E是指曝氣設備每消耗一度電時轉移到曝氣液體的氧量。由此可見，動力效率將曝氣供氧與所消耗的動力聯系在一起，是一個

36、具有經濟價值的指標，它的高低將影響到活性污泥處理廠（站）的運行費用。式中 N理論功率，即不計管路損失，不計風機和電機的效率，只計算曝氣充氧所耗有用功。 (3-68)式中 Hb風壓，m； Qb風量，m3h。 （3-69）由于供風時計量條件與所用轉子流量計標定時的條件相差較大，而要進行如上修正。式中 Qb0儀表的刻度流量m3h； Pb0一標定時氣體的絕對壓力，0.1MPa；Tb0標定時氣體的絕對溫度，293°TPb氣體的實際絕對壓力MPa； Tb被測氣體的實際絕對溫度，273°t； Qb修正后的氣體實際流量，m3h。 5氧的利用率 (3-70)式中 Q標準狀態下（1atmi、2

37、93°T時）的氣量。 （3-71） Qb、Tb、Pb意義同前； Pa1atm； Ta293°T；0 28kg/m3標準狀態下一立方米空氣中所含氧的重量。思考題 1論述曝氣在生物處理中的作用。 2曝氣充氧原理及其影響因素是什么？ 3溫度修正、壓力修正系數的意義如何？如何進行公式推導？4曝氣設備類型、動力效率、優缺點是什么？5氧總轉移系數KLa的意義是什么？怎樣計算？ 6曝氣設備充氧性能指標為何均是清水？標準狀態下的值是多少？ 7鼓風曝氣設備與機械曝氣設備充氧性能指標有何不同？二、污水充氧修正系數、值的測定 目的l了解測定、值的實驗設備、掌握測試方法。2進一步加深理解生物處理曝

38、氣過程及、值在設計選用曝氣設備時的意義。原理由于氧的轉移受到水中溶解有機物、無機物等的影響，造成同一曝氣設備在同樣曝氣條件下清水與污水中氧的轉移速率不同，水中氧的飽和濃度不同，而曝氣設備充氧性能指標又均為清水中之值，為此引人修正系數、值。 （3-72） （3-73） 式中 KLaw、KLa在曝氣設備相同的條件下，污水和清水中暖氣充氧肘氧總轉移系數， 1/min或1/h； Csw、CS曝氣設備向污水中充氧時水中氧的飽和濃度值，同溫度下清水中氧飽和濃度理論值，mgL。由此可知，、的測定實際上就是分別測定同一曝氣設備在清水和污水中充氧的氧總轉移系數及飽和溶解氧值。 1對曝氣液體內無生物耗氧物質的清水

39、、曝氣池的上清液等，曝氣池內存在如下關系式， 2對曝氣池混合液曝氣充氧時，由于有生物耗氧物質，池內存在如下關系式 （3-74）式中 曝氣液體內溶解氧濃度隨時間的變化率； KLaw污水中曝氣設備氧總轉移系數； Csw、C污水中氧飽和濃度及t時刻的氧的濃度； r單位污泥耗氧速率； x污泥濃度。實驗采用間歇非穩態方法進行，當水樣為污水或曝氣池上清液時，在相同條件下按照清水充氧實驗方法，分別進行清水與污水充氧實驗，求出清水充氧的KLa、CS和污水中充氧的KLaw、Csw，并按式（3-72）、（3-73）求出、值。 當水樣為曝氣池內混合液肘，除在同一條件下先進行數組清水充氧實驗，求得曝氣設備清水充氧的K

40、La、CS外，對混合液的實驗要利用式（3-74）進行測定。首先向曝氣罐內曝氣到池內溶解氧達到穩定后停止曝氣，同時開啟攪拌裝置，此時由于不曝氣，故 式（374）有如下形式 (3-75)由于罐內活性污泥不斷消耗溶解氧，造成溶解氧值的降低，其變化如圖卜48（1）由式（3-75）可見，直線斜率即為rx值，在內源呼吸期，污泥耗氧速率r值可看為一常量。 當罐內溶解氧值降到DO=12mg/L時，再次曝氣，并測定罐內溶解氧值隨時間的變化，如圖3-48（2）所示，將式（3-74）變換后得 （3-76）以為橫坐標，以C為縱坐標繪圖，直線斜率為，截距為Csw，如圖3-49示。或用數理統計方法進行回歸，求解KLaw與

41、Csw值。 設備及用具 實驗設備如圖3-50示。 1曝氣罐：有機玻璃內徑25cm，容積10L，內設工字形布氣管，孔徑0.75mm，熱電偶測溫計，攪拌葉片，溶解氧測定儀探頭等。 2儀器控制箱：裝有溶解氧測定儀（上海第M分析儀器廠STG203型）轉子流量計，電壓表（控制葉片轉速），溫度表、可控硅電壓調整器（控制恒溫裝置）等。溶解氧記錄儀。 3小型空氣壓縮機。 步驟及記錄 1方法 采用間歇非穩態的測試法。這是一種較為普遍、簡單的實驗方法。2步驟 2.1 值測定步驟 （1）自來水、初次沉淀池進水、出水、二次沉淀池出水的測試。 1）預熱溶解氧測定儀一小時，調整溶解氧儀零度、滿度。 2）向曝氣罐內投加待測

42、曝氣液體。 3）測定液體溶解氧值并計算投加無水亞硫酸鈉和氨化鉆的數量，以消除水中溶解氧。 4）調節葉片轉速以滿足溶解氧探頭所需流速，而后開動風機，充氧，由轉子流量計調整所需風量。打開記錄儀開關。 5）當溶解氧測定儀指針從零點啟動，開始計時，至溶解氧達飽和指針穩定不動為止。 （2）曝氣池內混和液的測試 1）預熱溶解氧測定儀一小時。 2）取生產或實驗曝氣池內混合液，其中污泥濃度X和停留時間t要盡量與生產運行結果一致，注入曝氣柱或罐內，并測定混合液濃度X（g/L）。 3）開動空壓機充氧至溶解氧量穩定時，停止供風。 4）在有攪拌的條件下，測混合液污泥耗氧速率r值 5）當溶解氧值下降至1.02.0mg/

43、L時，再曝氣記錄溶解氧隨時間變化過程。 2.2 值的測定 1）預熱溶氧儀一小時。 2）加入待測液體。 3）開動風機，曝氣至溶解氧達飽和穩定止。 實驗記錄本處只給出混合液無溶解氧記錄儀時的測試記錄，見表3-42，3-43。 表3-42活性污泥耗氧速率表 序 號時間(min)柱內DD(mg/L)C1=備注10.521.031.542.053.064.0tC2=C2應在12mg/L左右 表3-43 曝氣充氧記錄 序號時間(min)池內溶解氧（mg/L）備注10213243546576注意事項 1認真調試儀器設備，特別是溶解氧測定儀，要定時更換探頭內溶解液，使用前定零點及滿度。 2溶解氧測定儀探頭的位置對實驗影響較大，要保證位置的固定不變，探頭應保持與被測溶液有一定相對流速，一般在2030cm/s，測試中應避免氣池和探頭直接接觸，引起表針跳動影響讀數。 3應嚴格控制各項基本實驗條件，如水溫、攪拌強度、供風風量等，尤其是對比實驗更應嚴格控制。 4所取曝氣池混合液濃度，應為正常條件（設計或正常運行）下的污泥濃度。 5罐內液體攪動強度應盡可能與生產池相一致。 成果整理 1利用清水充氧計算方法，分別計算自來水、初次沉淀池