《環(huán)境工程學(xué)》實驗指導(dǎo)書

1、環(huán)境工程學(xué)實驗指導(dǎo)書實驗一 混凝沉淀實驗實驗名稱： 混凝沉淀實驗實驗類型: 設(shè)計性實驗學(xué)時： 4學(xué)時適用對象: 環(huán)境科學(xué)專業(yè)一、實驗?zāi)康?1. 觀察混凝現(xiàn)象及過程，掌握混凝的凈水機(jī)理及影響混凝效果的主要因素。2. 針對某一廢水，由學(xué)生在給出的三種混凝劑中任選兩種，實驗比較后確定自己認(rèn)為合適的混凝劑。3. 確定每種混凝劑的最佳投藥量、pH值、攪拌速度及其他等三種操作條件。二、實驗要求 1、 學(xué)生學(xué)會測試不同廢水的濁度水質(zhì)指標(biāo)；2、根據(jù)廢水水質(zhì)選擇所用的混凝劑類型；3、根據(jù)實驗結(jié)果計算出所選混凝劑對廢水的去除效率；4、實驗前先由學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，然后根據(jù)實際提供的實驗設(shè)備與試劑調(diào)整自己的方案并

2、執(zhí)行，得出自己的結(jié)論。鍛煉分析解決實際問題的能力。 三、實驗原理根據(jù)研究，膠體微粒都帶有電荷。天然水中的粘土類膠體微粒以及污水中的膠態(tài)蛋白質(zhì)和淀粉微粒等都帶有負(fù)電荷。微粒一般由膠核、固定層和擴(kuò)散層組成。膠核和固定層一般稱為膠粒，膠粒與擴(kuò)散層之間有一個電位差，此電位稱為電位。膠粒在水中受幾方面的影響：帶相同電荷的膠粒之間產(chǎn)生的靜電斥力；為例在水中作的不規(guī)則運(yùn)動，即“布朗運(yùn)動”；膠粒之間的范德華引力；水化作用，由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜，水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。因此膠體微粒不能相互聚結(jié)而長期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。投加混凝劑能提供大量的正離子，可以壓縮雙電層，降低電

3、位，靜電斥力減少，水化作用減弱；混凝劑水解后形成的高分子物質(zhì)或直接加入水中的高分子物質(zhì)一般具有鏈狀結(jié)構(gòu)，在膠粒與膠粒之間起吸附架橋作用，也有沉淀網(wǎng)捕作用。這樣投加了混凝劑之后，膠體顆粒脫穩(wěn)后相互聚結(jié)，逐漸變成大的絮凝體后沉淀。四、實驗所需儀器、設(shè)備、材料（試劑）（黑體，小4號字）六聯(lián)或磁力攪拌器1臺pH酸度計1臺 或pH 試紙光電濁度計1臺溫度計1支250ml燒杯6個2000ml燒杯1個，1000ml量筒1個針管 和移液管各1個FeCl3、 Al2(SO4)3、FeSO4、 NaSiO3 各1瓶30%的NaOH溶液和10%HCl溶液500ml各1瓶五、實驗預(yù)習(xí)要求、實驗條件、方法及步驟 預(yù)習(xí)部

4、分： 1. 查閱混凝處理工藝的相關(guān)章節(jié)，了解混凝的凈水機(jī)理及影響混凝效果的主要因素。 2. 了解常用的混凝劑的名稱、特性。 3. 了解水凈化實驗研究方法和基本測試技術(shù)。 4. 提交實驗設(shè)計方案，包括實驗?zāi)康?、裝置、步驟、計劃、測試項目和測試方法等內(nèi)容。實驗部分：1. 根據(jù)教師給出的具體實驗設(shè)備以及實驗持續(xù)的時間，執(zhí)行被審核后的實驗方案。2. 記錄實驗中的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)實驗設(shè)備、操作運(yùn)行、測試方法和實驗方向等方面的問題。3. 做好實驗記錄，并對結(jié)論進(jìn)行分析，教師簽字確認(rèn)。報告部分：實驗報告包括下述內(nèi)容：(1) 實驗?zāi)康模?2) 實驗原理；(3) 實驗裝置和方法；(4) 實驗數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)整理結(jié)果

5、；(5) 實驗結(jié)果討論。附：實驗紀(jì)錄參考表格水樣編號123456水樣溫度投藥量/mLmg/L出礬花時間礬花沉淀情況剩余濁度沉淀后pH值備注實驗注意事項 1確定試驗因素后，選擇合理的試驗設(shè)計方法； 2實驗中水樣濁度要穩(wěn)定一致； 3混凝過程中加藥量要準(zhǔn)確； 4混凝攪拌后的靜沉?xí)r間要保證； 5測濁器皿要清潔； 6觀察記錄要及時。六、思考題 1 為什么最大投藥量時，混凝效果不一定好？2 助凝劑的作用是什么？ 實驗二 廢水處理流程實驗實驗名稱： 廢水處理流程實驗 實驗類型: 驗證性實驗學(xué)時： 2適用對象: 環(huán)境科學(xué)專業(yè)一、實驗?zāi)康?1.通過實驗進(jìn)一步了解活性炭的吸附工藝及性能；2.掌握用間歇法確定活性炭

6、處理污水的設(shè)計參數(shù)的方法。二、實驗要求 1、 學(xué)生學(xué)會測試不同廢水的色度水質(zhì)指標(biāo)；2、根據(jù)廢水水質(zhì)選擇所用的活性炭類型；3、根據(jù)實驗結(jié)果計算出所選活性炭對廢水色度的去除效率； 三、實驗原理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(zhì)的吸附作用，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的?；钚蕴康奈阶饔卯a(chǎn)生于兩個方面，一是由于活性炭內(nèi)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，這就是其他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(zhì)之間的化學(xué)作用，此為化學(xué)吸附?；钚蕴康奈绞巧鲜鰞煞N吸附綜合作用的結(jié)果。當(dāng)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(nèi)活性炭吸

7、附的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時，被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化，而達(dá)到了平衡，此時的動態(tài)平衡稱為活性炭吸附平衡。而此時被吸附物質(zhì)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V(C0-C) Xq= M = M式中：q-活性炭吸附量，即單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的物質(zhì)質(zhì)量，g/g V-污水體積，LC0,C-分別為吸附前原水及吸附平衡時污水中的物質(zhì)濃度，g/LX-被吸附物質(zhì)量，gM-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(zhì)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(fèi)蘭德利希經(jīng)驗式加以表達(dá)。q=KC1/nq-活性炭吸附量。g/gC-

8、被吸附物質(zhì)平衡濃度，g/LK,n-與溶液的溫度、pH值以及吸附劑和被吸附物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。K,n的求法如下。通過間歇式活性炭吸附實驗測的q、C一一相應(yīng)之值，將費(fèi)蘭德利希經(jīng)驗式取對數(shù)后變換為下式：q=K+1/nC當(dāng)q、C相應(yīng)值點繪在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，所得直線的斜率為1/n，截距為K。四、實驗所需儀器、設(shè)備、材料（試劑）（黑體，小4號字）1. 色素（紅色和藍(lán)色）1瓶2.振蕩器 1臺3.500ml三角瓶6個，150ml燒杯6個4.活性炭粒狀和粉狀5 漏斗4個及支架 1 個6 濾紙，玻璃棒7 溫度計1個8 移液管或者針管1個9 臺秤或天平1臺10 量筒100ml 1個11 色度儀1臺五、實驗預(yù)習(xí)要求

9、、實驗條件、方法及步驟 預(yù)習(xí)部分： 1. 查閱活性炭處理工藝的相關(guān)章節(jié)，了解活性炭的凈水機(jī)理及影響活性炭吸附效果的主要因素。 2. 了解常用的活性炭的特性。 3. 了解水凈化實驗研究方法和基本測試技術(shù)。實驗部分：1. 根據(jù)教師給出的具體實驗設(shè)備以及實驗持續(xù)的時間，執(zhí)行被審核后的實驗方案。2. 記錄實驗中的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)實驗設(shè)備、操作運(yùn)行、測試方法和實驗方向等方面的問題。3. 做好實驗記錄，并對結(jié)論進(jìn)行分析，教師簽字確認(rèn)。實驗步驟1.將某污水用濾布過濾，去除水中懸浮物或自配污水，測定該污水的色度等值。2.將活性炭放在蒸餾水中浸24小時，然后放在105烘箱內(nèi)烘至恒重，再將烘干后的活性炭壓碎，使

10、其成為能通過200目一下篩孔的粉狀炭。因為粒狀活性炭要達(dá)到吸附平衡耗時太長，往往需數(shù)日或數(shù)周，為了使實驗?zāi)茉诙虝r間內(nèi)結(jié)束，所以多用粉狀炭。3.在5個500ml的三角燒瓶中分別投加0mg、100mg 200mg、300mg、400mg粉狀活性炭。4.在每個三角瓶中投加同體積的過濾后的污水（一般200ml或300ml），使每個燒瓶中的色度與活性炭濃度的比值在0.05-5.0之間。5.測定水溫，將三角瓶放在振蕩器上震蕩，當(dāng)達(dá)到吸附平衡（時間延至濾出液的色度值不再改變）時即可停止振蕩。（時間一般為30min以上）6.過濾各三角瓶中的污水，測定其剩余色度值，求出去除率。實驗記錄如表活性炭間歇吸附實驗記錄

11、序號原污水出水污水體積/mL活性炭加量/mg色度去除率/%pH水溫/色度pH水溫/色度實驗結(jié)果整理1.按原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計算色度去除率實驗報告包括下述內(nèi)容：(1) 實驗?zāi)康模?2) 實驗原理；(3) 實驗裝置和方法；(4) 實驗數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)整理結(jié)果；(5) 實驗結(jié)果討論。六、思考題 1.吸附等溫線有什么現(xiàn)實意義？2.作吸附等溫線時為何要用粉狀炭？ 實驗三 除塵器性能實驗實驗名稱： 除塵器性能實驗實驗類型: 驗證性實驗學(xué)時： 2學(xué)時適用對象: 環(huán)境科學(xué)專業(yè)一、實驗?zāi)康?以文丘里除塵器作為實驗對象，通過測試文丘里除塵器的性能，使學(xué)生熟悉文丘里除塵器的結(jié)構(gòu)形式；了解影響文丘里除塵器性能的主要因素；掌握文丘

12、里除塵器的性能測定方法；進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合動手能力。二、實驗要求 1認(rèn)識文丘里除塵器的系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)形式； 2熟悉文丘里除塵器的除塵機(jī)理； 3掌握文丘里除塵器的性能測定方法； 4研究各因素對文丘里除塵器性能影響的規(guī)律。三、實驗原理 文丘里除塵器性能（處理氣體流量、壓力損失、耗水量及液氣比等）與其結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件密切相關(guān)。本實驗是在除塵器結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件已確定的前提下，完成除塵器性能的測定。 1處理氣體流量的測定和計算 測定文丘里除塵器的處理氣體流量時，應(yīng)同時測出除塵器進(jìn)、出口的氣體流量（Qi、Qo），取其平均值作為除塵器的處理氣體流量（Q）?？刹捎脛訅悍y定Qi和Qo，Q值的計算式如下：

13、 Q = 0.5 （Qi + Qo） （m3s） （3-1） 除塵器的漏風(fēng)率（）按下式計算： 100 （3-2） 2壓力損失的測定和計算 文丘里除塵器壓力損失（p）為除塵器進(jìn)、出口氣體平均全壓差。因?qū)嶒炑b置中除塵器進(jìn)、出口連接管道的斷面積相等，則其壓力損失可用除塵器進(jìn)、出口管道中氣體的平均靜壓差（pj）表示，即： p = pj = pij - poj （3-3）式中 p文丘里除塵器的壓力損失，Pa； pj文丘里除塵器進(jìn)、出口管道中氣體的平均靜壓差，Pa； pij文丘里除塵器進(jìn)口管道中氣體的靜壓，Pa； poj文丘里除塵器出口管道中氣體的靜壓，Pa。 3耗水量及液氣比的測定和計算 文丘里除塵器的

14、耗水量（QL），可通過設(shè)在除塵器進(jìn)水管上的流量計13（參看圖3-1）直接讀得。在同時測得除塵器處理氣體量（Q）后，即可由下式求出液氣比（L）： LQQL （L/m3） （3-4）四、實驗儀器、材料 1實驗裝置 文丘里除塵器性能實驗裝置流程如圖3-1所示。其主要由文丘里管6、旋風(fēng)霧沫分離器7、引風(fēng)機(jī)11、水泵12和進(jìn)出管道及其附件所組成。圖3-1 文丘里除塵器性能實驗裝置流程圖1除塵器進(jìn)口管道靜壓測孔；2除塵器出口管道靜壓測孔；3喇叭形均流管；4均流管處靜壓測孔；5除塵器進(jìn)口測定斷面1；6文丘里凝聚器；7旋風(fēng)霧沫分離器；8水槽；9除塵器出口測定斷面2；10調(diào)節(jié)閥；11通風(fēng)機(jī)；12水泵；13流量計

15、；14水壓表；15排污閥；16供水調(diào)節(jié)閥；17傾斜式微壓計 2實驗儀器、材料 （1）干濕球溫度計 1支； （2）空盒式氣壓表 1個； （3）鋼卷尺 2個； （4）U形管壓差計 1個； （5）傾斜式微壓計 3臺； （6）畢托管 2支。五、實驗步驟 （1）室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)的測定。包括室內(nèi)空氣的溫度、相對濕度、當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ葏?shù)測定。 （2）文丘里除塵器實驗裝置的測定。包括測量文丘里除塵器進(jìn)、出口測定斷面直徑和喉口直徑，確定采樣斷面分環(huán)數(shù)和測點數(shù)；除塵系統(tǒng)入口喇叭形均流管流量系數(shù)V測定；文丘里除塵器供水系統(tǒng)和發(fā)塵系統(tǒng)調(diào)節(jié)，保證實驗系統(tǒng)在液氣比L0.71.0Lm3范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。 （3）文丘里除塵器性

16、能的測定和計算。在固定文丘里除塵器實驗系統(tǒng)進(jìn)口氣體流量和液氣比條件下，測定和計算文丘里除塵器處理氣體量（Q）、漏風(fēng)率（）、壓力損失（p）和液氣比（L）。 （4）實驗結(jié)果分析。認(rèn)真記錄文丘里除塵器處理氣體量、液氣比、壓力損失等測定數(shù)據(jù)，分析文丘里除塵器氣體流量和壓力損失的關(guān)系。 六、實驗數(shù)據(jù)記錄和整理 1實驗記錄 將測得的實驗數(shù)據(jù)記錄在表3-1中： 表3-1 文丘里除塵器性能測定記錄表室內(nèi)空氣參數(shù)測定斷面面積喉口面積均流管流量系數(shù)測定日期測定人室內(nèi)溫度/相對濕度/%大氣壓力/Pa進(jìn)口/m2出口/m2AT/m2V序 號測 定 項 目符 號單 位測 定 數(shù) 據(jù)123三次平均1處理氣體流量和喉口速度進(jìn)

17、口氣體溫度ti靜壓pijPa斷面平均流速vim/s流量Qim3/s出口氣體溫度to靜壓pojPa斷面平均流速vom/s流量Qom3/s除塵器處理氣體流量Qm3/s除塵器喉口速度vTm/s2液氣比耗水量QLL/h液氣比LL/m33壓力損失除塵器進(jìn)出口氣體平均靜壓差pjPa除塵器壓力損失pPa 2除塵器性能計算 文丘里除塵器處理氣體量Q按式（3-1）計算，除塵器漏風(fēng)率按式（3-2）計算，壓力損失按式（3-3）計算，液氣比L按式（3-4）計算。 3實驗結(jié)果分析 實驗結(jié)果分析是在完成壓力損失（p）、液氣比（L）、氣體流量（Q）等性能參數(shù)測定后進(jìn)行，應(yīng)至少取得五組不同Q下的p數(shù)據(jù)，再開展分析研究，分析p

18、和Q關(guān)系，并繪制p和Q關(guān)系曲線。 七、思考題 1分析文丘里除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸對壓力損失的影響？2文丘里除塵器的壓力損失與氣體流量是什么關(guān)系?實驗四 煙氣脫硫?qū)嶒瀸嶒灻Q： 煙氣脫硫?qū)嶒瀸嶒烆愋停?綜合性實驗學(xué)時： 4學(xué)時適用對象： 環(huán)境科學(xué)專業(yè)一、實驗?zāi)康?濕法煙氣脫硫是控制大氣污染的重要手段，由于濕法脫硫運(yùn)行成本低，脫硫效率高，脫硫產(chǎn)物（石膏）具有一定的經(jīng)濟(jì)價值，所以目前被廣泛采用。通過濕法煙氣濕法脫硫?qū)嶒?，使學(xué)生更深入的了解濕法脫硫的基本原理、工藝流程和影響脫硫率的因素，為從事火電廠煙氣脫硫工作打下堅實基礎(chǔ)。二、實驗要求 1. 通過實驗進(jìn)一步掌握濕法脫硫的基本原理及工藝流程，熟悉脫硫系統(tǒng)組成

19、和結(jié)構(gòu)。2. 熟悉影響煙氣脫硫效率的主要因素。3. 了解有關(guān)測量儀器的使用方法。4. 基本掌握濕式石灰吸收法脫硫的操作要點。三、實驗原理利用吸收塔進(jìn)行脫硫?qū)嶒灐ＤM煙氣由氣體輸送系統(tǒng)送至塔底，通過進(jìn)氣管進(jìn)入塔內(nèi)，與由塔頂噴入的石灰漿液逆流接觸，在逆向接觸過程中完成SO2的吸收，主要反應(yīng)式如下：石灰吸收法反應(yīng) Ca（OH）2SO2CaSO3H2OH2O石灰石吸收法反應(yīng) CaCO3SO2H2OCaSO3H2OCO2生成物與SO2進(jìn)一步反應(yīng) CaSO3H2OSO2H2OCa（HSO3）2煙氣含氧時的反應(yīng) 2CaSO3H2OO23H2O2CaSO42H2O干凈煙氣經(jīng)除霧器由塔頂排出。吸收過的漿液流入漿

20、液槽循環(huán)使用，以提高漿液的利用率。當(dāng)槽中漿液PH值達(dá)到6以下時，排出一部分，同時補(bǔ)充一部分新鮮漿液。并測定吸收塔入口和出口的SO2濃度、煙氣溫度和壓差，進(jìn)而計算出脫硫率。四、實驗儀器、設(shè)備、材料1氣體制備及輸送系統(tǒng)：主要由模擬煙氣混合柜、風(fēng)機(jī)、流量計及管道等組成。2吸收塔。3石灰漿液及輸送系統(tǒng)。4SO2標(biāo)氣鋼瓶。5SO2測定儀。6溫度測量系統(tǒng)。7壓差測量系統(tǒng)。五、實驗方法及步驟 1連接測量系統(tǒng)。（1） 連接SO2標(biāo)氣鋼瓶。（2） 連接溫度測量系統(tǒng)。（3） 連接壓差測量系統(tǒng)。（4） 連接SO2測定儀于主系統(tǒng)測量部位。2開動攪拌機(jī),使?jié){液混合均勻。3開動漿液泵,調(diào)節(jié)流量,使之達(dá)到所需值。4開動風(fēng)機(jī),調(diào)節(jié)流量,使之達(dá)到所需值。5測量入口和出口的煙氣溫度。6測量入口和出口的靜壓差。7慢慢開啟SO2標(biāo)氣鋼瓶，并打開已用標(biāo)氣標(biāo)定好的SO2測定儀，按說明書規(guī)定調(diào)節(jié)好儀器流量，測量入口煙氣