【正文】 m/h，每個流速下運行5min，測出水硬度。三、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(shù)分鐘，反洗流速采用15m八，以去除樹脂層的氣泡。教 學 內 容批注軟化實驗一、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。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，放置兩小時后加人 l％酚酞指示劑 3滴， NaOH溶液進行滴定，至呈微紅色15秒鐘不退，即為終點。二、設備及用具] 1．天平萬分之一克精度 1架教 學 內 容批注2．烘箱 1臺 3．干燥器 1個 4．三角燒瓶 250mL 2個5．秒液管 10mL 2支三、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2～3倍。此值與實際測定值差別不大。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。教學重點強酸性陽離子交換樹脂交換容量的方法教學難點掌握強酸性陽離子交換樹脂交換容量的方法。2）根據(jù)式（3109）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3）將已知C0、CB、V等值代人，求出流速常數(shù)K和吸附常量N0值。（3）利用q～c相應數(shù)據(jù)和式（3106），經(jīng)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(shù)坐標紙上繪制出吸附等溫線，直線斜率為、截距為K.。（4）在每一流速運行穩(wěn)定后，每隔10～30min由各炭柱取樣，測定出水COD值，～。（2）在內徑為20～30mm，高為1000mm的有機玻璃管或玻璃管中裝人500～750mm高的經(jīng)水洗烘干后的活性炭。（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～（沒有投加活性炭的燒瓶除外）。教 學 內 容批注三、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。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推出炭柱的吸附容量（N）和速度常數(shù)（K），可通過連續(xù)流活性炭吸附實驗并利用式t～D線形關系回歸或作圖法求出。由于間歇式靜態(tài)吸附法處理能力低、設備多，故在工程中多采用連續(xù)流活性炭吸附法，即活性炭動態(tài)吸附法?；钚蕴康奈侥芰σ晕搅縬表示。備注思考題1． 吸附等溫線有什么現(xiàn)實意義，作吸附等溫線時為什么要用粉狀炭？2． 連續(xù)流的升流式和降流式運動方式各有什么缺點？教 學 內 容批注一、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的吸附作用，以達到凈化水質的目的。水樣灌瓶前要用所需采集的水樣采樣瓶沖洗3遍，或據(jù)檢測項目具體要求清洗采樣瓶；1）對每個采集水樣做好記錄：樣品 編號、采樣日期、地點和采樣人姓名，并在每個水樣瓶上貼上標簽，標明編號；2）、江、河、湖、水庫等天然水體同時記錄相關資料：氣象條件、水位、流量等，并地圖表明采樣點；3）、工業(yè)污染源同時記錄：工業(yè)生產(chǎn)情況、污水排放規(guī)律，并用工藝流程圖方框圖標明采樣點；（3）采集配水管網(wǎng)中水樣前，充分沖洗管線，保證水樣代表供水情況；（4）采集自來水，先用酒精燈將水龍頭燒灼消毒，再將水龍頭完全打開，放水數(shù)分鐘后再取水樣；南陽師范學院課時教學計劃章節(jié)第二章課題活性炭吸附實驗計劃課時數(shù)2 授課班級教學目的掌握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；掌握用“間歇”法、“連續(xù)流”法確定活性炭處理污水的設計參數(shù)的方法。運算七規(guī)則教 學 內 容批注實驗數(shù)據(jù)整理（1）實驗數(shù)據(jù)的基本特點（2）幾個重要的數(shù)字特征—— 描述隨機變量x的統(tǒng)計特征實驗成果的表格、圖形表示法（1）表格（列表法）——優(yōu)點：簡單易作、方便；缺點：不明確，理論分析不方便。反映分析方法或分析測量系統(tǒng)的偶然誤差的大?。痪芏瘸Ｓ脴O差、平均偏差和相對平均偏差、標準偏差和相對標準偏差表示。3）過失誤差mistake （粗差）。教 學 內 容批注2）偶然誤差（隨機誤差random error、不可測誤差、或然誤差）。只有當觀測值的分布呈正態(tài)分布時，它才能代表一組觀測值的中心趨向，近似于真值；5）幾何平均值：如一組觀測值是非正態(tài)分布，對其取對數(shù)后所得圖形的分布曲線更對稱時常用。在無系統(tǒng)誤差時，此值接近于真值的數(shù)值。綜合評分法：排隊評分法即將全部實驗結果按照指標從優(yōu)到劣進行排序，然后評分。單指標正交實驗結果的直觀分析法（1）填寫評價指標，注意將重復多次實驗所得的原始數(shù)據(jù)取其算術平均值，填入正交表右欄實驗結果內；（2）計算各列的各水平效應值Kmf、效應值的均值Kmf ￣和極差R值；水平效應值Kmf = m列（第m個因素）中 f 號的水平相應指標值（各行的實驗結果）之和；效應值均值Kmf ￣= Kmf / m列中f號碼水平的重復次數(shù)；極差R值 = Kf ￣的極大值與極小值之差； R值 是衡量數(shù)據(jù)波動大小的重要指標，極差越大的因素越重要。2）、正交實驗設計數(shù)學原理； 3）、正交表：正交實驗法中合理安排多因素實驗，并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析的一種特殊數(shù)學表格。教 學 內 容批注挑選出少量具有代表性的實驗數(shù)，實驗后經(jīng)簡單表格運算，分清各因素在實驗中的主次作用并找出較好的運行方案，得到正確分析結果。 多因素正交實驗設計從好點出發(fā)法特點：對某一因素進行實驗選擇最佳點時，另一因素都固定在上次實驗結果的好點上（除第一次外）。 分數(shù)法（或菲波那契數(shù)列法）——逆向應用適用條件：也適用于單峰函數(shù)的尋優(yōu)，：要求預先給出實驗總次數(shù)。缺點：實驗次數(shù)多，代價大。因素間交互作用；實驗方案設計步驟：1）明確目的、確定指標；2）挑選因素；3）選定實驗設計方法（單因素、雙因素、多因素）。三、實驗設計解決三大問題：找出因素及主次關系、內在規(guī)律，建立理論基礎； 尋找各因素的最佳量；建立數(shù)學經(jīng)驗式、參數(shù)。 （硬）設備儀器準備1）一般：保證精度，如分析天平、顯微鏡防潮防霉等；2）專用：PH儀、濁度儀、DO儀、COD、BOD等。教 學 內 容批注實驗教材或指導書和參考文獻水處理實驗技術（第三版），吳俊奇//李燕城主編，中國建筑工業(yè)出版社，2009水處理綜合實驗技術，章北平//陸謝娟主編，高教出版社，2012水質工程學，李圭白等主編，中國建筑工業(yè)出版社，2013第一章 實驗設計、數(shù)據(jù)處理分析一、水處理實驗技術的作用宏觀認識：實驗技術是科學研究的重要手段；科學實驗最終目的就是找出、破譯書寫大自然規(guī)律的語言——數(shù)學；具體認識：是給排水工程中運用的重要手段，其現(xiàn)象、規(guī)律、理論、工程設計、運行管理都需要實驗手段。通過對實驗的觀察、分析，加深對水處理基本概念、現(xiàn)象、規(guī)律與基本原理的理解；所學知識既直接應用于實際工作，又為水質工程學（1）、水質工程學（2）水質工程學綜合性設計性實驗等相關課程的學習奠定了基礎。南陽師院課程（課時）教學計劃課 程： 水處理實驗技術 教 師： 王宗華 系（院）： 土木建筑工程學院 學年學期： 20142015學年第一學期 南陽師范學院課程教學安排教材名稱及使用版本水處理實驗技術 吳俊奇，李燕城編著本課程教學計劃課時數(shù)32本課程實際安排課時數(shù)32教學內容及課時分配情況第一章 實驗設計、實驗數(shù)據(jù)分析與處理 2學時 第二章 活性炭吸附實驗 2學時第三章 離子交換軟化實驗 2學時第四章 曝氣設備充氧能力測定實驗 2學時第五章 混凝實驗 2學時第六章 顆粒自由沉淀實驗 2學時第七章 過濾實驗 2學時第八章 污泥比阻測定實驗 2學時第九章 污泥沉降比和污泥指數(shù)（SVI）的測定實驗2學時第十章 膜法水處理實驗 2學時第十一章 食品廢水中酵母的分離培養(yǎng)與核酸提取 2學時第十二章 有機廢水處理好氧優(yōu)勢菌的分離、純化及屬的鑒定 4學時第十三章 污水厭氧處理實驗 2學時第十四章 完全混合生化反應器處理校園生活污水 4學時備注南陽師范學院課時教學計劃章節(jié)第一章課題實驗設計、實驗數(shù)據(jù)分析與處理計劃課時數(shù)2授課班級教學目的掌握單因素和多因素實驗設計；實驗設計的基本概念、方法，非線性規(guī)劃單變量函數(shù)的尋優(yōu)方法，多因素的正交實驗設計方法。備注教 學 內 容批注緒 論1 課程的性質和地位本課程是給水排水工程專業(yè)必修課，是水處理教學的重要組成部分，是培養(yǎng)給水排水工程、環(huán)境工程技術人員所必需的課程。實驗課考核方式課程考核：采用實驗報告、平時實驗操作情況及期末考試相結合的考核方式；成績評定：實驗報告占總成績20％，平時實驗操作情況占總成績20％，期末成績占60%。 教 學 內 容批注二、水處理實驗過程3個步驟：準備、實驗、數(shù)據(jù)分析和處理（一）準備：（軟）理論準備1）、原理、目的，如充氧實驗、篩分實驗；2）、方案優(yōu)化設計：編排實驗，最小代價；3）、參考文獻，信息拓展：避免方向性、低級錯誤。(二)、實驗（詳見教材）儀器設備的安裝與調試實驗 1）取樣與分析（按水質分析要求）2）觀察 例：懸浮物絮凝沉淀，曝氣設備清水充氧3）記錄 要記錄在記錄紙或記錄本上，不得隨意亂記，更不得在記后整理抄寫而丟掉原始記錄……記錯改動應打叉后重寫 ，記錄要求清楚、工整并盡可能詳盡 （三）、實驗數(shù)據(jù)處理與實驗報告 重要部分，全面總結。如混凝實驗中剩余濁度；因素——影響實驗指標的條件；可控因素（一般考慮）、不可控因素水平——因素在實驗中所處的不同狀態(tài)，可引起指標的變化，因素變化的各種狀態(tài)即因素的水平；定性因素（如混凝劑的品種）和定量因素。優(yōu)點：適用于多數(shù)情況（單調函數(shù)和單峰函數(shù)等均適用）簡單，因素的取值放在經(jīng)驗范圍的等分點上；可同時安排（分批實驗法）或順序安排。缺點：有條件限制，僅適用于下次實驗方向可確定，即預先已經(jīng)了解所考察因素對指標的影響規(guī)律，能夠從一個實驗結果直接判斷出該因素的值是否取大的情況。分數(shù)法第一種情況實驗安排列表四步驟：教 學 內 容批注將可能的實驗總次序m各數(shù)值（即...... m）與相對應的實驗范圍各個取值（即因素的各水平）一一對應列于表中；挑出這m個序列數(shù)中的菲波那契數(shù)列值Fn ，即121......，一一對應列于表中的“Fn數(shù)列”一行；（關鍵）找出Fn數(shù)列值中相應的n的取值，對應記在Fn數(shù)列取值一行上面，即FFFFFFF7......；注意實驗次序點與相應的實驗取值一一對應。正交實驗設計：利用事先制好的特殊數(shù)學表格——正交表安排多因素實驗，并進行數(shù)據(jù)分析的方法。某個因素在實驗中需要考察它的幾種狀態(tài)，就稱它幾水平因素。）；教 學 內 容批注四 、選合適的正交表：1）因素及水平數(shù)，2）實驗工作量及允許條件，3）有無重點因素；五、制定因素水平表，即表頭設計：根據(jù)實驗要求，確定各因素在正交表中的位置；六、列出實驗方案：根據(jù)表頭設計，從選出的正交表中把各列中的數(shù)字換成因素水平表中所給的相應的水平取值，注意對號入座。綜合平衡法：又綜合分析法，先分別將各個指標按單指標進行計算分析，再將各指標的分析結果進行綜合平衡,以得到“最優(yōu)”試驗方案。教 學 內 容批注四、實驗數(shù)據(jù)分析處理 實驗誤差分析直接測量值（實測值）、間接測量值（根據(jù)實測值再計算后所得的值）真值、平均值 （1）真值（true value）：一個物理量在一定條件下的客觀存在，或真實值； （2）平均值：無限多次實驗后，據(jù)“誤差分布定律”——“正負誤差出現(xiàn)的機率相等”的概念，可求得各測試值的平均值。若為偶數(shù)，則它為正中兩數(shù)的平均值；最大優(yōu)點是求法簡單。誤差的大小和方向在多次重復測試中幾乎相同，故增加測量次數(shù)不能減少系統(tǒng)誤差。只能用增加測量次數(shù)的辦法，經(jīng)概率理論處理數(shù)據(jù)后減小。反映分析方法或分析測量系統(tǒng)的偶然誤差和系統(tǒng)誤差的大小，決定著這個分析結果的可靠性； （2）、精密度precision（精確度、精度）：在控制條件下用一個均勻試樣反復試驗，所測得數(shù)據(jù)之間重復的（一致的）程度。分析工作中，可在試樣中加入已知量的標準物質，考核測試方法的精確度和準確度，如用PH