【文章內(nèi)容簡介】 活性炭吸附應(yīng)用于水處理時往往具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，適用于多種污水的優(yōu)點?；钚蕴课匠Ｓ脕硖幚砟承┕I(yè)污水，在有些特殊情況下也用于給水處理。吸附是物質(zhì)在相界面處，濃度自動發(fā)生變化的現(xiàn)象。也就是一種物質(zhì)以原子或分子狀態(tài)附著在另一種物質(zhì)上，固體表面和液體表面一樣處在力場不平衡狀態(tài)下，表面具有過剩的能量，當(dāng)它吸附吸附質(zhì)時，這種不平衡狀態(tài)得以補(bǔ)償，從而降低表面自由焓。因此，固體表面可以自動地吸附能降低其表面自由焓的物質(zhì)。在等溫的條件下，不同量的吸附劑具有不同的吸附量，從而測定出等溫吸附線，通常用弗蘭德利希經(jīng)驗式表示。q——活性炭吸附量，即單位重量吸附劑所吸附的物質(zhì)量（g/g或mg/mg）；X——吸附質(zhì)的質(zhì)量(mg)；m——吸附劑（活性炭）的量（mg）；C——溶液濃度(mg/L)；k、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)。1/n值越小活性炭吸附性能越好，一般認(rèn)為當(dāng)1/n=～，水中欲去除雜質(zhì)易被吸附；1/n2時難于吸附。1/n較小時多采用間歇式操作，1/n較大時最好采用連續(xù)式操作。三、實驗用品，72分光光度計，溫度計；（10mg/L）四、實驗步驟1. 在6個250mL的三角燒瓶中分別投加0、60、80、100mg活性炭；2. 分別用量筒取5OmL含酚水樣加入燒瓶中，測定水溫；3. 將6個燒杯固定在振蕩器上振蕩30分鐘(認(rèn)為已達(dá)到吸附平衡)；4. 分別取燒瓶中的溶液過濾，濾液置于10mL比色管中；(濾紙不要潤濕)5. 分別向比色管中滴加5滴緩沖溶液、3～4滴4氨基安替吡啉溶液、3滴鐵氰化鉀溶液，搖勻，靜止1分鐘顯色。6. 用分光計在510nm處，以蒸餾水做參比液，用1cm比色皿測濾液的吸光度。注意操作要點：1) 各水樣過濾之后，再同時滴加其它藥品；2) 按順序每加一種藥品之后，必須搖勻，再加其它藥品；3) 水樣顯色后，測吸光度時要按由淺至深的順序。4) 附標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：A) 配制0mg/l、2mg/l、4mg/l、6mg/l、8mg/l的標(biāo)準(zhǔn)酚溶液。B) 分別取上述酚標(biāo)準(zhǔn)溶液置于10mL比色管中，分別向比色管中滴加5滴緩沖溶液、3～4滴4氨基安替吡啉溶液、3滴鐵氰化鉀溶液，搖勻，靜止1分鐘顯色。C) 用分光計在510nm處，以蒸餾水做參比液，用1cm比色皿測濾液的吸光度。7. 在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的酚含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線：水樣濃度C2mg/L4mg/L6mg/L8mg/L吸光度A待測實驗：活性炭量0mg20mg40mg60mg80mg10mg吸光度A酚濃度C8. 畫出等溫吸附線，并以弗蘭德利希方程的形式，求出等溫吸附方程。六、數(shù)據(jù)處理m（mg）020406080100C（mg/L）logCx（mg）q（g/g）logqT（℃）1) 各實驗數(shù)據(jù)記錄于上表；2) 繪制q—C對應(yīng)的等溫吸附曲線；3) 將 兩邊取對數(shù)，得 ；記錄在上表。4) 以logq—logC做圖，經(jīng)線性回歸得一直線，求出斜率1/n和截距l(xiāng)ogk；5) 將k和1/n代回原方程，得到溫度T下的弗蘭德利希等溫吸附方程式。logqlogC1/nlogkqC（mg/L）七、思考題1) 評價活性炭對苯酚的吸附能力。2) 吸附等溫線有何實際意義?3) 做等溫吸附線為什么要用粉狀炭？實驗八 廢水可生化性實驗一、實驗?zāi)康摹?)廢水生化處理的機(jī)理及要素:可生化廢水生化處理主要是通過活性污泥微生物的新陳代謝作用實現(xiàn)的?；钚晕勰嘀形⑸锸怯杉?xì)菌、真菌、原生動物、后生動物等組成的生態(tài)系。細(xì)菌是這個生態(tài)系中最主要的組成部分。利用微生物對廢水中有機(jī)、有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附和氧化分解。其過程有物理化學(xué)作用和生物化學(xué)作用。污水中有機(jī)物向活性污泥表面附聚。由于活性污泥為松軟的絮狀體，表面積大，有較強(qiáng)的吸附力，所以活性污泥能對有機(jī)物或有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附，其中可溶性有機(jī)物直接被細(xì)菌所吸附，而不溶性有機(jī)物通過細(xì)菌分泌的酸作用，將其降解為可溶性有機(jī)物后，再被細(xì)菌吸收，吸收到細(xì)菌體內(nèi)的有機(jī)物，在有氧的條件下，將其中一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝，即氧化分解，以獲得合成新細(xì)胞所需要的能量，并最終形成二氧化碳和水等穩(wěn)定物質(zhì)，再通過凝聚沉淀分離，使污水凈化無害。2)生化處理過程中保證微生物生命的基本要素:a)水溫保持20～30℃最為適宜。b)pH值7～9:活性污泥中微生物適宜中性或偏堿性環(huán)境中。c)營養(yǎng)物質(zhì)與活性污泥的結(jié)構(gòu)、處理廢水中的有機(jī)雜質(zhì)等密切相關(guān)。除以生物需氧量BOD表示的碳源外，還需要N、P和其它微量元素。1)本實驗是通過測定活性污泥的呼吸速度來考察乙醛廢水生物處理的可能性。生物對氧的消耗稱之為呼吸，通過連續(xù)測定活性污泥微生物的呼吸，即連續(xù)測定水樣中溶解氧的變化，來研究活性污泥進(jìn)行生化反應(yīng)的可能性。當(dāng)活性污泥處于內(nèi)呼吸階段(微生物取得生命活動的能量，僅僅利用體內(nèi)貯藏的物質(zhì))，呼吸速度是恒定的，即耗氧量相對穩(wěn)定，所以耗氧量與時間成一直線關(guān)系，此直線稱為內(nèi)呼吸線。當(dāng)活性污泥接觸含有有機(jī)物或污水后，由于分解水中的有機(jī)物，其耗氧速度要加快，耗氧量隨時間的變化是一條特征曲線，稱之為生化呼吸曲線。其需氧速度可以用下式表示:(do/dt)D=(do/dt)F+(do/dt)T式中: (do/dt)D 總的需氧速度。(do/dt)F 降解有機(jī)物，合成新細(xì)胞的耗氧速率。(do/to)T微生物內(nèi)源呼吸速率。如果廢水對微生物無抑制作用，則微生物與廢水混合后，立即大量攝取有機(jī)物合成新細(xì)胞，也消耗水中的溶解氧，溶解氧的吸收量與廢水中的有機(jī)物濃度有關(guān)。開始時，間歇生物反應(yīng)器有機(jī)物濃度高，微生物吸收氧的速度較快，隨著有機(jī)物的逐漸被去除，氧吸收速率也逐漸減慢，最后等于內(nèi)呼吸速率，若廢水中某一種或幾種成分對微生物的生長有毒害或抑制作用，微生物降解分解有機(jī)物的速度便會停止或減慢。因此，可以通過測定活性污泥的呼吸速度，用氧吸收的累計值與時間的關(guān)系曲線，呼吸速率與時間的關(guān)系曲線來判斷廢水生物處理可能性的最大允許濃度。實驗所得:a)生化呼吸線在內(nèi)呼吸線之上，該廢水可生化處理。b)生化呼吸線在內(nèi)呼吸線之下，該廢水不可生化處理，廢水對生物有抑制作用。c)生化呼吸線與內(nèi)呼吸線重合，該廢水對生物無抑制作用。三、實驗裝置圖及所需儀器設(shè)備超級恒溫水浴、磁力攪拌器、溶解氧測定儀、秒表、燒杯、錐形瓶,，見圖1。圖1實驗裝置1磁力攪拌器1324四、實驗步驟:從吉化污水處理廠取曝氣池活性污泥曝氣培養(yǎng)。配制廢水:乙醛廢水的來源為吉化電石廠的乙醛廢水。分別取250mL曝氣后的活性污泥于兩個錐形瓶中。(1)甲瓶做內(nèi)呼吸測定，用自來水加滿，在20～30℃的恒溫水浴并用磁力攪拌的條件下，用溶解氧儀測定其中溶解氧的變化值，每隔30s讀數(shù)一次。以時間做橫坐標(biāo)，耗氧量做縱坐標(biāo)做出內(nèi)源呼吸線。(2)乙瓶做生化呼吸線測定，加入10mL待測廢水，再用自來水加滿錐形瓶，在同樣的條件下用溶解氧儀測定，其中溶解氧的變化值，同樣每隔30s讀數(shù)一次。以時間做橫坐標(biāo)，耗氧量做縱坐標(biāo)在同一坐標(biāo)系中做出生化呼吸曲線。(3)比較兩條呼吸線得出可生化性結(jié)論。乙醛廢水的可生化性測定數(shù)據(jù)見表1，呼吸線見圖2。表1廢水可生化性實驗數(shù)據(jù)時間/min內(nèi)源呼吸耗氧速率（累積）mg/l生化呼吸耗氧速率（累積）mg/l時間/min內(nèi)源呼吸耗氧速率（累積）mg/l生化呼吸耗氧速率（累積）mg/lt/minDO/mg內(nèi)源呼吸線生化呼吸線（可生化）生化呼吸線（不可生化）0圖2 廢水可生化曲線由圖1可以看出，乙醛廢水的生化呼吸曲線在污泥的內(nèi)源呼吸線之上，也就是說該廢水可以用生化方法來進(jìn)行處理，得到比較好的效果，即該廢水為可生化廢水。六、討論。實驗九 SBR法計算機(jī)自動控制系統(tǒng)一、試驗?zāi)康?通過試驗認(rèn)識SBR法計算機(jī)自動控制系統(tǒng)的構(gòu)造及運(yùn)行過程加深對SBR法的工藝特征的認(rèn)識。二、試驗原理 SBR法是序列式間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，他又可稱為序批式活性污泥處理系統(tǒng)。SBR法是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥處理技術(shù)，可以說SBR法是一種既年輕又古老的水處理工藝，這是因為早在1914年英國人Alden與Lookett等發(fā)明了活性污泥生物處理法時，在運(yùn)行上就是采用間歇的運(yùn)行方式，但是在當(dāng)時的情況下，由于曝氣器和自控設(shè)備的限制，以及一些在認(rèn)識上的問題等給運(yùn)行操作帶來了諸多不便，因此，就將間歇的運(yùn)行方式改為連續(xù)的運(yùn)行方式。而在20世紀(jì)80年代以后，由于自動化控制、計算機(jī)等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及一些在污泥處理領(lǐng)域的日益普及和應(yīng)用（例如，電池閥、氣動閥、溶解氧傳感器 、水位傳感器等），使得活性污泥法中各項主要指標(biāo)，如溶解氧（DO）、PH值、電導(dǎo)率、氧化還原電位（ORP）等 ,都能通過自動檢測儀表做到自控操作，這樣就為活性污泥法的間歇運(yùn)行創(chuàng)造了條件。1979年美國人R。L。Irbine等又重新提出了間歇進(jìn)水、間歇出水的活性污泥處理工藝，即SBR法，這一觀點很快得到了認(rèn)同與重視，并在美澳得到較廣泛的應(yīng)用。SBR法與傳統(tǒng)活性污泥法的最大區(qū)別是：以時間分割的操作方式代替了傳統(tǒng)的空間分割的操作方式；以非穩(wěn)態(tài)的生化反應(yīng)代替了傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)；以靜止的理論沉淀方式代替了傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀方式。SBR技術(shù)的核心就是SBR反應(yīng)器（池），該池將調(diào)節(jié)、均化、初沉、生物降解、二沉等多重功能集于一池，通常情況下，它主要由反應(yīng)池、配水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)，以及自控系統(tǒng)所組成。SBR工藝在運(yùn)行上的主要特征是順序、間歇式的周期運(yùn)行，其一個周期的運(yùn)行通?？煞譃橐韵挛鍌€階段。（1）進(jìn)水階段：將待處理污水注入反應(yīng)池，注滿后再進(jìn)行反應(yīng)。此時的反應(yīng)池就起到了調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)均化的作用。另外，在注水的過程中，也可以配合其它操作，如曝氣、攪拌等以達(dá)到某種效果。（2）反應(yīng)降解階段：污水達(dá)到反應(yīng)器設(shè)計水位后，便進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)不同的處理目的，可采取不同的操作,如預(yù)降解水中的有機(jī)物（去除BOD）要進(jìn)行硝化、吸收磷就以曝氣為主要操作方式；若欲進(jìn)行反硝化反應(yīng)，則應(yīng)進(jìn)行慢速攪拌。（3）沉淀澄清階段：以理性靜態(tài)的沉淀方式使泥水進(jìn)行分離。由于是在靜水條件下進(jìn)行沉淀，因而能夠達(dá)到良好的沉淀澄清及污泥濃縮效果。（4）排放處理水階段：經(jīng)沉淀澄清后，將上清液作為處理水排放直至設(shè)計最低水位，有時在此階段在排水后可排放部分剩余污泥。（5）待進(jìn)水階段：此時反應(yīng)器內(nèi)殘存高濃度活性污泥混合液。整個運(yùn)行過程如圖I所示。在工藝方面SBR法具有以下特點：（1）生化反應(yīng)推動力大，反應(yīng)效率高，池內(nèi)可處于好氧、厭氧交替狀態(tài)，凈化效果好。（2）運(yùn)行穩(wěn)定，污水在理想狀態(tài)下沉淀，沉淀效率高，排出水水質(zhì)好。（3）耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，池內(nèi)滯流的處理水對污水有稀釋、緩沖的作用，可以有效抵抗水量和有機(jī)物的沖擊。（4）運(yùn)行靈活，工序的操作可根據(jù)水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)整。（5）構(gòu)造簡單，便于操作及維護(hù)管理。（6）控制反應(yīng)池中的 DO，BOD5，可有效控制活性污泥膨脹。（7）適當(dāng)控制運(yùn)行方式可實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧的交替，使其具有了較好的脫氮、脫磷效果。（8）工藝流程簡單，造價低，無需設(shè)二沉池及污泥回流系統(tǒng)，初沉池和調(diào)節(jié)池通常也可省略，占地面積小。三、實驗設(shè)備及儀器（1） SBR法計算機(jī)控制系統(tǒng)（2） 水泵；（3） 水箱；（4） 空壓機(jī)。四、實驗操作步驟 （1）、由計算機(jī)控制，打開水泵將原水送入反應(yīng)器，至設(shè)計水位（水位可以由水位繼電器來控制）。 （2）、關(guān)閉水泵打開氣閥，空壓機(jī)開始曝氣（根據(jù)目的不同，也可設(shè)定計算機(jī)程序在進(jìn)水的同時也進(jìn)行曝氣等操作），曝氣時間根據(jù)需要在計算機(jī)程序上設(shè)定。 （3）、經(jīng)過設(shè)定的曝氣時間后，計算機(jī)給出指令，停止曝氣，關(guān)閉氣閥，使反應(yīng)器內(nèi)混合夜靜沉，靜沉的時間通過計算機(jī)程序來設(shè)定。 （4）、經(jīng)過設(shè)定的靜沉?xí)r間后，計算機(jī)指令打開閥Ⅰ,使排水管中充滿上清夜，并使?jié)魃细〉揭姑嫔希缓笾噶铌P(guān)閉閥Ⅰ后打開閥Ⅱ，排出上清夜。 （5）、計算機(jī)指令關(guān)閉閥Ⅱ。五、思考題 （1）、簡述SBR法與活性污泥法的區(qū)別與聯(lián)系。 （2）、簡述SBR法污泥運(yùn)行過程。 （3）、簡述SBR法在工藝上的特點。 （4）、簡述潷水器的作用。實驗十 污泥比阻試驗一、實驗?zāi)康模骸　∈菧y定污泥的比阻值，研究污泥的脫水性能，判定各種類型PAM改善污泥脫水性能的優(yōu)劣，并確定最佳的污泥調(diào)配絮凝劑及其投量。 二、試驗原理　　污泥比阻時表示污泥過濾特性的綜合性指標(biāo)，它的物理意義是：單位質(zhì)量的污泥在一定壓力下過濾時在單位過濾面積上的阻力。求此值的作用是比較不同的污泥（或同一種污泥加入不同量的混凝劑后）的過濾性能。 污泥比阻愈大，過濾性越差。　　過濾時濾液體積V（mL）與推動力p（過濾時的壓強(qiáng)，g/cm2 ）,過濾面積F（cm2）,過濾時間t（s）成正比；而與過濾阻力R（cms2/mL）, 濾液黏度μ[g/(cm?s)]成正比