水污染控制工程实验指导书环境工程教研室实验一活性污泥形态及生物相的观察一、实验目的1、通过显微镜直接观察活性污泥菌胶团和原生动物，掌握用形态学的方法来判别菌胶团的形态、结构，并据此判别污泥的形态；2、掌握识别原生动物的种属以及用原生动物来间接评定活性污泥质量和污水处理效果的方法。

二、实验原理在活性污泥法中起主要作用的是由各种微生物组成混合体——菌胶团，细菌是菌胶团的主体，活性污泥的净化能力和菌胶团的组成和结构密切相关。

活性污泥菌胶团的微生物中除细菌外，还有真菌、原生动物和后生动物等多种微生物群体，当运行条件和环境因素发生变化时，原生动物种类和形态亦随之变化。

若游泳型或固着型的纤毛类大量出现时，说明处理系统运行正常。

因此，原生动物在某种意义上可以用来指示活性污泥系统的运行状况和处理效果。

通过菌胶团的形状、颜色、密度以及有无丝状菌存在还可以判断有无污泥膨胀的倾向等。

因此用显微镜观察菌胶团是监测处理系统运行的一项重要手段。

三、实验步骤1、调试显微镜。

2、取活性污泥法曝气池混合液一小滴，放在洁净的载玻片中央(如混合液中污泥较少，可待其沉淀后．取沉淀的活性污泥一小滴放在载玻片上；如混合液中污泥较多．则应稀释后进行观察)。

3、盖上盖玻片，即制成活性污泥压片标本。

在加盖玻片时，要先使盖玻片的一边接触水滴，然后轻轻放下，否则会形成气泡、影响观察。

4、把载玻片放在显微镜的载物台上，将标本放在圆孔正中央，转动调节器，对准焦距，进行观察。

5、观察生物相全貌，注意污泥絮粒的大小、结构的松紧程度、菌胶团和丝状菌必立即生长情况，并加以记录和必要的描述，观察微型动物的种类、活动状况。

进一步观察微型动物的结构特征。

如纤毛虫的运动情况、菌胶团细菌的胶原薄厚及色泽、丝状菌菌丝的生长情况等，画出所见原生动物和菌胶团等微生物形态草图。

四、实验结果与分析1、记录观察所取污泥的形状、结构、有无丝状菌、原生动物的情况。

2、分析环境因素对污泥形态及生物相的影响。

实验二活性污泥性能参数的测定一、实验目的1、掌握表征活性污泥性能的指标——污泥浓度MLSS、污泥沉降比SV和污泥体积指数SVI的测定和计算方法。

2、明确污泥浓度、污泥沉降比和污泥体积指数三者之间的关系以及它们对活性污泥处理系统的设计和运行控制的重要意义。

3、加深对活性污泥的絮凝及沉淀特点和规律的认识。

二、实验原理混合液悬浮固体浓度MLSS指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也称为污泥浓度，工程上往往以它作为评价活性污泥量的指标。

污泥沉降比是指曝气池混合液在100mL的量筒中静置沉淀30min后，污泥体积和混合液的体积之比值（%）。

污泥体积指数指曝气池混合液经30min静置沉淀后，1g干污泥所占的容积（mL/g）。

污泥沉降比是评价活性污泥的重要指标之一，在一定程度上反映了活性污泥的沉降性能。

当污泥浓度变化不大时，用污泥沉降比克快速反应出活性污泥的沉降性能以及污泥膨胀等异常情况。

当处理系统水质、水量发生变化或受到有毒物质的冲击影响或环境因素发生变化时，曝气池中的混合液浓度或污泥指数都可能发生较大的变化，单纯用污泥沉降比作为沉降性能的评价指标很不充分，因为污泥沉降比中并不包括污泥浓度的因素。

这时常采用污泥体积指数来判断系统的运行情况。

简单的说，污泥体积指数是经30min沉淀后的污泥密度的倒数，因此它能客观的评价污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及时反映出是否有污泥膨胀的倾向或已发生污泥膨胀。

SVI越低，沉降性能越好。

三、实验步骤根据所学知识以及对污泥浓度、污泥沉降比和污泥体积指数概念的理解，自行设计实验步骤。

四、实验结果与分析1、污泥浓度MLSS= 污泥沉降比SV= 污泥体积指数SVI=2、通过所得到的污泥沉降比和污泥指数，评价该活性污泥法处理系统中活性污泥的沉降性能，是否有污泥膨胀的倾向或已经发生膨胀。

实验三多阶完全混合曝气污水处理模拟实验一、实验目的通过操纵多功能多阶完全混合曝气微型污水处理系统，透彻了解活性污泥法水处理的具体工艺及原理，并通过对处理过程中溶解氧的测定，评价曝气设备的充氧能力。

二、实验原理普通活性污泥法处理工艺流程：曝气处理过程是普通活性污泥法的核心，是通过空气、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行物质代谢。

本实验的曝气过程是通过多阶完全混合曝气微型污水处理系统完成的。

三、实验仪器KL-1型微型表曝机（单机共8台）组成的污水处理系统快速DO测定仪移液管烧杯（200ml，4只）四、方法及步骤1、启动微型污水处理系统，调节系统至稳定工作状态。

2、系统稳定运行30min后测定各模型曝气池内的溶解氧，此后每隔1min测定一次，共测十次，并记录测定结果。

五、注意事项1、因此实验系统电线较多，操作时注意安全。

2、溶解氧的测定点（或取样点）应在距池面20cm处。

六、实验结果1、绘制普通活性污泥法工艺流程图。

2、数据记录实验四混凝剂筛选实验一、实验目的1、观察混凝现象，加深对混凝理论的理解。

2、筛选最佳混凝剂，并确定该混凝剂的最佳投加量。

二、实验原理就混凝而言有以下四种机理：（1）双电层压缩机理胶粒双电层的构造表明其表面反离子浓度最大，距离胶粒表面越远，反离子浓度越低，最终与溶液浓度相等。

当向溶液中投加混凝剂，增加水中反离子，使胶粒扩散层压缩，ξ电位随之降低，斥势能也下降。

混凝剂投加量增加，ξ电位降到零，胶粒间斥能消失。

此点称为“等电点”，胶体易发生凝聚沉淀。

（2）吸附电中和机理吸附电中和作用是指胶粒表面对异号离子有强烈的吸附作用。

由于这种作用中和了胶粒部分电荷，降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因此容易与其它颗粒接近而相互吸附失去稳定性。

但与此相反异号离子投加量过大，会使原来带负电荷胶粒变为带正电荷的胶粒，胶粒间会出现斥力和ξ电位增加，此时便发生再稳现象。

（3）吸附架桥机理吸附架桥作用是离子物质与胶粒的吸附与桥联，也可说成两个同号胶粒，中间由一个异号小胶粒电性相吸而连接在一起。

高分子絮凝剂具有线性结构，它们带有能与胶粒表面某些部位起化学变化的化学基团。

当二者相互接触时，基团能与胶粒表面发生特殊反应而吸附；高聚物的其他部分则伸展溶液中，可以和另一个胶粒发生吸附，这样高分子聚合物就起到架桥作用，使絮体长大脱稳。

若高分子混凝剂量过大，相应的胶粒少，上述高聚物的伸展部分粘连不上第二个胶粒，则时间过长就会被原胶粒吸附在其他部位上，这个高聚合物失去架桥功能，使胶粒处于稳定状态。

此时，胶粒产生了再稳现象。

（4）沉析物网捕机理]当金属盐类（铁或铝盐）、金属氢氧化物与石灰作混凝剂时，经水解后形成大量的氢氧化物固体从水中析出、下沉，它们可以网捕卷带水中胶粒形成絮状物。

这种作用基本是一种机械作用，混凝剂投加量与被除去的胶体杂质量成反比，即胶粒越少，投加混凝剂越多，反之则少。

混凝剂用量太大和太小，絮凝性能均不好。

这是因为混凝剂用量太小，起不到电中和和吸附架桥作用，也就不能有效降低ξ电位。

隨着用量的增大，胶粒表面对异号离子的吸附作用增强，这种作用中和了胶粒部分电荷，降低其静电斥力，ξ电位也隨之减小，因而容易与其它颗粒接近而相互吸附而脱稳。

混凝剂用量太大，会使原来带负电荷的胶粒变为带正电荷，胶粒间会出现斥力和ξ电位增加，发生再稳，致使混凝效果反而变差。

三、实验试剂与仪器①六联搅拌器（1台）。

②分光光度仪（1台）。

③烧杯（500ml，6只）。

④移液管（1ml、2ml、5ml、10ml各3只）。

⑤硫酸铝Al3(SO4)2·18H2O(10g/L)。

⑥三氯化铁FeCl3·6H2O（10g/L）。

⑦聚丙烯酰胺（1g/L）。

⑧注射针筒（50ml）。

四、实验方法及步骤（1）最佳混凝剂的确定①用3只500ml的烧杯，分别取200ml原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。

②分别向3只烧杯中加入硫酸铝、三氯化铁和聚丙烯酰胺，并每次投加量为5ml，同时进行搅拌（转速150r/min）,直到其中一个试样出现矾花，这时记录下每个试样中混凝剂的用量。

③停止搅拌，静置10min.④用注射针筒取上层清液，用分光光度仪测出透光率并记录数据。

⑤根据测得的透光率确定最佳混凝剂。

（2）确定混凝剂的最佳用量①用6只500ml烧杯分别取200ml原水，将装有水样的烧杯置于搅拌器上。

②采用（1）中选定的混凝剂，按不同的投量（0.5ml、1ml、1.5ml、2ml、2.5ml、3ml）分别加到6只装有原水样的烧杯中。

③启动搅拌器，快速搅拌0.5min(300r/min),中速搅拌3min(150r/min)，慢速搅拌5min(70r/min)。

④停止搅拌，静置10min。

用注射针筒公元前50ml上清液，测定透光率，并记录数据。

五、实验数据记录表1 三种混凝剂透光率测定数据记录表表2 某种混凝剂用量的最佳选择数据记录表六、实验结果与分析实验五离子交换水处理实验一、实验目的利用离子交换树脂对水中有害离子的交换作用，达到净化或浓缩回收的目的。

离子交换树脂具有吸附量大、吸附速度快及价格便宜等优点，已广泛应用于废水处理、金属离子的回收以及水软化等领域。

二、实验原理水中某些物质溶于水时呈离子化，形成数目相等电荷相反的阴、阳离子，树脂结构中能自由移动的离子与溶液中的同号离子通过离子扩散发生离子交换，从而实现对目标离子的去除。

对强酸型阳树脂：R-H+＋Na+——→R-Na+＋H+对强碱型阴树脂：R+OH-＋Cl-——→R+ Cl-＋OH-离子交换树脂处理含铬废水的机理是利用交换剂的阴（阳）离子交换基团，与含铬废水中以Cr2O72-及CrO42-或Cr3＋形式存在的阴、阳离子交换，达到对废水中铬的净化或回收。

含铬废水在不同pH条件下铬离子的存在状态：当pH < 4 时，废水中六价铬主要以Cr2O72- 形式存在；当7 > pH > 4时,废水中六价铬以Cr2O72-和CrO42-形式存在；当pH > 7时，废水中六价铬主要以CrO42-形式存在。

三、实验器材强碱型阴离子交换树脂（201×7）或强酸型阳离子交换树脂（001×7）；玻璃交换柱；250ml锥形瓶；50ml比色管；烧杯若干。

四、实验内容使用阴（阳）离子交换树脂净化含重金属（铬）废水——设计、安装、运行交换柱系统，测试样品铬离子浓度，计算净化系数，评价处理结果。

五、主要实验步骤①取实际废液或根据实验要求配制废液，确定废液体积和有害离子浓度（500～2500mg/L），调节pH值。

②树脂预处理（预先进行）、装柱、实验系统安装（单柱实验流程）。

③完成实验运行，控制废水流量5～10倍床体积/小时（BV/h），记录参数，包括交换柱尺寸、树脂装填高度、运行时间、累积流量、出水pH值、取样情况等，观察实验现象。