混凝沉淀实验
一．实验目的
１．观察混凝现象，从而加深对
混凝理论的理解。
２．了解混凝剂的筛选方法。
３．选择和确定最佳的混凝工艺
条件。
二．实验原理
Al3++6H2O ?[Al(H2O)6]3+
[Al(H2O)6]3+? [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+
[Al(OH)(H2O)5]2+ ? [Al(OH)2(H2O)4]+ + H+
[Al(OH)2(H2O)4]+ ? Al(OH)3 + 3H2O + H+
Al(OH)3 沉淀对
胶粒进行网捕
整个过程经历三个阶段：混合，絮凝和沉淀
１．混合 胶体脱稳
混合时间Ｔ,10~30s，最多不超过２ min
速度梯度Ｇ,500~1000s-1
２．絮凝 生成矾花
保证足够的絮凝时间
Ｇ,10~75s-1
３．沉淀 矾花与水分离
停止搅拌，静置
三、实验仪器及试剂
? 1,仪器
? （ 1） 1000ml量筒 2个
? （ 2） 200ml烧杯 6个
? （ 3） 10ml移液管 5个
? （ 4） 光电式浊度仪
? （ 5） 可编程六联电动搅拌器
? （ 6） pH计
? 2,试剂
? （ 1） 硫酸铝 Al2（ SO4） 3·18H2O,10g/L
? （ 2） 三氯化铁 FeCl3·6H2O,10g/L
? （ 3） 盐酸 HCl,10%
? （ 4） 氢氧化钠 NaOH,10%
掌握可编程六联电动搅拌器的使用方法
掌握浊度仪的使用方法
四．实验步骤
1．确定最佳投药量
（１）用量筒量取 6个水样于 6个 1000mL混凝杯中，
并测定原水的浊度,pH值及水温
（２）依次向六个加药杯中加入 Al2(SO4)3 溶液 1、
2,4,8,10,12mL
（３）按表１设置程序 (见实验指导书）
（４）搅拌过程中，观察并记录“矾花”形成的过
程，“矾花”外观、大小、密实程度等
（５）搅拌过程完成后，停机，静沉
10min，观察并记录“矾花沉淀的过
程
（６）静沉结束后，分别取出 100mL上
清液，并分别用浊度仪测
出剩余浊度
（７）绘制剩余浊度 ---投药量曲线
（８）根据同样的方法确定 FeCl3的最
佳投药量
表 1 最佳投加量实验记录表
原水浊度 原水温度 原水 pH 混凝剂 Al2(SO4)3
水样编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
混凝剂投
加量 １ ２ ４ ８ １０ １２
矾化形成
时间
水样剩余
浊度
最佳混凝剂投加量
浊度
混凝剂投加量
2．确定最佳 pH值范围
（１）另取 5个 1000 mL水样，向水样中加酸或碱调节 pH值，依
次为 4mL,2mL(10%HCl),0mL,2mL,4mL(10%NaOH)快速搅
30s (500转 /分 )，用 pH计测 pH值。
（２）按前面确定的最佳投药量加 Al2(SO4)3分别于５个加药杯
重复 2(3)～ (6),绘制剩余浊度 ---pH值曲线，确定最佳 pH
范围。
表 2 最佳 pH值实验记录表
原水浊度 原水温度 混凝剂 混凝剂投加量
水样编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
HCl投加量 ４ ２
NaOH投
加量 ２ ４
水样 pH值
矾花形成
时间
剩余浊度
最佳 pH范围
浊度
pH
五,注意事项
1,整个实验采用同一水样，取水样时搅
拌均匀，一次量取
2,2,要充分冲洗加药杯，以免药剂沾
在加药杯上太多，影响投药量的精确
度
3,取上清液时，要在相同的条件下取。
六．思考题
１．简述影响混凝效果的几个主要因素。
２．为什么投药量大时，混凝效果不一
定好?
3,希望今后通过课外阅读和参观了解
工业实际混凝沉淀装置的运行情况。
污水好氧生物处理实验
实验目的
?1,熟悉活性污泥法的基本流程；
?2,加深对污水好氧生物处理和活性污泥法
原理的理解；
?3、掌握利用氧化沟系统处理生活污水的实
验方法。
污水好氧生物处理原理示意图
内源呼吸产物 + 能量
(CO2,H2O,NH3,SO42-… )
污水中的可
降解有机物
新细胞物质
（ C5H7NO2）
代谢产物
(CO2,H2O,NH3,SO42-… )
(1/3) 分解代谢
(2/3) 合成代谢
+ 好氧微生物
O2 ＋ 能量
净增细胞物质
内源呼吸
～ 80%
～ 20% 内源呼吸残留物
O2
无机代谢产物
少量能量
剩余污泥
活性污泥法原理
?活性污泥法就是利用悬浮在水中的活性污泥，
在微生物生长有利的环境下和污水充分接触，
对废水中的有机物、营养元素 (N,P)和某些
无机毒物产生吸附、氧化分解而使废水得到
净化的方法。
高碑店污水处理厂的工艺流程图
活性污泥法的作用过程
?1、吸附阶段
?主要是废水中的污染物由于活性污泥的吸附作用被转移到活
性污泥中从而被去除，这一阶段时间很短，一般 10-45min即可
完成。
?2、氧化阶段
?在有氧的条件下，微生物将前一阶段所吸附的污染物氧化分
解以获得能量或合成细胞质。从水处理的角度看，无论氧化分
解还是合成都能从水中去除污染物，这一阶段进行缓慢，一般
需 4-6hr。
?3、絮凝沉淀阶段
?氧化阶段合成的菌体、有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉
淀从水中分离出来，使水净化，这一阶段在二沉池中进行。
实验内容
?测定
?污泥浓度 (MLSS)、污泥沉降比 (SV)、进水
流量 (Qinf)、回流污泥流量 (QR)、反应器有
效容积 (V)
?计算
?污泥体积指数 (SVI)、水力停留时间 (HRT)、
污泥回流比 ( R)
实验内容
?1、污泥浓度
也称混合液悬浮固体 (MLSS)，是指曝气池中 1L活性污
泥混合液中悬浮物的重量，单位 mg/L或 g/L。污泥浓度从表
观上反映了活性污泥数量的多少。
氧化沟系统的 MLSS一般控制在 2000-6000mg/L。
实验仪器：恒温鼓风干燥箱、真空抽滤系统、量杯、
取样烧杯、镊子、干燥器、万分之一电子天平。
实验设备
真空抽滤系统
真空泵 缓冲瓶
抽滤瓶
实验内容
? 1、污泥浓度
预热电子天平 滤纸烘干、冷却 滤纸称重
M纸
抽滤 取样 铺滤纸
实验内容
? 1、污泥浓度
预热电子天平 滤纸烘干、冷却 滤纸称重
100mL
抽滤 取样 铺滤纸
实验内容
? 1、污泥浓度
预热电子天平 滤纸烘干、冷却 滤纸称重
样品烘干 样品冷却 样品称重
103-105℃
2h
M纸 +SS
实验内容
? 1、污泥浓度
? 结果表达
100
10001000)M-(MM L S S ( m g /L ) SS ??? ? 纸纸
实验内容
?2,污泥沉降比 （ SV）
SV是指 1L曝气池混合液静止沉降 30min后, 沉淀
污泥占混合液的百分比 。 它反映污泥沉降性能和浓
缩性能 。 实验仪器：沉淀锥, 表 。
30min
V(mL)
实验内容
? 2、污泥沉降比（ SV）
? 结果表达
%100)(1000 )( ?? mLmLVSV
实验内容
?3,进水流量 (Qinf)、回流污泥流量 (QR)
曝气池进水流量, 污泥回流流量会直接影响到生物
处理装置的运行效果 。 实验仪器：秒表, 烧杯, 量筒
20S-1min
实验内容
?4,反应器有效容积 V
反应器有效容积是指混合液 （ 活性污泥和污水 ）
在反应器中所占的体积 。 实验仪器：卷尺
question
指标计算
?1,污泥体积指数 SVI
SVI系指曝气池中的活性污泥混合液经 30min沉降后, 1g
干污泥在湿时所占的污泥层体积,单位 mL/g。
M L SS
SVSV I 10??
SVI值是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数。一般
认为 SVI=50～ 150mL/g时，污泥沉降良好； SVI大于 200mL/g时，
污泥膨胀，沉降性能差； SVI小于 50mL/g时，污泥中无机物
多，活性差。
SVI的意义?
指标计算
?2、水力停留时间
污水在曝气池内的水力停留时间一般用 HRT表
示。 HRT与入流污水量及池容的大小有关系。
RQQ
VH RT
??
Q
VHRT ?
氧化沟的水力停留时间可取 20,24,36、
48h，根据对出水水质的要求而定。
名义停留时间
实际停留时间
指标计算
?3、回流比
回流比是回流污泥量与入流污水量之比,
常用 R表示,
%1 0 0
i n f
?? QQR R
氧化沟的回流比 R一般为 50-150%。
实验总结
Applications of membrane processes
and production of membrane
膜技术应用及膜制造
6 Membranes in water treatment
? What is a membrane?
? Applications of membranes
? Foodprocessing
? Medical (dialyses,breathing)
? Water treatment (drinking water,Membrane
Bioreactor)
? Industrial production (gas separation,extraction,
pervaporation)
? Basic principles,nomenclature or how do we call what?
? Units (Cp,Retention,Flux,MTC,TMP,Osmotic pressure,
Recovery)
? Driving force
? Filtration spectrum
? Production of membranes
? Membrane types
? Module configurations (flt plate,tube,fibre,capillary,spiral
wound)
? Proces configurations (cross flow,dead end,semi dead
end)
? Membrane applications
? Foodprocessing
Beer,dairy,juice,yeast
? Medical (dialyses,breathing)
? Water treatment (drinking water,Membrane Bioreactor)
? Industrial production (gas separation,extraction,
pervaporation)
? Fouling
? Membrane bioreactors
? Some applications of membranes in water treatment
6 membranes
Nomenclature
? Feed
? Concentrate
? Brine
? Permeate
? Trans Membrane Pressure
? Surface
? Structure
? Fouling
Categories of Membrane
Processes
Pressure Driven Processes
- Reverse Osmosis,Nanofiltration
Ultrafiltration,Microfiltration
Other Processes
-Dialysis,Electrodialysis
Driving force is
concentration difference
Driving force is electric
potential difference
membrane
Feed
Product water =
permeate
Concentrate =
Retentate =Brine
Pressure driven Membrane filtration
membrane
? microfiltration
? ultrafiltration
? nanofiltration
? reverse osmosis
Decrease of pore size /
increase of pumping pressure
Particle size and Separation size
1 m m 0, 1 m m 1 0 n m 1 n m
Bacteria
Virus
Nutrient
Sand
Silt
Clay
Question, Please give appropriate sizes of …,
Particle size and Separation size
1 m m 0, 1 m m 1 0 n m 1 n m
N u t r i e n t s
N a t u r a l O r g a n i c M a t t e r s
V i r u s e s
B a c t e r i a P r o t e i n s
I o n s
P e s t i c i d e s,E n d o c r i n e d i s r u p t i n g c h e m i c a l s
C l a y,S i l t
O r g a n i c d e b r i s
Please give appropriate separation sizes of …
Reverse Osmosis,Nanofiltration,
Ultrafiltration,Microfiltration,Filter Papers
Solute size and Separation size
1 m m 0, 1 m m 1 0 n m 1 n m
N u t r i e n t s
N a t u r a l O r g a n i c M a t t e r s
V i r u s e s
B a c t e r i a P r o t e i n s
I o n s
R e v e r s e O s m o s i s ( R O )
N a n o f i l t r a t i o n ( N F )
U l t r a f i l t r a t i o n ( U F )
M ic r o f i l t r a t i o n ( M F )
P e s t i c i d e s,E n d o c r i n e d i s r u p t i n g c h e m i c a l s
C l a y,S i l t
O r g a n i c d e b r i s
E le c t r o d i a l y s i s ( E D )
Particle size versus P (bar)
Particle size in m,
Ap
pl
ied
pr
essu
re
Cut off graph
“Production” of a membrane filter
Q-permeate = Jv x A
Permeate flowrate Q = m3/h
Flux Jv = m3/m2,h
Area A = m2
Permeability of a membrane
Ap = Jv / Δ P
Ap = permeability in m3 / m2.h.Pa
Jv = Flux in m3 / m2.h
Δ P = Trans Membrane Pressure =
Pfeed – Ppermeate (in Pascal)
Calculation Membrane surface
A single tubular membrane has a diameter of
6 mm,
The length of the module = 3,65 meter,
In one module there are 55 membranes
together,
What is the total membrane surface area in this
module?
Answer,
? Area of 1 membrane = 2 π r x l
? 2 π r x l = 2 π 0,003 x 3,65 = 0,069 m2
? Total area = 55 x 0,069 = 3,78 m2
2r=D=6mm
L = 3,65 m
Example calculation Flux (Jv) and
Permeability (Ap)
? A UF membrane with 12 tubes of ? 5 mm
and a length of 6 m,give a permeate flow
of 325 litres/hour at a pressure of 3,5 bar,
? What is the Flux?
? What is the Permeability?
Answer,
The total applied membrane area (A)
= 12 x 6m x 2,л,0,0025 m = 1,131 m2
Flux
Jv = 325 litres/1,131, H = 287,36 l/m2.h
Permeabilty
Ap = Jv/ΔP = 287,36 / 3,5 = 82,1 l/m2.h.bar
Example Trans Membrane Pressure,
? The inlet pressure in the membrane is 3,6
bar,The outlet pressure = 3,3 bar,
? The permeate outlet has a pressure 0,3
bar,
? What is the TMP over this membrane
module?
2r=D=6mm
L = 3,65 m
P in P out
Feed flow
Answer,
? TMP = Pfeed – Ppermeate
? P feed = ( Pin + Pout ) / 2
? TMP = (3,6 + 3,3) /2 - 0,3 =
3,15
bar
Some other aspects,
? Recovery S (some times called Yield)
? Retention R
? Selectivity β
? Rejection
? Salt Passage (in NF & RO applications)
? Cut off
? Membrane Transfer Coefficient
Recovery (S)
S = Qpermeate / Q feed
Example 1 of Recovery (S) of
membrane process
Q feed = 12,5 m3/h
Q retentate = Q concetrate = 4,5 m3/h
? What is the overall recovery?
Q permeate = 12,5 – 4,5 = 8 m3/h
Recovery = 8 / 12,5 x 100 %
= 64 %
Example 2 of Recovery (S) of
membrane process with backwash
? Qp =8 m3/h Qf = 8,2 m3/h
? Permeate production time = 20 minutes
? After every 20 minutes production there is a 30
seconds backwash with a flow of 24 m3/h,The
Feed flow is going on then and is not affected by
the backwash,
? What is the overall recovery?
Recovery = (20,5 x 8) – (0,5 x 24) x 100%= 99,4 %
20,5 x 8
Retention
R = Cr – Cp = 1 - Cp
Cr Cr
Selectivity
β = Cr / Cp
Retention / Selectivity example
? The raw feed water of a UF membrane
has a TS concentration of 25 mg/l
? The permeate has a TS concentration of
2,8 mg/l,
? The recovery is 80 %
-What is the TS retention?
-What is the selectivity of TS for this
membrane?
25 mg/l
2,8 mg/l
mg/l
Cf =25 mg/l
Cp =2,8 mg/l
Cr =? mg/l
Mass balance,
Recovery S = 80% so Qp = 80 % of Q feed
100, 25 mg/l = 80, 2,8 mg/l + 20,? mg/l
Cr = (2500 – 224) / 20 = 113,8 mg/l
Retention Answer,
? Total Solids Rentention R =
R = (Cr – Cp) / Cr
= (113,8 - 2,8) / 113,8 x 100%
= 97,5 %
Selectivity β for Total Solids
β = Cr / Cp = 113,8 / 2,8
= 40,6 %
If retention R = 0 % then β = 1
If R = 100 % then β = ∞
Flux Jv is depending on,
- Trans Membrane Pressure
- Temperature ≈ Viscosity
- Resistant of the membrane
(including fouling)
- Structure
- Concentration Polarisation
Relation Temp & Flux
The dynamic viscosity η = 497.10-3
(T + 42,5)1,5
T = temperature of the permeate (Celcius)
Η = dynamic viscosity in Pa.s
Pa.s = N,s/m2 = 10 Poise;
1 centipoise (cP) = 0,001 Pa.s
Temperature higher = flux higher
Dynamic viscosity of water at 25 degrees C
=
0,896 cP
Resistance Model in a membrane
I = E
R1+R2+R3
E
R1
R2
R3
I
Rm
Rc
Rg R
p
Jv
Jv = DP
m(Rc+Rg+Rp +Rm)
Separation of resistance factors to
Cake,Gel,Plugging,Membrane,
Model on flow in membrane pores
Jv = Ak, DP, dp
32, m, Dz
2
Jv,
Ak,
DP,
dp,
m,
Dz,
Volume Flux
Pore Open Ratio
Applied Pressure
Pore Diameter
Viscosity
Membrane Thickness
Concentration Polarisation
Flux
Concentration Profile
Cb
Cm
Difference in concentration
between Cb and Cm is called
concentration polarization
Cm
Cb
Jv=k,ln( )
k,Mass transfer coefficient
feed
Normal Osmose
Higher concentration Lower concentration
semi-permeabele
membraan
Water transport
Reversed Osmose
Force
Semi-permeabele
membrane
Higher
concentration
Lower
concentration Water transport
Production in (NF/RO) membranes
? ????? ΔPA J F l u x w a t e r
f e e d
p e r m e a t ef e e d
C
CCR e t e n t i o n ??
A = permeability in litres / m2 / bar
Flux Jw in liters / m2,hour
Rejection by NF/RO membranes
Salt
Retention
[%]
0
20
40
60
80
100
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 0 10 20 30
Water
Flux
(L/m2h)
Feed pressure (bar) Feed pressure (bar)
Water
Salt Salt Flux
(kg/m2h)
Osmotic pressure
Osmotic pressure
DH =
29 bar =
290 meter
water column
water
membrane
river water seawater river water seawater
( b a r )24.MWcMW RTc.π ??
Question,
What is Л the Osmotic Pressure of Seawater?
[NaCl] in seawater = 35 gram/liter ?
35 g / 58,5 mol NaCl = 0,6 mol/l ?
0,6 mol Na + 0,6 mol Cl = 1,2 mol
Л = 1,2 x 24 bar = 29 bar !!!
Reverse osmosis in a continuous
process
Sea
water
Production of a membrane
?Basis is an organic polymer
(PAN,PES,CA,PVDF),
The polymer determines the chemical
resistance,fouling behavior,etc,
?Casting solution is prepared by mixing
this polymer with an organic solvent
(NMP,DMF,acetone),
The solvent must be miscible with water,
Production of a membrane
?Also specific substances are added to
the casting solution (e.g,pore-formers or
non-solvents),
?Coagulation in water gives phase-
separation resulting in a polymer poor
phase (‘the pores’) and a polymer rich
phase (‘the membrane body’)
Production of a membrane
? A demonstration in the lab after
instruction!!
Nesessary equipment,
? PES polymer
? NMP Solvent solution
? Water
? Glass sheets
? Metal knife = membrane instrument
Poly Sulfon (PS)
PS in NMP solution
glassplates
Cleaning glassplates important
Membrane knife (0,2 mm)
Filling the knife with PS solution
Arie my college is
demonstrating
Creating a membrane film
Move very gently to left
Put slowly in the water for…,
Membrane is floating after
coagulation
After coagulation
Out of the water
Take of a membrane
The photo of the produced
membrane
Make sheets of it in a module
Make a module of it
More than one membrane
Submerge in a MBR tank
Structure of Membranes
?Porous vs Non Porous
?Hydrophilic vs Hydrophobic
?Polymeric vs Inorganic
Porous-Non Porous,Symmetric and
Assymetric
? Dense (Non porous)
? Porous Symmetric
? Porous asymmetric
RO,NF
UF,MF
MF
Skin
Support
Porous Symmetric Membranes
Nuclepore Membrane Cellulose Membrane
Symmetric membrane
Asymmetric Membranes
Dense Layer
Porous support
Fiber Support
Pore size
? Ceramic membrane pictures (CEM)
Membrane structure
? structure,
? symmetric
? asymmetric
? shapes,
? flat sheet
? tubular,
? tube (d > 3 mm)
? capillary (0.5 < d < 3.0 mm)
? hollow fibre (d < 0.5 mm)
Module shapes
?Flat Sheet
?Spiral Wound
?Tubular
?Hollow Fiber
?Contained vs Submerged
Flat sheet module M e m b r a n e
F e e d
R e s i d u e
P e r m e a t e
P e r m e a t e
0 1 4 - D W G - M W
Plate and Frame Module
UF
Polyacrylo nitrile(PAN)
Polyvinylidene fluoride(PVF)
Polysulfone(PS)
Sulfonated Polysulfone(SPS)
Tubular and capillary membranes
Tubular membrane
www.vito.be
Tubular membranes (contained)
Hollow Fiber (capillar)
Outside In VS Inside Out
From Catalog of Toray
Capillary 8 inch module
Monolith (demo)
Inorganic Membranes
- Ceramic
MF,UF
Recently NF
- Porous glass
- Zirconium
Ceramic tubes Flat sheets
Spiral-Wound RO/NF Module
Flow IN
Spacer
Membrane
Permeate
Concentrate
C o l l e c t i o n p i p e
F e e d f l o w
F e e d f l o w
P e r m e a t e f l o w
M e m b r a n e
M e m b r a n e
F e e d s p a c e r
F e e d s p a c e r
R e s i d u e f l o w
P e r m e a t e
0 1 5 - D W G - M W
You can make your own spiral
wound module today!!!
? Two A4 papers
? Cotton sheet A4 (if available)
? Shears to cut
? Glue for paper
? Plastic tube with a slid (prefabricated)
Reverse Osmose-installation
+/- various configurations
ss oo ll ii dd ll ee vv ee ll
(( ff oo uu ll ii nn gg
rr ee ss ii ss tt aa nn cc ee ))
cc oo mm pp aa cc tt nn ee ss ss ee nn ee rr gg yy
cc oo nn ss uu mm pp tt ii oo nn
pp rr ii cc ee
pp ee rr mm 22
pp ll aa tt ee && ff rr aa mm ee
++ -- 00 00
ss pp ii rr aa ll ww oo uu nn dd
-- ++ ++ ++ ++
(( ?? 22 55 // mm
22
))
tt uu bb ee
++ ++ -- 00 // -- --
(( ?? 11 55 00 // mm
22
))
cc aa pp ii ll ll aa rr yy
00 ++ ++ 00
(( ?? 11 00 00 // mm
22
))
hh oo ll ll oo ww ff ii bb rr ee
-- -- ++ ++ ++ ++ ++ ++
(( ?? 22 55 // mm
22
))
++ ++ pp oo ss ii tt ii vv ee
00 nn ee uu tt rr aa ll
-- -- nn ee gg aa tt ii vv ee
Operation modes
F e e d
P e r m e a t e
P e r m e a t e
F e e d R e t e n t a t e
D e a d e n d C r o s s - f l o w
Deadend and Crossflow
Membrane filtration dead-end
Membrane
W
as
te
wa
ter
Permeate feed
Membrane filtration cross flow
W
as
te
wa
ter
Permeate
concentrate
feed
membrane
Air injection
Dead-end Filtration
time
Yield
Cake Thickness
Cross-flow filtration
time
Cake Thickness
Yield
Semi dead-end filtration
Cross-flow filtration
? Advantages,
? turbulent flow
? continuous concentrate discharge
? control of cake-layer build-up
? Disadvantages,
? more complex process layout
? high(er) energy consumption
? high(er) investment cost
Cascade single pass system
Fe ed R et e ntate
C once ntr a t e
Two-stage recirculation system
C once ntr a t e
Fe ed
Pe r me at ePe r me at e
Stag e 1 Stag e 2
Fe ed
pu mp
R ecir c ul a t ion
pu mp
Fouling of membranes
? Fouling
? Reversible fouling
? Irreversible fouling
? Biofouling
? Pore blocking
? Scaling
Resistance Model
I = E
R1+R2+R3
E
R1
R2
R3
I
Rm
Rc
Rg R
p
Jv
Jv = DP
m(Rc+Rg+Rp +Rm)
Separation of resistance factors to
Cake,Gel,Plugging,Membrane,
Rejection by UF/MF membranes
Globular Protein Linear polymer
Solute Pepsin Cytochrome C Polydextran
MW (kDa) 35 13 100
Rejection (%) 90 70 0
Porous support
Selective membrane skin
Globular
protein
Linear
macromolecule
Cake layer formation
Membrane
Particle
Colloid/protein
Cake/
fouling layer
Flow direction
Driving force
?p
Fouling in MF/UF
Decrease in flux due to,
? Pore-plugging,adsorption and cake-layer formation
? No concentration polarization of salts ?
no scaling
? In general concentrated feed solutions containing large
particles (size 10 nm – 25 μm),
This results in low back-diffusion rates,fast cake layer
build-up and pore blocking ?
low product-fluxes (1/10 of the CWF)
? Complex cake layer structure
Fouling in NF/RO
Fouling behavior differs from UF/MF due
to,
?Lower fluxes and presence of smaller
molecules ? higher back-diffusion and in
general no thick cake layer formation
?Charged membrane surfaces (in general
negative) ? adsorption of colloids and
biological matter
?Scaling (CaSO4,CaCO3)
Fouling reduction/cleaning
?Membrane properties and module design
?Optimum process conditions (low TMP)
?Cleaning regime
? hydraulic cleaning (backwash,
forward flush and airflush? )
? chemical cleaning
? relaxation
?Pre-treatment of the feed
(flocculation/coagulation,pH adjustment)
Backwash (= Backflush)
S u s p e n s i o n
M e m b r a n e
P e r m e a t e
F i l t r a t i o n m o d e B a c k f l u s h i n g m o d e
t o d r a i n
F l u x
T i m e
w i t h b a c k f l u s h i n g
w i t h o u t 0
n e g a t i v e f l o w
F l u x
T i m e
w i t h b a c k f l u s h i n g
w i t h o u t
0
n e g a t i v e f l o w
Backwash (= Backflush)
Forward Flush
? production forward flush
Back Flush
? production forward flush &
back flush
permeate
AirFlush
AirFlush?
bubble flow slug flow annular flow
Forward Flush with airflush
? production forward flush with
airflush & backflush
Membrane filtration semi dead-end
Membrane
W
as
te
wa
ter
Permeate feed
Dead-end production-run,start
building up fouling layer
permeate
permeate
permeate
permeate
feed
Membrane module
Dead-end at end of production run
Building up fouling layer
Production of permeate
decreases at constant
TMP
permeate
permeate
permeate
permeate
feed
Dead-end with backflush
Backflush with permeate during
production
concentrate
feed
permeate
permeate
permeate
permeate
Dead-end with backwash & airflush
Air injection feed
permeate
permeate
permeate
permeate
Backwash with airflush
results in lower permeate
use
Air injection
Membrane filtration cross flow
W
as
te
wa
ter
Permeate
concentrate
feed
membrane
Air injection
Cross flow
? High sheering forces in membrane module
? Low fouling layer build up
? Higher energy demand
? Higher recovery
? Applicated for higher MLSS contents
At t = 156 h
At t = 372 h
0
1
2
3
4
5
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51
m i n u te s
l/
m
in
/b
a
r
/m
2
0
1
2
3
4
5
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51
m i n u te s
l
/
m
i
n
/
b
a
r
/
m
2
Pe rm eab ility Ba ckwas h F low
The effect of backwash on permeate production,
Relaxation
? Give the membrane time to relax
? Fouling will loosen
? Membrane structure is recovering
? Permeate wil diffuse back
? On Off operation f.e,Switching
Chemical cleaning
? Organic fouling layer removed with alkaline
detergents (Ultrasil-10 series)
? Proteins removed with enzymatic cleaning agents
(Ultrasil-60,62,69 series)
? Inorganic precipitates removed with inorganic (HCl for
CaCO3) or organic (citric acid/EDTA for CaSO4) acids
? Disinfection with NaHSO3/Na2S2O5 or NaOCl and
H2O2
Membrane resistance
in cleaning
PAN UF
membrane
PVDF UF/MF
membrane
CA RO
membrane
Composite
NF/RO
membrane
pH
Temperature
NaOCl
Bacteria
Chemical
resistance
Fouling
susceptibility
2-10
< 45 ° C
< 50 ppm
resistant
+/-
low
1-13
< 80 ° C
< 1000 ppm
resistant
++
medium
2-8
< 40 ° C
< 5 ppm
not resistant
-
low
3-10
< 50 ° C
< 0.1 ppm
resistant
+
medium
水中氨氮含量的测定
一、概 述
1、与氮有关的水质指标
? （ 1） 总氮, 紫外分光光度法测定
? （ 2） 凯式氮, 有机氮 +氨氮 蒸馏滴定方法测定
? （ 3） 氨氮, NH3+NH4+ （组成取决于溶液的 pH值 )
? （ 4） 亚硝酸盐氮
? （ 5） 硝酸盐氮
2,水处理系统中氮的转化过程,
3,测定含氮物质的原因
? 测定水中各种形态的氮化合物, 评价水体被污染和, 自净,
状况,
? 当发现水中氨氮或有机氮的浓度很高时, 表明水体刚刚
受到污染, 其潜在的危害较大,
? 当水中硝酸盐氮浓度高时, 表明水已经过生化自净 。
二、试验目的
? （ 1）了解氨氮的几种测定方法
? （ 2）掌握分光光度计的使用、标准曲线的绘制及有关计
算方法
? （ 3）熟悉纳氏试剂光度法测定氨氮的原理及过程
三、实验方法的选择
? 氨氮的测定方法,
纳氏试剂比色法
苯酚－次氯酸盐比色法
水杨酸－次氯酸盐比色法
电极法
具有操作简便、灵
敏等特点。
水中钙、镁和铁等
金属离子、硫化物、
醛和酮类、颜色，
以及混浊等均干扰
测定，需作相应的
预处理。
四,纳氏试剂分光光度法原理
? HgI和 KI的碱性溶液与氨反应生成 淡红棕色 胶态化合物,
此颜色在较宽的波长范围内具强烈吸收 。 通常测量用波长
在 410-425nm范围 。
五、试验步骤
? 1,水样预处理
? 絮凝沉淀法,
取 100ml水样 （ 进水, 出水, 无氨水 ）
＋ 1ml 10%硫酸锌溶液
＋ 25%的 NaOH溶液, 调节 pH至 10.5左右, 混匀
静置沉淀
过滤（ 弃去初滤液 20ml）
2,校准曲线的绘制,
? （ 1）配置铵标准使用液,
移取 5.00ml铵标准贮备液于 500ml容量瓶，定容。此溶液
浓度为 0.010mg/ml。
（ 2）标准色列配置,
? 移取 0,0.50,1.00,3.00,5.00,7.00和 10.0ml铵标准使用
液于 50ml比色管中，加水至标线；
? ＋ 1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀；
? ＋ 1.5ml纳氏试剂，混匀；
? 放置显色 10min后，在波长 420nm处，用光程 10mm比色皿，
以蒸馏水为参比，测量吸光度。
（ 3） 绘制标准曲线
由测得的吸光度, 减去
零浓度空白管的吸光度
后, 得到校正吸光度,
绘制以氨氮含量 （ mg）
对校正吸光度的校准曲
线 。
0' AAA ?＝
m
'A
,
,
,
,
,
,
.,,,,,,,,,,
,,
,
,,
,,
,,
,
,
2,水样的测定
? 取适量经预处理后的水样（使氨氮含量 不超过 0.1mg），
加入 50ml比色管中，稀释至标线,
? ＋ 1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀；
? ＋ 1.5ml纳氏试剂，混匀；
? 放置 10min后，在波长 420nm处，用光程 10mm比色皿，以
蒸馏水为参比，测量吸光度。
3,计算
? 由水样测得的吸光度 减去 空白试验的吸光度后, 从校准曲
线上 查得 氨氮含量 （ mg） 。
1 0 0 0Vm/mg x ?）＝氨氮（ L
Ax=A - A空白
mx——由校准曲线查得的氨氮量（ mg）
V——水样体积（ ml）
m
'A
,
,
,
,
,
,
.,,,,,,,,,,
,,
,
,,
,,
,,
,
,
Ax
mx
六、注意事项
? （ 1） 纳氏试剂中碘化汞与碘化钾的比例, 对显色反应的
灵敏度有较大影响 。 静置后生成的沉淀应除去 。
? （ 2）滤纸中常含痕量铵盐，使用时注意用无氨水洗涤。
所用玻璃器皿应避免实验室空气中氨的沾污。
七、思考题
? （ 1） 预处理絮凝沉淀时 PH值为何调至 10.5左右?
? （ 2） 过滤时为什么要弃去初滤液 20ml？
? （ 3） 如何提高校准曲线的精确度？
八、分光光度法原理（附）
1,光的吸收定律（ 朗伯－比耳定律 ）
分光光度计的定量依据是朗伯 — 比耳定律
式中,K—— 比例常数, 与入射光的波长及物质的性质有关；
L—— 液层的厚度；
C—— 溶液的浓度 。
K C LA ? TA lg??
T为透射度 （ 表征光的透过
程度 ）, 以百分数表示 。
T＝ 100%,则 A＝ 0；
T＝ 0%,则 A＝ 1。
2、分光光度计构成
电源开关
波长旋钮
比色皿槽
微安表
拉杆
调百旋钮
调零旋钮
灵敏度调
节旋钮
活性污泥中微生物分离纯化与培养
? 一、实验目的
1、掌握从环境 (水体或活性污泥 )中分离培养细菌的方法，从
而获得若干种细菌纯培养技能。
2、掌握几种接种技术。
? 二、实验器材及设备
1、无菌培养皿 (直径 90毫米 )、无菌吸管、无菌锥形瓶、无菌
试管,5管无菌水 (每管有 9毫升灭菌过的自来水 )。
2、营养琼脂培养基 (已灭菌的 )、活性污泥。
3、接种环、酒精灯、恒温箱 (培养箱 )、超净工作台等。
? 三、细菌纯种分离的操作方法
? 细菌纯种分离的方法有两种：稀释平板法和平板划线法
（一）稀释平板分离法
1、取样 从活性污泥法曝气池中取活性污泥若干，于无菌烧
杯中 (取用有代表性的样品 )。
2、稀释水样
将 1瓶 90毫升和 5管 9毫升的无菌水排列好，按 10-1,10-2、
10-3,10-4,10-5及 10-6依次编号。在无菌操作条件下，用 10
毫升的无菌移液管吸取 10毫升水样置于第一瓶 90毫升无菌水
(内含玻璃珠 )中，持移液管吹洗三次，用手摇 10分钟将颗粒
状样品打散。即为 10-1浓度的菌液。用 l毫升无菌移液管吸取 l
毫升 10-1浓度的菌液于一管 9毫升无菌水中，将移液管吹洗三
次，摇匀即为 10-2浓度菌液。同样方法，依次稀释到 10-6。
稀释过程如图
样品稀释过程
? 3、平板的制作
取 10套无菌培养皿编号,10-4,10-5,10-6各 3个，另 1个为
空气对照。取 1支 1mL无菌移液管从浓度小的 10-6菌液开始，
以 10-6,10-5,10-4为序分别吸取 0.5mL菌液于相应编号的培
养皿内 (注：每次吸取前，用移液管在菌液中吹泡使菌液充
分混勾 )加热融化培养基，当培养基冷至 45℃ 左右时，右手
拿装有培养基的锥形瓶，左手拿培养皿，以中指、无名指
和小指托住皿底，拇指和食指夹住皿盖．靠近火焰，将皿
盖掀开，倒入培养基后将培养皿平放在桌上，顺时针和反
时针来回转动培养皿，使培养基和菌液充分混匀，冷凝后
即成平板，倒置于 30℃ 培养 24～ 48h，然后观察结果。
取“对照”的无菌培养皿，倒平板待凝固后，打开皿盖
10min后盖上皿盖。倒置于 30℃ 培养 24～ 48h后观察结果。
倒平板
? (二 )平板划线分离法
1、平板的制作
将融化并冷至约 50℃ 的肉膏蛋白胨琼脂培养基倒入无菌培
养皿内，使凝固成平板。
2、操作
用接种环挑取一环活性污泥 (或土壤悬液等 )，左手拿培养皿，
中指、无名指和小指托住皿底，拇指和食指夹住皿盖．将
培养皿稍倾斜，左手拇指和食指将皿盖掀半开，右手将接
种环伸入培养皿内．在平板上轻轻划线 (切勿划破培养基 )，
划线的方式可取下图中任何一种。划线完毕盖好皿盖，倒
置,30℃ 培养 24～ 48h后观察结果。
四、接种技术操作
? 由于实验的目的、所研究的微生物种类、所用的培养基及
容器的不同，因此，接种方法也有多种，如斜面接种技术,
液体培养基中的菌种被接入液体培养基、液体接种,穿刺
接种、稀释平板涂布法等
? 本实验中只对稀释平板涂布法进行简单介绍
? 稀释平板涂布法与稀释平板法、平板划线法的作用一样，
都是把聚集在一起的群体分散成能在培养基上长成单个菌
落的分离方法。此法接种量不宜太多，只能在 0.5ml以下，
培养时起初不能倒置，先正摆一段时间等水分蒸发后倒置。
? 实验步骤如下,
1)稀释样品：方法与稀释平板法中的稀释方法和步骤一样。
2)倒平板：将融化的并冷至 50℃ 左右的培养基倒入无菌培养
皿中，冷凝后即成平板。
3)用无菌移液管吸取一定量的经适当稀释的样品液于平板上，
换上无菌玻璃刮铲在平板上旋转涂布均匀。
4)正摆在所需温度的恒温箱内培养，如果培养时间较长，次
日把培养倒置继续培养。
5)待长出菌落观察结果。
?五、思考题
用一根无菌移液管接种几种浓度的水祥时，
应从哪个浓度开始？为什么?
空气中二氧化硫（ SO2）的
监测实验
一、实验目的
?1、掌握大气采样器的使用方法。
?2、掌握分光光度法测定空气中的 S02。
二、实验方法
?甲醛缓冲溶液吸收 ——盐酸副玫瑰苯胺分
光光度法
三、实验原理
?1、采样原理,
二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成
稳定的羟基甲磺酸加成化合物。
O
H－ C－ H
＝
＋ SO2 + H2O H－ C－ H
OH
HSO3
?2、分析原理,
稳定的羧甲基磺酸加成化合物，加碱
后又释放出二氧化硫，然后与盐酸副玫瑰
苯胺作用，生成紫红色络合物，于波长
577nm处测定吸光度。
H－ C－ H
OH
HSO3
＋ NaOH 释放出 SO2
SO2 + PRA + 甲醛 紫红色的化合物
四、实验仪器
?1、空气采样器,
流量范围 0.1～ 1L/min，连续可调。采样
器应定期在采样前进行气密性检查和流量校
准。
?2、可见光分光光度计,
波长范围 380～ 780nm。
?3、白色多孔玻板吸收瓶,l0ml
?4、恒温水浴器,
广口冷藏瓶内放置圆形比色管架，插一
支长约 150mm,0～ 40℃ 的酒精温度计，其误
差应不大于 0.5℃ 。
?5、具塞比色管,10ml。
空
气
采
样
器
流量计
设置键
支架
721分光光度计
五、实验步骤
?（一）采样,
根据环境空气中二氧化硫浓度的高低,
采用内装 10ml吸收液的 U型玻板吸收瓶，以
0.5L/min的流量采样，采样时吸收液温度应
保持在 23～ 29℃ 范围内。
流
量
计
流
量
计
缓冲瓶
泵
吸收瓶
吸收瓶
过滤器体
进气
SO2的气路连接
?（二）化学分析
1、配溶液,
?甲醛缓冲吸收液,
取 5mL储备液于 500mL容量瓶，用水稀释
至标线。
?标准使用液,
取 10mL贮备液于 100mL容量瓶,用配好的
甲醛缓冲吸收液 稀释至标线。
3、测定,
⑴校准曲线的绘制,
取 14根比色管，分 AB两组，每组 7支
A组,按下表配制标准系列
管 号 0 1 2 3 4 5 6
二氧化硫标准使用液 (m1) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00
甲醛缓冲吸收液 (ml) 10.00 9.50 9.00 8.00 5.00 2.00 0
二氧化硫含量 (μg) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00
?＋ 0.5mL氨磺酸钠；
?＋ 0.5mLNaOH,盖塞摇匀
?B组管,
?＋ 1.0mLPRA溶液
将 A倒入 B中，摇匀后放入恒温水浴中显
色，然后上分光光度计测吸光度，在稳定的
时间内测完。
?⑵样品的测定,
与校准曲线的测定方法相同
六、计算
0v
m
C x?
空
气
中
SO2
的
含
量
样品
中含
有的
S02
的量
标况下的采样体积
七、注意事项
? 显色反应需在酸性溶液中进行，应将含样品 (或标
准 )溶液、吸收液的 A组管溶液迅速倒入装有强酸性
的 PRA使用液的 B组管中，使混合液在瞬间呈酸性,
以利反应的进行，倒完控干片刻，以免影响测定的
精密度。
? 显色温度、显色时间的选择及操作时间的掌握是
本实验成败的关键。应根据实验室条件、不同季节
的室温选择适宜的显色温度及时间。
八、思考题
?1、影响测定误差的主要因素有哪些？应如
何减少误差？
? 2、在北方什么季节空气污染较重?一天当
中什么时间污染最重？
? 3、测定一次结果能否代表日平均浓度?假
如你测定的结果是日平均浓度，达到哪一
级大气质量标准?
空气中氮氧化物 (NOx)监测
一、实验目的
?1、掌握大气采样器的使用方法。
?2、用分光光度法测定 NOx的方法。
二、实验方法
?盐酸萘乙二胺分光光度法
NOx
NO
NO2
＋ KMnO4
NO2
＋ H2O HNO2+HNO3
HNO2+显色液 粉红色偶氮染料
三、实验原理
四、实验仪器
? 1、空气采样器,
? 2、分光光度计,
（以上同 SO2）
? 3、棕色多孔玻板
吸收瓶,l0ml
? 4、氧化瓶
五、实验步骤
?（一）采样,
取内装 10.0ml吸收液的多孔玻板吸收瓶和
一支内装 5～ 10ml酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶
(液柱不低于 80mm)，用尽量短的硅橡胶管将其
连接，以 0.1～ 0.5L/min流量采气 30min。
SO2
NOX
?（二）化学分析
1、配溶液,
?吸收液,
40mL显色液＋ 10mL蒸馏水。
?2、标准使用液,
取 1.0mL储备液于 100mL容量瓶，用水稀
释至标线。
2、测定,
⑴校准曲线的绘制,
取 6根 10ml的比色管，按下表配制标准系
列。
管 号 0 l 2 3 4 5
亚硝酸钠标准使用液 (m1) 0 0.40 0.80 1,20 1.60 2.00
水 (m1) 2.00 1.60 1.20 0.80 0.40 0
显色液 (m1) 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00
亚硝酸根浓度 (μg/m1) 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
各管混匀，于暗处放置 20min(室温低于
20℃ 时，显色 40min以上 )，用 1cm比色皿，在
波长 540nm处，以水为参比测定吸光度。
⑵样品的测定,
采样结束后，采样后放置 20min(室温 20℃
以下放置 40min以上 )，按绘制标准曲线步骤测
定样品的吸光度。
⑶空白的测定,
空白、样品和标准曲线应用同一批吸收液。
六、计算
fv
m
C
x
?
?
0
空
气
中
NOX
的
含
量
样品
中含
有的
NOX
的量
标况下的采样体积
转化系数
f＝ 0.88
七、思考题
?1、什么物质会对氮氧化物的测定产生干扰?
如何消除干扰?
?2、如何校准转子流量计?
?3、测定一次结果能否代表日平均浓度?假
如你测定的结果是日平均浓度，达到哪一级
大气质量标准?
空气中
总悬浮颗粒物 TSP
可吸入颗粒物 PM10
监测实验
一、实验目的
? 1、了解中流量大气采样器的基本原理，掌
握使用方法。
? 2、学习质量法在大气环境监测中的应用。
? 3、重点掌握滤膜的称量、采样器参数的设
定与读取、采样气体体积的换算与结果表
达。
二、实验原理
通过具有一定切割特性的采样器，以恒
速抽取定量体积的空气，空气中一定粒径
范围的悬浮颗粒物，被截留在已恒重的滤
膜上。根据采样前、后滤膜重量之差及采
气体积，计算总悬浮颗粒物的质量浓度。
不同空气动力学直径范围的分布
空气动力学
直径 D
颗粒物种类 常规监测方法
D≥100μm 大气自然降尘
降尘
自然降尘缸
集尘
10μm≤D＜
100μm
总悬浮粒颗物
飘尘 TSP
中流量大气采
样器
D＜ 10μm 可吸入颗粒物
PM10
中流量大气采
样器
中流量大气采样器流量控制原理
气 泵
切 割 器
P
压 力 感 应 器
孔
口
流
量
计
联 杆
微 电 脑 控 制 器
V
T
1 0 0 L / m i n
V
△ P
产生
电信
号 I
三、采样器的控制
与操作注意事项
四,TSP与 PM10
在监测分析时的区别
TSP与 PM10使用的监测仪器和方法完全相
同。只有采样时采用的切割器不同。
注意：为了消除由于不同时采样所引起的误差，要求 TSP与
PM10要同时用两台采样器进行采样，保证数据的可比性。
五、数据处理
式中,W1——尘膜重量,g；
W0——空白滤膜重量,g；
Vn——标准状态下的累积采样体积,m3。
? ? ? ? 1000/ 013 ???
nV
WWmmgT S P
60
2
2 ??
?
??? t
TP
TPQV
n
n
n
当采样器未直接显示标准状态下的累积采样体积 Vn时，按下式计算,
式中,Q—— 采样器采气流量,m3/min；
P2—— 采样期间测试现场平均大气压力,kPa；
Tn—— 标准状态的绝对温度,273K；
t—— 累积采样时间,h；
Pn—— 标准状态下的大气压力,101.325kPa；
T2—— 采样期间测试现场平均环境温度,K。
六、本实验的相关知识
?复习大气环境质量标准
?大污染物的来源
工业粉尘、工业炉窑、建筑施工、交通工具、二
次扬尘、自然（沙尘、火山等）
?大气污染控制的技术与途径
七、思 考 题
1、如何确定采样点?该采样点 TSP的主要污
染源有哪些?哪种污染源贡献率大?
2、滤膜为什么要采取恒重法称量?为什么要
用对照膜进行湿度校准实验?
3、在你的观查下，秦皇岛市冬季 TSP的主要
污染源是什么? 请你提出污染防治对策。
UCT生物脱氮除磷处理
一、实验目的
?1、熟悉 UCT系统的基本流程；
?2、加深对污水生物脱氮、除磷原理的理解；
?3、了解污水生物脱氮、除磷工艺的运行控制
要点；
?4、掌握利用 UCT系统处理生活污水的实验方
法。
二、实验原理
?1、生物除磷 的原理
?2,生物脱氮的原理
?3,UCT工艺
生物除磷 的原理
在厌氧／缺氧条件下聚磷菌
的生长受到抑制；
释放出其细胞中的聚磷酸盐，
并利用此过程中产生的能量
摄取污水中的低分子量的脂
肪酸 (LMFA)以合成聚－ ?－
羟基丁酸盐（ PHB）颗粒贮
存在其体内。
进入好氧环境后，聚磷菌恢复活
力。它们将 PHB降解为 LMFA和能
量。它们从污水中大量摄取溶解
态正磷酸盐用于合成 ATP，并在
其细胞内以多聚磷酸盐的形式贮
存能量。这种对磷的积累作用大
大超过微生物正常生长所需的磷
量。
释放磷
吸收磷
生物脱氮的原理
在将有机氮转化为氨氮的基础
上，通过硝化菌和反硝化菌的
作用，将氨氮通过硝化转化为
亚硝酸氮、硝酸氮
反硝化作用将亚硝酸盐氮、硝酸
盐氮转化为氮气
有氧存在
的条件下
厌氧
条件下
ＵＣＴ系统工艺流程图
曝气池 4
混合液回流泵 2
压缩空气
污泥回流泵 3
厌氧池 1缺氧池 2缺 / 好氧池 3
二沉池
污泥回流
混合液回流泵 1
进水泵
进水
曝气盘
出水
搅拌器 1搅拌器 2搅拌器 3
手动排泥
剩余污泥阀
慢速搅拌器
厌氧池
厌氧发酵菌将污水中的可生物
降解的大分子有机物转化为
VFA这类分子量较低的发酵中
间产物。聚磷菌利用其合成自
身的细胞质，大量繁殖 。
缺氧池
聚磷菌将其体内贮存的聚磷酸
盐分解，释放其生存所需能量
缺氧池。在此聚磷菌将其体内贮存的聚磷酸盐分解，释放其生存所需能量
缺氧池
反硝化细菌利用好氧区中回
流液中的硝酸盐以及污水中
的有机基质进行反硝化，达
到同时除磷脱氮的效果 。
好氧池
聚磷菌在利用污水中残留的
有机基质的同时，主要通过
分解其体内贮存的 PHB所放
出的能量维持其生长，同时
过量摄取环境中的溶解态磷。
硝化菌将污水中的氨氮转化
成为硝酸盐。
三、实验装置
?1,UCT系统一套,
由进水泵、污泥回流泵、混合液回流泵,
厌氧反应器、缺氧反应器、好氧反应器、搅拌
器、曝气盘、空气压缩机等组成。
?2、必要的水质分析仪器和玻璃仪器 。
四、实验步骤
? 1、启动和试运行
本系统是在传统活性污泥运行方式基础
上改良而来，因此本系统在正式运行之前也
要进行试运行以确定最佳的运行条件。在本
系统运行中，作为变数考虑的因素同样是混
合液污泥浓度 (MLSS)、空气量、污水的注入
方式等。
? 2、正式运行
试运行确定最佳条件后，即可转入正式运行。
为了经常保持良好的处理效果，需要对处理情况定
期进行检测。通常需测定以下参数,
? 进水流量,Qi （ l/h）
? 二沉池污泥回流流量,Qr（ l/h）
? 好氧池向缺氧池回流的混合液流量,Qm1(l/h)
? 缺氧池向厌氧池回流的混合液流量,Qm2(l/h)
? 好氧池内溶解氧浓度,DO（ mg/L）
? 厌氧池、缺氧池、好氧池内 pＨ值
? 进、出水 BOD浓度,BOD（ mg/L）
? 进、出水 COD浓度,CODtot（ mg/L）
? 进、出水总氮浓度，Ｎ total（ mg/L）
? 厌氧池、缺氧池、好氧池中混合液悬浮固体浓度，
MLSS（ g/L）
? 进、出水总磷浓度，Ｐ total（ mg/L）
五、结果与讨论
?1、将监测数据记录在表中
?2、计算以下参数,
?（ 1）污水在各池中的水力停留时间,HRT
?（ 2）二沉池的污泥回流比,R
六、思考题
?1、试分析水力停留时间对总氮、总磷去除
效率的影响。
?2、根据你的操作经验，简单介绍一下 UCT
系统运行的控制要点。
普通显微镜的使用和污泥中
微生物形态的观察
一、实验目的
二、显微镜的结构
三、实验步骤
四、结果
一、实验目的
1 学习光学显微镜的结构、各部分的
功能和使用方法
3 观察并了解污泥中微生物的形态
2 玻片标本的制备
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
二、显微镜的结构
1.镜脚
4.载物
台
5.标本夹
8.镜臂
2.开关
6.细调螺旋
7.粗调螺旋
3.滑动变阻器
11接目镜
10.镜
铜
9.接物镜
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
2．观察前的准备
3,低倍镜观察
4,高倍镜观察
5,将显微镜各部分还原，放回箱中。
1．污泥中微生物玻片的制备
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
1．污泥中微生物玻片的制备
三、实验步骤
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
2．观察前的准备
3-----4厘米
一拳左右
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
3,低倍镜观察 视野较大,容易发现目标和
确定检查的位置
4,高倍镜观察 放大倍数更大,物体看的更
清楚
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
5,将显微镜各部
分还原，放回箱中。
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
四、结果
1.绘出你所观察到的微生物形态。
2.根据你所观察到的污泥中微生物的种
类判断污泥的处理效果 。
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
加氯消毒及紫外消毒实验
? 为了预防肠道传染病的发生和流行，确保饮用水
的安全，水经净化后还必须进行消毒。
? 消毒方法很多,主要有两大类：一是物理法，如
煮沸、紫外线照射、超声波 杀菌等；二是化学法，
是往水中投加各种消毒剂，如氯、臭氧、高锰酸
钾、碘、溴等氧化 剂和某些金属离子。目前我国
广泛采用的是氯化消毒法。
?加氯消毒装置 紫外消毒装置
进水流量控制阀
加样泵
加样口
进水流量控制阀
浮子流量计
紫
外
灯
管
进水管
出水管
进水管
出水管
一,加氯消毒实验（折点加氯）
（一）实验目的,
(1) 掌握折点加氯消毒的实验技术。
(2) 通过实验，探讨某含氨氮水样与不同氯量接触一定时间 (2h)的情况下，水中游离而余
氯、化合性余氯及总余氯量与投氯量的关系。
（二）加氯消毒原理,
氯气或其他氯化消毒剂溶于水后,在常温下很快水解成次氯酸 (HOCL)
CL2 + H2O →HOCL + H+ + CL-
2Ca(OCL)CL + 2H2O→HOCL + Ca(OH)2 + CaCL2
Ca(OCL)2 + 2H2O→ 2HOCL + Ca(OH)2
HOCL特点,
呈电中性 → 易接近并吸附于微生物
分子小 → 颗粒小, 易穿过微生物细胞壁
a.影响细菌多种酶系统, 损伤细胞膜,
强氧化剂 → 使蛋白, 核酸释出致细菌死亡
b.氧化病毒核酸, 使病毒死亡 。
此外氯加入水时, 可产生氯胺, 也有杀菌作用 。
? 加氯量与余氯量的关系
水中存在较多氨时, (加氯量：氨氮 < 5,1时, 余氯以 NH2CL为主 ）
出现余氯后, 随加氯量增加余氯逐渐增加, 但产生的主要为化合性余氯 。
至 C点, 加氯量增加, 余氯反而下降, 是因为氯与氨已全部形成氯胺, 而
氯胺在过量氯作用下逐渐分解 。 如,
达 D点时, 分解结束, 继续加氯余氯又上升, 形成游离性余氯, 故 D点称
为折点 。
原水游离氨在 0.5mg/L以下时, 加氯量可控制在折点后；原水游离氨在
0.5mg/L以上时, 产生的化合性余氯已够消毒, 加氯量可控制在 C点前 。
A
余 A 余
氯 B 氯 B
量 量
( m g/ L ) ( m g/ L )
C
D
0 M 加氯量 ( m g/ L ) 0 加氯量 ( m g/ L )
水中无氨时加氯量与余氯的关系 水中有氨时加氯量与余氯的关系
（三）实验步骤,
? (1)水样制备。取自来水 20L加入 1％含量氨氮溶液 2mL，混匀，即得实验
用原水，其氨氮含量约 lmg／ L或略高于 lmg／ L。
? (2)测原水水温及氨氮含量，记入表 7—2。测氨氮用直接比色法，测氨氮
步骤如下,
①于 50mL比色管中加入 50mL原水。
②另取 50mL比色管 18支，分别注入氨氮标准溶液 0mL,0.2mL,0.4mL、
0.7mL,1.0mL,1.4mL,1.7mL,2.0mL,2.5mL,3.0mL,3.5mL、
4.0mL,4.5mL,5.0mL,5.5mL,6.0mL,6.5mL,7.0mL及 8.0mL，均用
蒸馏水稀释至 50mL。
③向水样及氨氮标准溶液管内分别加入 lmL酒石酸钾钠溶液，混匀，再加
lmL碘比汞钾溶液，混匀后放置 10min，进行比色。
? (3)进行折点加氯实验
①调节流量控制阀门，使进水流量控制在 100L/h,分别在 12个 1000mL烧杯中各
盛原水 1000mL。
②同时打开并调节加样泵加样速率，分别按每烧杯加氯量为 lmg,2mg,4mg、
6mg,8mg,10mg,12mg,14mg,16mg,18mg,20mg进行氯源投加（ 幻
灯片 2）。
③将 12个盛有 1000mL原水的烧杯注明编号 (1,2,……12),其投氯量分别为
0mg／ L,lmg／ L,2mg／ L,4mg／ L,6mg／ L,8mg／ L,10mg／ L,12mg
／ L,14mg／ L,16mg／ L,18mg／ L及 20mg／ L，快速混匀 2h后，立即测各
烧杯水样的游离氯、化合氯及总余氯的量，并记录数据（见下表）。
水样编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
漂白粉溶液投
加量 /ml
加氯量
总余氯（ A）
游离性余氯
（ B）
化合性余氯
（ C＝ A－ B）
? ④ 总氯及余氯的测定：使用意大利哈纳总氯和余氯测定仪进行测定（测
定方法见附表：总氯和余氯测定仪使用方法 附表 2：总氯和余氯测定仪使
用方法 ）
? （四）实验结果整理
根据比色测定结果进行余氯计算，绘制游离余氯、化合余氯及总余氯与
投氯量的关系曲线。
? （五）注意事项
(1) 各水样加氯的接触时间应尽可能相同或接近，以利互相比较。
(2) 所用漂白粉的存放时间，最好不要超过几个月。漂白粉应密闭存放,
避免受热受潮。
? （六）思考题
(1) 水中含有氨氮时，投氯量 —余氯量关系曲线为何出现折点?
(2) 有哪些因素影响投氯量?
(3) 本实验原水如采用折点加氯消毒，应有多大的投氯量?
二 紫外消毒实验
（一）实验目的,
(1)了解紫外消毒的工作原理。
(2)掌握紫外消毒系统的基本流程
（二）紫外消毒的原理,
水的紫外线消毒, 是通过紫外线对水的照射进行的, 是一个光化学过程 。
紫外线的杀菌机理是一个较为复杂的过程, 较为普遍的看法是：微生物
体受到紫外线照射, 吸取了紫外线的能量, 实质是核酸对紫外线能量的
吸收 。 核酸吸收紫外线后发生突变, 其复制, 转录封锁受到阻碍, 从而
引起微生物体内蛋白质和酶的合成障碍；另一方面产生自由基可引起光
电离, 从而导致细胞死亡 。
? 紫外线消毒器的消毒能力是指在额定进水量的情况下对水中微生物的杀
灭功能。其物理表达式表示在该状态下的辐照剂量,
? W——辐照剂量,μW/（ cm2?s）；
I ——辐照强度,μW/cm2；
V——消毒器的有效水容积,L；
Q——消毒器的额定进水量,m3/h
? 杀灭不同的微生物需要不同的辐照剂量，确定决定合适的辐照剂量是确
定消毒器能力的核心问题。一般来说，水消毒应该侧重于杀灭通过水传
染疾病的肠道细菌，所以紫外线消毒器所能提供的辐照剂量最低应不小
于 9000μW/（ cm2?s）。
? 本实验中紫外消毒装置额定进水流量为 0.1 m3/h（即 100L/h）
6.3???
Q
VIW
（三）实验步骤,
（ 1）调节紫外消毒装置中进水流量控制阀，分别按
50 L/h, 100L/h,200 L/h的流量进水
（ 2）按上述三种不同流量进水，正常运行紫外消毒
装置 10min，分别在出水管处采集消毒后水样
（ 3）按照微生物实验当中, 水中大肠杆菌总数的测
定, 进行微生物的测定，将检测结果记入到下表中,
进水流量 50 L/h 100L/h 200 L/h
大肠杆菌群
总数
附表 1：加氯消毒与紫外消毒的比较
加氯消毒
优点,消毒效果可靠；操作简便, 易于控制；具有剩余消毒剂,
并易于监测；成本低 。
缺点,原水有机物含量高时,会产生大量氯化副产物,特别在用
预氯法或折点氯化法时 ;水中酚含量超标时,会产生氯酚溴 ;氯
气有毒,需防止漏出和事故 。
紫外消毒
优点,接触时间短；效率高；不影响水质, 无臭味；管理简单
缺点,无持续杀菌作用；成本较贵
附表 2,总氯和余氯测定仪使用方法
意
大
利
哈
纳
总
氯
和
余
氯
测
定
仪
比
色
瓶
?操作程序,
①打开仪表盘上电源开关
②选择测定模式（“总氯”或“余氯”）
③将 10ml待测样品倒入比色瓶中，旋紧瓶盖
④将比色瓶正确放入到测定仪中
⑤按,ZERO” 键，液晶屏出现,SIP” 字样
⑥数秒中以后出现“－ 0.0－”字样，表示仪表已回零，可继续
进行样品的测定
⑦按测定模式加入相应的袋装试剂（左为总氯测定试剂，右为
余氯测定试剂）
⑧ 旋紧瓶盖，振荡比色瓶使试剂与水样混合均匀
⑨静置数秒钟后，待显色反应完全将比色瓶插入
到测定仪中
⑩按,READ” 键，液晶屏显示,SIP” 字样,
数秒中后，将显示测定数据，单位为 mg/L。（注意：总氯测定
时，试剂与水样混合均匀后应静置反应两分半钟方能进行第
⑩ 步操作）
污水厌氧生物处理实验
高效 UASB反应器
一、实验目的
1、熟悉 UASB反应器的构造
2、加深对污水厌氧生物处理原理的理解
3、掌握利用 UASB反应器处理各类高浓度有
机废水实验研究方法
4、初步掌握 UASB控制的主要参数与方法
二
实
验
原
理
及
多
阶
段
理
论
程
过
生
化
亡
反硝化 硫酸盐还原
固
液
平
衡
气液
平衡
进水
初步分解
发酵产酸
产氢产乙酸
液相平衡
脂类 碳水化合物 蛋白质
惰性物质
颗粒状化合物
出水
增殖
微生物
沉淀
Hac Hpro Hbu
HVa CO2 NH3 LCFA
HAc H2
CH4 CO2
气泡
SO42? NO3?
H2S N2
Ca2+
Fe2+
Zn2+
Ac? Pro? Bu? Va?
HCO3? NH4+ LCFA?
CH4 CO2 H2S H2 N2
沼气
产 甲 烷
氨基酸 单糖
水 解
液 相
气 相
物
化
过
程
HS?
HCO3? CO32?
液相平衡
液相平衡
三,UASB的工作原理图
颗粒污泥的扫描电镜照片 ——产甲烷丝菌
四、实验装置运行
1,UASB启动及注意事项
2、颗粒污泥活化及人工营养液的配制
3、试运行系统及主要控制因素
4、系统的维护与正式运行系统
五、实验研究
1、对利用 UASB处理高浓度有机废水可行性
进行研究
2、确定研究的目的，要解决的问题
2、选择关键控制因素，确定单因素还是多因
素实验。
3、制订研究计划，选择监测指标
4、对研究情况随时进行分析、调控控制因素
5、处理出现问题并找出经验
六、实验（研究）结果与讨论
1、绘制系统工艺流程图
2、各种数据原始记录表
3、对数据进行科学处理
4、对主要运行参数进行分析
5、对提出的问题进行结论性表述
6、实验（研究）中存在的问题及深入研究的
建意。
7、实验（研究）报告
七、思考题
1、试说明三相分离器的作用。
2、颗粒污泥与絮状污泥相比有何优点。
3、试说明好氧处理法与厌氧处理法的各有什
么特点以及适用范围。
总磷的测定
（ 钼锑抗分光光度法 ）
实验目的
１、了解磷（总磷、溶解性正磷酸盐和溶解性总磷）
的测定方法
２、掌握分光光度计的使用、标准曲线的绘制及计
算方法
３、熟悉水样预处理的方法
４、熟悉钼锑抗分光光度法测定总磷的原理和过程
实验原理
?水中磷的测定，通常按其存在的形式不同，分别
测定总磷、溶解性正磷酸盐和可溶性总磷酸盐，下
图为测定水中各种磷的流程图
可溶性正磷酸盐 可溶性总磷酸盐
总磷 水样
消解
用 0.45μm过滤
消解
１、消解的目的：将其他形式的磷转化为正磷酸盐
磷
有机磷
无机磷
不溶性（呈胶体、颗粒状）
可溶性
PO32-
PO43-
+K2S2O8消解
HPO42-
H2PO4-
PO43-
P2O74--
P3O105--
２．钼锑抗分光光度法的原理
PO43- + 钼酸盐 + 抗坏血酸
H+ 蓝色络合物（磷钼蓝）
实验步骤
１、预处理
（１）水样
取适量的进水和出水于 50mL具塞比色管＋蒸馏水于 25mL
标线＋ 4mLK2S2O8加塞后管口包一小块双层纱布并用线扎紧，
置于高压蒸汽消毒器中消解
（２）标准曲线
取七支 50mL具塞比色管，分别加入磷酸盐标准使用液 0、
0.50,1.00,3.00,5.00,10.0,15.0mL，加蒸馏水至 25ml
＋ 4mLK2S2O8,加塞捆纱布后，同样放在高压蒸汽消毒器中消
解
锅内压力达 0.11Mpa或蒸汽相对温度为 121℃ 开始计时，
30min后停止加热，待压力指针降至零后，取出放冷。
２．标准曲线的绘制
将 冷却后的校准系列＋蒸馏水至 50mL+1mL抗坏血酸 +2mL钼酸盐充分混
匀,放置 15min显色后，用 10mm比色皿，于 700nm处，以零浓度溶液为参比,
测量吸光度绘制以磷含量（ μg）对吸光度的校准曲线。
.,
.,
.,
A
ug
721分光
光度计
３、水样的测定
将冷却后的水样＋蒸馏水至 50mL+1mL抗坏血酸
混匀 +2mL钼酸盐充分混匀，放置 15min显色。用 10mm
比色皿，于 700nm波长处，以零浓度溶液为参比，测
量吸光度。从校准曲线上查出含磷量。
A
AX
mX m
C(PO43-,mg/L)= mx / V
mx— 由校准曲线查得的磷含量（ ug）
V — 水样体积（ mL）
数据处理
１、如试样中浊度或色度影响测量吸光度时，需做补偿校正
２、室温低于 13℃ 时，可在 20～ 30℃ 水浴中，显色 15min
３、操作所用的玻璃器皿，可用 1+5的盐酸浸泡 2h，或用不含
磷酸盐的洗涤剂刷洗
４、比色皿用后应以稀硝酸或铬酸洗液浸泡片刻，以除去吸
附的磷钼蓝显色物
五、注意事项
１、过硫酸钾消解的作用？
２、用分光光度计测吸光度时，如果比色皿中有气
泡对结果有什么影响？
六、思考题
交通噪声监测实验
交通噪声监测实验
交通噪声
工业噪声
建筑施工
社会生活噪声
其他
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
城市环境噪声的主要来源,？
噪声污染是一种物理性污染，同 水体污染, 大气
污染 和 固体废物污染 不同，它的特点是 局部性 和 没有
后效的 。
一 实验目的,
二 监测方法,
三 现场测量
四 结果表达
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
一 实验目的,
1) 掌握声级计的使用方法,学会用普通声级计测
量交通噪声
2) 熟练计算 等效声级 统计声级 标准偏差
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
二 监测方法,
1) 声级计的使用
如何使用
测量条件, 1) 天气条件 无雨 无雪 风速 5.5米以下
2) 声级计的操作 a 距地面垂直距离大于 1.2米 b 传声器离人 0.5米以上
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
A声级
环境噪声 的大小，不
仅与噪声的物理量有关，
还与人对声音的主观感觉
有关。声压级相同而频率
不同的声音，听起来不一
样响，高频的声音比低频
声音响，这是人耳听觉特
性决定的。
2) 监测布点
二 监测方法,
距离马路边
缘 20cm处
离开路口距
离大于 50米
？
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
三 现场测量
每 5秒给 B一个信号
C
记录数据
B 手持声级计 A
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
记录单行车辆
种类和数量
D
四 结果表达
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
Leq(A) =10lg
∑10 -23 Li/10
L10 L50 L90
噪声分布直框图
标准平均偏差 σ= [ ∑( Li-L)] 1 n-1 n
i=1
1
2
什么样的噪声对人危害更大?
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
思考题,
连续流活性炭吸附脱色实验
一、实验目的
?1、了解活性炭吸附的特点；
?2、观察活性炭对印染废水的色度的去除过
程。
二、实验原理
吸附是发生在固－液（气）两相界面上的一种
复杂的表面现象，它是一种非均相过程。大多数
的吸附过程是可逆的，液相或气相内的分子或原
子转移到固相表面，使固相表面的物质浓度增高，
这种现象就称为吸附；已被吸附的分子或原子离
开固相表面，返回到液相或气相中去，这种现象
称为解吸或脱附。在吸附过程中，被吸附到固体
表面上的物质称为吸附质，吸附吸附质的固体物
质称吸附剂。
活性炭是一种由含
炭材料制成的外观呈黑
色，内部孔隙结构发达、
比表面积大、吸附能力
强的一类微晶质碳素材
料。活性炭材料中有大
量肉眼看不见的微孔。
活性炭主成分除了 碳
元素 以外还有 氧, 氮、
氢 等 元素及灰份 。常见
的活性炭有颗粒状、粉
状两种。
活性炭吸附的作用产生于两个方面：一方面
是由于活性炭内部分子在各个方面都受着同等大
小力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使
其他分子吸附于其表面上，此过程为物理吸附；
另一方面是由于活性炭与被吸附物质之间的化学
作用，此过程为化学吸附。活性炭的吸附是上述
两种吸附综合作用的结果。
当活性炭在溶液中吸附速度和解吸速度相等
时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的
数量时，被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭
表面的浓度均不再变化，而达到了平衡，此时的
动态平衡称为活性炭吸附平衡。活性炭的吸附能
力以吸附量 q表示。
式中,q－活性炭吸附量, 即单体重量的吸附剂所
吸附的物质量, g/g；
V— 污水体积, L；
C0,C— 分别为吸附前原水及吸附平衡时污
水中的物质浓度, g/L；
X— 被吸附物质量, g；
M— 活性炭投加量, g；
? ?
M
X
M
CCVq ??? 0
在温度一定的条件下, 活性炭吸附量随被吸附物
质平衡浓度的提高而提高, 两者之间的变化曲线
称为吸附等温线, 通常用费兰德利希经验式加以
表达,
式中,q— 活性炭吸附量, g/g；
c— 被吸附物质平衡浓度, g/L
k,n— 与活性炭种类、温度、被吸附物
质性质有关的常数。
nCKq 1??
三、实验仪器和试剂
连续流活性炭三级吸附实验装置 可见光分光光度计
四、实验步骤
?1,配制染色废水,
?2,设备运行,
(1)在三个活性炭柱中加入颗粒状活性炭 (φ ＝ 4mm)。
(2)连接好活性炭吸附实验装置：进水管和一级活
性炭吸附柱下端相连, 一级出水和二级活性炭吸附
柱, 二级出水和三级活性炭吸附柱下端相连, 三级
活性炭吸附柱上端是三级出水 。
（ 3） 打开进水泵, 调整泵的转速分别为 20,40,60。
在不同的转速下测定出水流量 。
?3、水样的测定
（ 1） 绘制标准曲线
分别取进水 5,10,20、
25,35,50ml放入 50ml的
比色管中, 加水到 50ml。
设进水浓度为 100%,则比
色管中浓度依次为 10%、
20%, 40%, 50%, 70%,
100%。 以蒸馏水为参比测
定吸光度, 并绘制百分比
浓度－吸光度曲线 。
（ 2）水样的测定
转速为 20时，测定一级出水、二级出水、三级出水的
吸光度；转速为 40时，测定一级出水、二级出水、三
级出水的吸光度；转速为 60时，测定一级出水、二级
出水、三级出水的吸光度。
根据绘制的标准曲线查出在不同的转速下各级出水的
百分比浓度。
?4、按下表整理实验数据。
活性炭吸附实验记录表
转速
进水流量
(ml/min)
一级出水
二级出水
三级出水
吸光度
浓度 (%)
吸光度
浓度 (%)
吸光度
浓度 (%)
20
40
60
五、注意事项
?1、调整进水泵转速时动作要慢。
?2、取各级出水水样时不要喷洒在身上。
?3、调整进水泵转速后，间隔一定时间再取
各出水水样。
六、思考题
?活性炭吸附达到饱和后能否再次利用？
水中溶解氧含量
的测定
一、概 述
? 1,测定溶解氧的原因,
? 通过测定 DO判断水体是否受到污染
?是活性污泥处理系统的重要监控指标
?为测定 BOD5打基础
? 2,测定方法的选择
碘量法
修正法碘量法
膜电极法
清洁水可直接采
用碘量法测定
? 2,测定方法的选择
碘量法
修正法碘量法
膜电极法
叠 氮 化 钠 修 正 法, 水样中 NO2--N 含量
>0.05mg/L,Fe2＋ <1mg/L时, 适用于多数污水
及生化处理出水；
高锰酸钾修正法, 水样中 Fe2＋ >1mg/L；
明矾絮凝修正法, 水样有色或有悬浮物；
硫酸铜一氨基磺酸絮凝修正法, 含有活性污
泥悬浊物的水样；
? 2,测定方法的选择
碘量法
修正法碘量法
膜电极法
根据分子氧透过薄
膜的扩散速率来测
定水中溶解氧 。 方
法简便, 快速, 干
扰少, 可用于现场
测定 。
二、试验目的
? （ 1）熟悉碘量法测定水中溶解氧的原理及过程
? （ 2）掌握滴定管的使用
? （ 3）熟练掌握滴定终点的控制
三,碘量法原理
(白色沉淀 ) ? ? ???
24 OHMnN a O HM n S O
? ? ? ? ??? 222 22 OHM n OOOHMn
水样中加入硫酸锰和碱
性碘化钾，水中溶解氧
将低价锰氧化成高价锰，
生产四价锰的氢氧化物
沉淀
(棕色沉淀 )
? ? ? ? OHSOMnSOHOHM n O 224422 32 ???
? ? 422424 2 SOKIM n S OKISOMn ????
加酸后，氢氧化物沉淀
溶解并与碘离子反应而
释放出游离碘。
N a IOSNaIOSNa 22 6422322 ???
? ? 322222 422 OSNaIOHM n OO ???
以淀粉作指示剂，用硫
代硫酸钠滴定释出碘，
可以计算溶解氧的含量
四、试验步骤
1,取样
? 水样常采集到溶解氧瓶中, 注意不要在瓶中留有气泡 。
四、试验步骤
1,取样
? 水样常采集到溶解氧瓶中, 注意不要在瓶中留有气泡 。
2,固定
? 将吸管插入液面下, 加入 1ml硫酸锰溶液, 2ml碱性碘化钾
溶液, 盖好瓶塞, 颠倒混合数次, 静置 。 待棕色沉淀物降
至瓶内一半时, 再颠倒混合一次, 待沉淀物下降到瓶底 。
一般在取样现场固定 。
3,析出碘
? 轻轻打开瓶塞, 立即用吸管插入液面下加入 2.0 ml硫酸 。
小心盖好瓶塞, 颠倒混合摇匀, 至沉淀物全部溶解为止,
放置暗处 5min。
4,滴定
吸取 100.0ml上述溶液于 250ml锥形瓶中用硫代硫酸钠溶液
滴定至溶液呈淡黄色, 加入 1ml淀粉溶液, 继续滴定至蓝
色刚好褪去为止, 记录硫代硫酸钠溶液用量 。
5,计算
式中,M—— 硫代硫酸钠溶液浓度 （ mol/L） ；
V—— 滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积 （ ml） 。
? ? 1 0 0 1 0 0 08/,2 ???? VMlmgODO
6,标定 硫代硫酸钠
硫代硫酸钠不稳定，在放置过
程中 Na2S2O3浓度 会发生改变，
故每次用时应进行标定，以确
定其当前浓度 。
6,标定 硫代硫酸钠
250ml碘量瓶 + 100ml蒸馏水
+ 1g KI
+ 10.00ml,0.025mol/l重铬酸钾
＋ 5ml（ 1＋ 5） 硫酸
用 Na2S2O3滴定到 淡黄色 ＋ 1ml淀粉溶液
继续滴定至蓝色刚好褪去为止, 记录硫代硫酸钠溶液用量 。
摇匀, 放置暗处 5min
计算,
式中, V— 滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积 （ ml）
? ? OHSOKISOCrSOHKIOCrK 242234242722 74376 ??????
N a IOSNaSNaI 202 6423222 ???
? ? VlmgOSNa 00.100 2 5.0/322 ??
五、注意事项
? （ 1） 如果水样中含有氧化性物质, 应预先于水样中加入硫代硫
酸钠去除,
用两个溶解氧瓶各取一瓶水样, 在其中一瓶加入 5ml 1+5硫
酸和 1g碘化钾, 摇匀, 此时游离出碘 。 以淀粉作指示剂, 用硫
代硫酸钠溶液滴定至蓝色刚褪, 记下用量 。 于另一瓶水样中,
加入同样量的硫代硫酸钠溶液, 摇匀后, 按操作步骤测定 。
? （ 2） 如果水样呈强酸性或强碱性, 可用氢氧化钠或硫酸溶液调
至中性后测定 。
六、思考题
? （ 1） 取水样时溶解氧瓶内为什么不能含有气泡？
? （ 2） 加硫酸时为什么要插入液面以下？
? （ 3） 当碘析出时为什么把溶解氧瓶放置暗处 5min？
化学需氧量监测实验
（重铬酸钾法）
定 义
化学需氧量（ COD）：是指在强酸并加热
条件下，用重铬酸钾作为强氧化剂处理水样
时所消耗氧化剂的量，以氧的 mg/L来表示。
化学需氧量反映了水中受还原性物质污
染的程度，水中还原性物质包括有机物、亚
硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污
染是很普遍的，因此化学需氧量也作为有机
物相对含量的指标之一，但只能反映能被氧
化的有机物污染，不能反映多环芳烃,PCB、
二恶英类等的污染状况。 CODCr是我国实施排
放总量控制的指标之一。
影响化学需氧量测定的因素
水样的化学需氧量，可受加入氧化剂的
种类及浓度、反应溶液的酸度、反应温度和
时间，以及催化剂的有无而获得不同的结果。
因此，化学需氧量亦是一个条件性指标，必
须严格按操作步骤进行。
方法的适用范围
?用 0.25mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定大
于 50mg/L 的 COD值。用 0.025mol/L浓度的
重铬酸钾溶液可测定 5-50mg/L的 COD值，但
准确度较差。
实验目的
?1、了解化学需氧量的测定方法
?2、熟悉容量法 (重铬酸钾法 )测定化学
需氧量的原理及过程
?3、掌握滴定管的使用
?4、熟练掌握滴定终点的控制
实验原理
?在强酸性溶液中, 一定量的重铬酸钾氧化水样
中还原性物质, 过量的重铬酸钾以试亚铁灵作
指示剂, 用硫酸亚铁铵溶液回滴 。 根据用量算
出水样中还原性物质消耗氧的量 。
?重铬酸钾与有机物的反应,
2Cr2O72-＋ 16H+＋ 3C(代表有机物 ) 4Cr3+＋ CO2
?过量的重铬酸钾以亚铁灵为指示剂，以硫酸亚
铁铵溶液回滴发生的反应,
Cr2O72-＋ 14H+＋ 6Fe2+ 2Cr3+＋ 6Fe3+＋ 7H2O
实验步骤
?取水样,20.00ml
?加药：加入玻璃珠、硫酸汞、重铬酸钾、硫酸－
硫酸银等
?加热回流,180℃, 2h
?滴定：用硫酸亚铁铵标准溶液滴定过量的重铬酸
钾, 记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量
?空白实验：用 20.00ml蒸馏水代替水样按同样操
作步骤作空白实验
数据处理
?CODcr(O2,mg/L)=,式中,
c— 硫酸亚铁铵标准溶液的浓度 (mol/L)
V0— 滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量 (ml)
V1— 滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量 (ml)
V— 水样的体积 (ml)
8— 氧 ( O)摩尔质量 (g/mol)
?COD去除率 =
V
cVV 1 0 0 08)( 10 ????
21
%100?
进
出进 －
C O D
C O DC O D
注意事项
? 1、使用 0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量可达 40mg，如
取用 20.00ml水样，即最高可络合 2000mg/L氯离子浓度
的水样。若氯离子浓度较低，亦可少加硫酸汞，使保持
硫酸汞,氯离子 =10:1(W/W)。若出现少量氯化汞沉淀，
并不影响测定。
? 2、水样取用体积可在 10.00-50.00ml范围之间，但试剂
用量及浓度需进行相应调整，也可得到满意的结果。
? 3、对于化学需氧量小于 50mg/L的水样，应改用
0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液。回滴时用 0.01mol/L硫
酸亚铁铵标准溶液。
? 4、水样加热回流后，溶液中重铬酸钾剩余量应为加入
量的 - 为宜。
? 5,CODcr的测定结果应保留三位有效数字。
51 54
思考题
?1、为什么要测定化学需氧量？
?2、重铬酸钾法测定化学需氧量的过程中，
硫酸汞和硫酸 —硫酸银各起什么作用？
?3、分析测定的数据，说一说影响结果的因
素有哪些？
相关内容
?DO
?BOD
?高锰酸盐指数
一．实验目的
１．观察混凝现象，从而加深对
混凝理论的理解。
２．了解混凝剂的筛选方法。
３．选择和确定最佳的混凝工艺
条件。
二．实验原理
Al3++6H2O ?[Al(H2O)6]3+
[Al(H2O)6]3+? [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+
[Al(OH)(H2O)5]2+ ? [Al(OH)2(H2O)4]+ + H+
[Al(OH)2(H2O)4]+ ? Al(OH)3 + 3H2O + H+
Al(OH)3 沉淀对
胶粒进行网捕
整个过程经历三个阶段：混合，絮凝和沉淀
１．混合 胶体脱稳
混合时间Ｔ,10~30s，最多不超过２ min
速度梯度Ｇ,500~1000s-1
２．絮凝 生成矾花
保证足够的絮凝时间
Ｇ,10~75s-1
３．沉淀 矾花与水分离
停止搅拌，静置
三、实验仪器及试剂
? 1,仪器
? （ 1） 1000ml量筒 2个
? （ 2） 200ml烧杯 6个
? （ 3） 10ml移液管 5个
? （ 4） 光电式浊度仪
? （ 5） 可编程六联电动搅拌器
? （ 6） pH计
? 2,试剂
? （ 1） 硫酸铝 Al2（ SO4） 3·18H2O,10g/L
? （ 2） 三氯化铁 FeCl3·6H2O,10g/L
? （ 3） 盐酸 HCl,10%
? （ 4） 氢氧化钠 NaOH,10%
掌握可编程六联电动搅拌器的使用方法
掌握浊度仪的使用方法
四．实验步骤
1．确定最佳投药量
（１）用量筒量取 6个水样于 6个 1000mL混凝杯中，
并测定原水的浊度,pH值及水温
（２）依次向六个加药杯中加入 Al2(SO4)3 溶液 1、
2,4,8,10,12mL
（３）按表１设置程序 (见实验指导书）
（４）搅拌过程中，观察并记录“矾花”形成的过
程，“矾花”外观、大小、密实程度等
（５）搅拌过程完成后，停机，静沉
10min，观察并记录“矾花沉淀的过
程
（６）静沉结束后，分别取出 100mL上
清液，并分别用浊度仪测
出剩余浊度
（７）绘制剩余浊度 ---投药量曲线
（８）根据同样的方法确定 FeCl3的最
佳投药量
表 1 最佳投加量实验记录表
原水浊度 原水温度 原水 pH 混凝剂 Al2(SO4)3
水样编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
混凝剂投
加量 １ ２ ４ ８ １０ １２
矾化形成
时间
水样剩余
浊度
最佳混凝剂投加量
浊度
混凝剂投加量
2．确定最佳 pH值范围
（１）另取 5个 1000 mL水样，向水样中加酸或碱调节 pH值，依
次为 4mL,2mL(10%HCl),0mL,2mL,4mL(10%NaOH)快速搅
30s (500转 /分 )，用 pH计测 pH值。
（２）按前面确定的最佳投药量加 Al2(SO4)3分别于５个加药杯
重复 2(3)～ (6),绘制剩余浊度 ---pH值曲线，确定最佳 pH
范围。
表 2 最佳 pH值实验记录表
原水浊度 原水温度 混凝剂 混凝剂投加量
水样编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
HCl投加量 ４ ２
NaOH投
加量 ２ ４
水样 pH值
矾花形成
时间
剩余浊度
最佳 pH范围
浊度
pH
五,注意事项
1,整个实验采用同一水样，取水样时搅
拌均匀，一次量取
2,2,要充分冲洗加药杯，以免药剂沾
在加药杯上太多，影响投药量的精确
度
3,取上清液时，要在相同的条件下取。
六．思考题
１．简述影响混凝效果的几个主要因素。
２．为什么投药量大时，混凝效果不一
定好?
3,希望今后通过课外阅读和参观了解
工业实际混凝沉淀装置的运行情况。
污水好氧生物处理实验
实验目的
?1,熟悉活性污泥法的基本流程；
?2,加深对污水好氧生物处理和活性污泥法
原理的理解；
?3、掌握利用氧化沟系统处理生活污水的实
验方法。
污水好氧生物处理原理示意图
内源呼吸产物 + 能量
(CO2,H2O,NH3,SO42-… )
污水中的可
降解有机物
新细胞物质
（ C5H7NO2）
代谢产物
(CO2,H2O,NH3,SO42-… )
(1/3) 分解代谢
(2/3) 合成代谢
+ 好氧微生物
O2 ＋ 能量
净增细胞物质
内源呼吸
～ 80%
～ 20% 内源呼吸残留物
O2
无机代谢产物
少量能量
剩余污泥
活性污泥法原理
?活性污泥法就是利用悬浮在水中的活性污泥，
在微生物生长有利的环境下和污水充分接触，
对废水中的有机物、营养元素 (N,P)和某些
无机毒物产生吸附、氧化分解而使废水得到
净化的方法。
高碑店污水处理厂的工艺流程图
活性污泥法的作用过程
?1、吸附阶段
?主要是废水中的污染物由于活性污泥的吸附作用被转移到活
性污泥中从而被去除，这一阶段时间很短，一般 10-45min即可
完成。
?2、氧化阶段
?在有氧的条件下，微生物将前一阶段所吸附的污染物氧化分
解以获得能量或合成细胞质。从水处理的角度看，无论氧化分
解还是合成都能从水中去除污染物，这一阶段进行缓慢，一般
需 4-6hr。
?3、絮凝沉淀阶段
?氧化阶段合成的菌体、有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉
淀从水中分离出来，使水净化，这一阶段在二沉池中进行。
实验内容
?测定
?污泥浓度 (MLSS)、污泥沉降比 (SV)、进水
流量 (Qinf)、回流污泥流量 (QR)、反应器有
效容积 (V)
?计算
?污泥体积指数 (SVI)、水力停留时间 (HRT)、
污泥回流比 ( R)
实验内容
?1、污泥浓度
也称混合液悬浮固体 (MLSS)，是指曝气池中 1L活性污
泥混合液中悬浮物的重量，单位 mg/L或 g/L。污泥浓度从表
观上反映了活性污泥数量的多少。
氧化沟系统的 MLSS一般控制在 2000-6000mg/L。
实验仪器：恒温鼓风干燥箱、真空抽滤系统、量杯、
取样烧杯、镊子、干燥器、万分之一电子天平。
实验设备
真空抽滤系统
真空泵 缓冲瓶
抽滤瓶
实验内容
? 1、污泥浓度
预热电子天平 滤纸烘干、冷却 滤纸称重
M纸
抽滤 取样 铺滤纸
实验内容
? 1、污泥浓度
预热电子天平 滤纸烘干、冷却 滤纸称重
100mL
抽滤 取样 铺滤纸
实验内容
? 1、污泥浓度
预热电子天平 滤纸烘干、冷却 滤纸称重
样品烘干 样品冷却 样品称重
103-105℃
2h
M纸 +SS
实验内容
? 1、污泥浓度
? 结果表达
100
10001000)M-(MM L S S ( m g /L ) SS ??? ? 纸纸
实验内容
?2,污泥沉降比 （ SV）
SV是指 1L曝气池混合液静止沉降 30min后, 沉淀
污泥占混合液的百分比 。 它反映污泥沉降性能和浓
缩性能 。 实验仪器：沉淀锥, 表 。
30min
V(mL)
实验内容
? 2、污泥沉降比（ SV）
? 结果表达
%100)(1000 )( ?? mLmLVSV
实验内容
?3,进水流量 (Qinf)、回流污泥流量 (QR)
曝气池进水流量, 污泥回流流量会直接影响到生物
处理装置的运行效果 。 实验仪器：秒表, 烧杯, 量筒
20S-1min
实验内容
?4,反应器有效容积 V
反应器有效容积是指混合液 （ 活性污泥和污水 ）
在反应器中所占的体积 。 实验仪器：卷尺
question
指标计算
?1,污泥体积指数 SVI
SVI系指曝气池中的活性污泥混合液经 30min沉降后, 1g
干污泥在湿时所占的污泥层体积,单位 mL/g。
M L SS
SVSV I 10??
SVI值是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数。一般
认为 SVI=50～ 150mL/g时，污泥沉降良好； SVI大于 200mL/g时，
污泥膨胀，沉降性能差； SVI小于 50mL/g时，污泥中无机物
多，活性差。
SVI的意义?
指标计算
?2、水力停留时间
污水在曝气池内的水力停留时间一般用 HRT表
示。 HRT与入流污水量及池容的大小有关系。
RQQ
VH RT
??
Q
VHRT ?
氧化沟的水力停留时间可取 20,24,36、
48h，根据对出水水质的要求而定。
名义停留时间
实际停留时间
指标计算
?3、回流比
回流比是回流污泥量与入流污水量之比,
常用 R表示,
%1 0 0
i n f
?? QQR R
氧化沟的回流比 R一般为 50-150%。
实验总结
Applications of membrane processes
and production of membrane
膜技术应用及膜制造
6 Membranes in water treatment
? What is a membrane?
? Applications of membranes
? Foodprocessing
? Medical (dialyses,breathing)
? Water treatment (drinking water,Membrane
Bioreactor)
? Industrial production (gas separation,extraction,
pervaporation)
? Basic principles,nomenclature or how do we call what?
? Units (Cp,Retention,Flux,MTC,TMP,Osmotic pressure,
Recovery)
? Driving force
? Filtration spectrum
? Production of membranes
? Membrane types
? Module configurations (flt plate,tube,fibre,capillary,spiral
wound)
? Proces configurations (cross flow,dead end,semi dead
end)
? Membrane applications
? Foodprocessing
Beer,dairy,juice,yeast
? Medical (dialyses,breathing)
? Water treatment (drinking water,Membrane Bioreactor)
? Industrial production (gas separation,extraction,
pervaporation)
? Fouling
? Membrane bioreactors
? Some applications of membranes in water treatment
6 membranes
Nomenclature
? Feed
? Concentrate
? Brine
? Permeate
? Trans Membrane Pressure
? Surface
? Structure
? Fouling
Categories of Membrane
Processes
Pressure Driven Processes
- Reverse Osmosis,Nanofiltration
Ultrafiltration,Microfiltration
Other Processes
-Dialysis,Electrodialysis
Driving force is
concentration difference
Driving force is electric
potential difference
membrane
Feed
Product water =
permeate
Concentrate =
Retentate =Brine
Pressure driven Membrane filtration
membrane
? microfiltration
? ultrafiltration
? nanofiltration
? reverse osmosis
Decrease of pore size /
increase of pumping pressure
Particle size and Separation size
1 m m 0, 1 m m 1 0 n m 1 n m
Bacteria
Virus
Nutrient
Sand
Silt
Clay
Question, Please give appropriate sizes of …,
Particle size and Separation size
1 m m 0, 1 m m 1 0 n m 1 n m
N u t r i e n t s
N a t u r a l O r g a n i c M a t t e r s
V i r u s e s
B a c t e r i a P r o t e i n s
I o n s
P e s t i c i d e s,E n d o c r i n e d i s r u p t i n g c h e m i c a l s
C l a y,S i l t
O r g a n i c d e b r i s
Please give appropriate separation sizes of …
Reverse Osmosis,Nanofiltration,
Ultrafiltration,Microfiltration,Filter Papers
Solute size and Separation size
1 m m 0, 1 m m 1 0 n m 1 n m
N u t r i e n t s
N a t u r a l O r g a n i c M a t t e r s
V i r u s e s
B a c t e r i a P r o t e i n s
I o n s
R e v e r s e O s m o s i s ( R O )
N a n o f i l t r a t i o n ( N F )
U l t r a f i l t r a t i o n ( U F )
M ic r o f i l t r a t i o n ( M F )
P e s t i c i d e s,E n d o c r i n e d i s r u p t i n g c h e m i c a l s
C l a y,S i l t
O r g a n i c d e b r i s
E le c t r o d i a l y s i s ( E D )
Particle size versus P (bar)
Particle size in m,
Ap
pl
ied
pr
essu
re
Cut off graph
“Production” of a membrane filter
Q-permeate = Jv x A
Permeate flowrate Q = m3/h
Flux Jv = m3/m2,h
Area A = m2
Permeability of a membrane
Ap = Jv / Δ P
Ap = permeability in m3 / m2.h.Pa
Jv = Flux in m3 / m2.h
Δ P = Trans Membrane Pressure =
Pfeed – Ppermeate (in Pascal)
Calculation Membrane surface
A single tubular membrane has a diameter of
6 mm,
The length of the module = 3,65 meter,
In one module there are 55 membranes
together,
What is the total membrane surface area in this
module?
Answer,
? Area of 1 membrane = 2 π r x l
? 2 π r x l = 2 π 0,003 x 3,65 = 0,069 m2
? Total area = 55 x 0,069 = 3,78 m2
2r=D=6mm
L = 3,65 m
Example calculation Flux (Jv) and
Permeability (Ap)
? A UF membrane with 12 tubes of ? 5 mm
and a length of 6 m,give a permeate flow
of 325 litres/hour at a pressure of 3,5 bar,
? What is the Flux?
? What is the Permeability?
Answer,
The total applied membrane area (A)
= 12 x 6m x 2,л,0,0025 m = 1,131 m2
Flux
Jv = 325 litres/1,131, H = 287,36 l/m2.h
Permeabilty
Ap = Jv/ΔP = 287,36 / 3,5 = 82,1 l/m2.h.bar
Example Trans Membrane Pressure,
? The inlet pressure in the membrane is 3,6
bar,The outlet pressure = 3,3 bar,
? The permeate outlet has a pressure 0,3
bar,
? What is the TMP over this membrane
module?
2r=D=6mm
L = 3,65 m
P in P out
Feed flow
Answer,
? TMP = Pfeed – Ppermeate
? P feed = ( Pin + Pout ) / 2
? TMP = (3,6 + 3,3) /2 - 0,3 =
3,15
bar
Some other aspects,
? Recovery S (some times called Yield)
? Retention R
? Selectivity β
? Rejection
? Salt Passage (in NF & RO applications)
? Cut off
? Membrane Transfer Coefficient
Recovery (S)
S = Qpermeate / Q feed
Example 1 of Recovery (S) of
membrane process
Q feed = 12,5 m3/h
Q retentate = Q concetrate = 4,5 m3/h
? What is the overall recovery?
Q permeate = 12,5 – 4,5 = 8 m3/h
Recovery = 8 / 12,5 x 100 %
= 64 %
Example 2 of Recovery (S) of
membrane process with backwash
? Qp =8 m3/h Qf = 8,2 m3/h
? Permeate production time = 20 minutes
? After every 20 minutes production there is a 30
seconds backwash with a flow of 24 m3/h,The
Feed flow is going on then and is not affected by
the backwash,
? What is the overall recovery?
Recovery = (20,5 x 8) – (0,5 x 24) x 100%= 99,4 %
20,5 x 8
Retention
R = Cr – Cp = 1 - Cp
Cr Cr
Selectivity
β = Cr / Cp
Retention / Selectivity example
? The raw feed water of a UF membrane
has a TS concentration of 25 mg/l
? The permeate has a TS concentration of
2,8 mg/l,
? The recovery is 80 %
-What is the TS retention?
-What is the selectivity of TS for this
membrane?
25 mg/l
2,8 mg/l
mg/l
Cf =25 mg/l
Cp =2,8 mg/l
Cr =? mg/l
Mass balance,
Recovery S = 80% so Qp = 80 % of Q feed
100, 25 mg/l = 80, 2,8 mg/l + 20,? mg/l
Cr = (2500 – 224) / 20 = 113,8 mg/l
Retention Answer,
? Total Solids Rentention R =
R = (Cr – Cp) / Cr
= (113,8 - 2,8) / 113,8 x 100%
= 97,5 %
Selectivity β for Total Solids
β = Cr / Cp = 113,8 / 2,8
= 40,6 %
If retention R = 0 % then β = 1
If R = 100 % then β = ∞
Flux Jv is depending on,
- Trans Membrane Pressure
- Temperature ≈ Viscosity
- Resistant of the membrane
(including fouling)
- Structure
- Concentration Polarisation
Relation Temp & Flux
The dynamic viscosity η = 497.10-3
(T + 42,5)1,5
T = temperature of the permeate (Celcius)
Η = dynamic viscosity in Pa.s
Pa.s = N,s/m2 = 10 Poise;
1 centipoise (cP) = 0,001 Pa.s
Temperature higher = flux higher
Dynamic viscosity of water at 25 degrees C
=
0,896 cP
Resistance Model in a membrane
I = E
R1+R2+R3
E
R1
R2
R3
I
Rm
Rc
Rg R
p
Jv
Jv = DP
m(Rc+Rg+Rp +Rm)
Separation of resistance factors to
Cake,Gel,Plugging,Membrane,
Model on flow in membrane pores
Jv = Ak, DP, dp
32, m, Dz
2
Jv,
Ak,
DP,
dp,
m,
Dz,
Volume Flux
Pore Open Ratio
Applied Pressure
Pore Diameter
Viscosity
Membrane Thickness
Concentration Polarisation
Flux
Concentration Profile
Cb
Cm
Difference in concentration
between Cb and Cm is called
concentration polarization
Cm
Cb
Jv=k,ln( )
k,Mass transfer coefficient
feed
Normal Osmose
Higher concentration Lower concentration
semi-permeabele
membraan
Water transport
Reversed Osmose
Force
Semi-permeabele
membrane
Higher
concentration
Lower
concentration Water transport
Production in (NF/RO) membranes
? ????? ΔPA J F l u x w a t e r
f e e d
p e r m e a t ef e e d
C
CCR e t e n t i o n ??
A = permeability in litres / m2 / bar
Flux Jw in liters / m2,hour
Rejection by NF/RO membranes
Salt
Retention
[%]
0
20
40
60
80
100
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 0 10 20 30
Water
Flux
(L/m2h)
Feed pressure (bar) Feed pressure (bar)
Water
Salt Salt Flux
(kg/m2h)
Osmotic pressure
Osmotic pressure
DH =
29 bar =
290 meter
water column
water
membrane
river water seawater river water seawater
( b a r )24.MWcMW RTc.π ??
Question,
What is Л the Osmotic Pressure of Seawater?
[NaCl] in seawater = 35 gram/liter ?
35 g / 58,5 mol NaCl = 0,6 mol/l ?
0,6 mol Na + 0,6 mol Cl = 1,2 mol
Л = 1,2 x 24 bar = 29 bar !!!
Reverse osmosis in a continuous
process
Sea
water
Production of a membrane
?Basis is an organic polymer
(PAN,PES,CA,PVDF),
The polymer determines the chemical
resistance,fouling behavior,etc,
?Casting solution is prepared by mixing
this polymer with an organic solvent
(NMP,DMF,acetone),
The solvent must be miscible with water,
Production of a membrane
?Also specific substances are added to
the casting solution (e.g,pore-formers or
non-solvents),
?Coagulation in water gives phase-
separation resulting in a polymer poor
phase (‘the pores’) and a polymer rich
phase (‘the membrane body’)
Production of a membrane
? A demonstration in the lab after
instruction!!
Nesessary equipment,
? PES polymer
? NMP Solvent solution
? Water
? Glass sheets
? Metal knife = membrane instrument
Poly Sulfon (PS)
PS in NMP solution
glassplates
Cleaning glassplates important
Membrane knife (0,2 mm)
Filling the knife with PS solution
Arie my college is
demonstrating
Creating a membrane film
Move very gently to left
Put slowly in the water for…,
Membrane is floating after
coagulation
After coagulation
Out of the water
Take of a membrane
The photo of the produced
membrane
Make sheets of it in a module
Make a module of it
More than one membrane
Submerge in a MBR tank
Structure of Membranes
?Porous vs Non Porous
?Hydrophilic vs Hydrophobic
?Polymeric vs Inorganic
Porous-Non Porous,Symmetric and
Assymetric
? Dense (Non porous)
? Porous Symmetric
? Porous asymmetric
RO,NF
UF,MF
MF
Skin
Support
Porous Symmetric Membranes
Nuclepore Membrane Cellulose Membrane
Symmetric membrane
Asymmetric Membranes
Dense Layer
Porous support
Fiber Support
Pore size
? Ceramic membrane pictures (CEM)
Membrane structure
? structure,
? symmetric
? asymmetric
? shapes,
? flat sheet
? tubular,
? tube (d > 3 mm)
? capillary (0.5 < d < 3.0 mm)
? hollow fibre (d < 0.5 mm)
Module shapes
?Flat Sheet
?Spiral Wound
?Tubular
?Hollow Fiber
?Contained vs Submerged
Flat sheet module M e m b r a n e
F e e d
R e s i d u e
P e r m e a t e
P e r m e a t e
0 1 4 - D W G - M W
Plate and Frame Module
UF
Polyacrylo nitrile(PAN)
Polyvinylidene fluoride(PVF)
Polysulfone(PS)
Sulfonated Polysulfone(SPS)
Tubular and capillary membranes
Tubular membrane
www.vito.be
Tubular membranes (contained)
Hollow Fiber (capillar)
Outside In VS Inside Out
From Catalog of Toray
Capillary 8 inch module
Monolith (demo)
Inorganic Membranes
- Ceramic
MF,UF
Recently NF
- Porous glass
- Zirconium
Ceramic tubes Flat sheets
Spiral-Wound RO/NF Module
Flow IN
Spacer
Membrane
Permeate
Concentrate
C o l l e c t i o n p i p e
F e e d f l o w
F e e d f l o w
P e r m e a t e f l o w
M e m b r a n e
M e m b r a n e
F e e d s p a c e r
F e e d s p a c e r
R e s i d u e f l o w
P e r m e a t e
0 1 5 - D W G - M W
You can make your own spiral
wound module today!!!
? Two A4 papers
? Cotton sheet A4 (if available)
? Shears to cut
? Glue for paper
? Plastic tube with a slid (prefabricated)
Reverse Osmose-installation
+/- various configurations
ss oo ll ii dd ll ee vv ee ll
(( ff oo uu ll ii nn gg
rr ee ss ii ss tt aa nn cc ee ))
cc oo mm pp aa cc tt nn ee ss ss ee nn ee rr gg yy
cc oo nn ss uu mm pp tt ii oo nn
pp rr ii cc ee
pp ee rr mm 22
pp ll aa tt ee && ff rr aa mm ee
++ -- 00 00
ss pp ii rr aa ll ww oo uu nn dd
-- ++ ++ ++ ++
(( ?? 22 55 // mm
22
))
tt uu bb ee
++ ++ -- 00 // -- --
(( ?? 11 55 00 // mm
22
))
cc aa pp ii ll ll aa rr yy
00 ++ ++ 00
(( ?? 11 00 00 // mm
22
))
hh oo ll ll oo ww ff ii bb rr ee
-- -- ++ ++ ++ ++ ++ ++
(( ?? 22 55 // mm
22
))
++ ++ pp oo ss ii tt ii vv ee
00 nn ee uu tt rr aa ll
-- -- nn ee gg aa tt ii vv ee
Operation modes
F e e d
P e r m e a t e
P e r m e a t e
F e e d R e t e n t a t e
D e a d e n d C r o s s - f l o w
Deadend and Crossflow
Membrane filtration dead-end
Membrane
W
as
te
wa
ter
Permeate feed
Membrane filtration cross flow
W
as
te
wa
ter
Permeate
concentrate
feed
membrane
Air injection
Dead-end Filtration
time
Yield
Cake Thickness
Cross-flow filtration
time
Cake Thickness
Yield
Semi dead-end filtration
Cross-flow filtration
? Advantages,
? turbulent flow
? continuous concentrate discharge
? control of cake-layer build-up
? Disadvantages,
? more complex process layout
? high(er) energy consumption
? high(er) investment cost
Cascade single pass system
Fe ed R et e ntate
C once ntr a t e
Two-stage recirculation system
C once ntr a t e
Fe ed
Pe r me at ePe r me at e
Stag e 1 Stag e 2
Fe ed
pu mp
R ecir c ul a t ion
pu mp
Fouling of membranes
? Fouling
? Reversible fouling
? Irreversible fouling
? Biofouling
? Pore blocking
? Scaling
Resistance Model
I = E
R1+R2+R3
E
R1
R2
R3
I
Rm
Rc
Rg R
p
Jv
Jv = DP
m(Rc+Rg+Rp +Rm)
Separation of resistance factors to
Cake,Gel,Plugging,Membrane,
Rejection by UF/MF membranes
Globular Protein Linear polymer
Solute Pepsin Cytochrome C Polydextran
MW (kDa) 35 13 100
Rejection (%) 90 70 0
Porous support
Selective membrane skin
Globular
protein
Linear
macromolecule
Cake layer formation
Membrane
Particle
Colloid/protein
Cake/
fouling layer
Flow direction
Driving force
?p
Fouling in MF/UF
Decrease in flux due to,
? Pore-plugging,adsorption and cake-layer formation
? No concentration polarization of salts ?
no scaling
? In general concentrated feed solutions containing large
particles (size 10 nm – 25 μm),
This results in low back-diffusion rates,fast cake layer
build-up and pore blocking ?
low product-fluxes (1/10 of the CWF)
? Complex cake layer structure
Fouling in NF/RO
Fouling behavior differs from UF/MF due
to,
?Lower fluxes and presence of smaller
molecules ? higher back-diffusion and in
general no thick cake layer formation
?Charged membrane surfaces (in general
negative) ? adsorption of colloids and
biological matter
?Scaling (CaSO4,CaCO3)
Fouling reduction/cleaning
?Membrane properties and module design
?Optimum process conditions (low TMP)
?Cleaning regime
? hydraulic cleaning (backwash,
forward flush and airflush? )
? chemical cleaning
? relaxation
?Pre-treatment of the feed
(flocculation/coagulation,pH adjustment)
Backwash (= Backflush)
S u s p e n s i o n
M e m b r a n e
P e r m e a t e
F i l t r a t i o n m o d e B a c k f l u s h i n g m o d e
t o d r a i n
F l u x
T i m e
w i t h b a c k f l u s h i n g
w i t h o u t 0
n e g a t i v e f l o w
F l u x
T i m e
w i t h b a c k f l u s h i n g
w i t h o u t
0
n e g a t i v e f l o w
Backwash (= Backflush)
Forward Flush
? production forward flush
Back Flush
? production forward flush &
back flush
permeate
AirFlush
AirFlush?
bubble flow slug flow annular flow
Forward Flush with airflush
? production forward flush with
airflush & backflush
Membrane filtration semi dead-end
Membrane
W
as
te
wa
ter
Permeate feed
Dead-end production-run,start
building up fouling layer
permeate
permeate
permeate
permeate
feed
Membrane module
Dead-end at end of production run
Building up fouling layer
Production of permeate
decreases at constant
TMP
permeate
permeate
permeate
permeate
feed
Dead-end with backflush
Backflush with permeate during
production
concentrate
feed
permeate
permeate
permeate
permeate
Dead-end with backwash & airflush
Air injection feed
permeate
permeate
permeate
permeate
Backwash with airflush
results in lower permeate
use
Air injection
Membrane filtration cross flow
W
as
te
wa
ter
Permeate
concentrate
feed
membrane
Air injection
Cross flow
? High sheering forces in membrane module
? Low fouling layer build up
? Higher energy demand
? Higher recovery
? Applicated for higher MLSS contents
At t = 156 h
At t = 372 h
0
1
2
3
4
5
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51
m i n u te s
l/
m
in
/b
a
r
/m
2
0
1
2
3
4
5
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51
m i n u te s
l
/
m
i
n
/
b
a
r
/
m
2
Pe rm eab ility Ba ckwas h F low
The effect of backwash on permeate production,
Relaxation
? Give the membrane time to relax
? Fouling will loosen
? Membrane structure is recovering
? Permeate wil diffuse back
? On Off operation f.e,Switching
Chemical cleaning
? Organic fouling layer removed with alkaline
detergents (Ultrasil-10 series)
? Proteins removed with enzymatic cleaning agents
(Ultrasil-60,62,69 series)
? Inorganic precipitates removed with inorganic (HCl for
CaCO3) or organic (citric acid/EDTA for CaSO4) acids
? Disinfection with NaHSO3/Na2S2O5 or NaOCl and
H2O2
Membrane resistance
in cleaning
PAN UF
membrane
PVDF UF/MF
membrane
CA RO
membrane
Composite
NF/RO
membrane
pH
Temperature
NaOCl
Bacteria
Chemical
resistance
Fouling
susceptibility
2-10
< 45 ° C
< 50 ppm
resistant
+/-
low
1-13
< 80 ° C
< 1000 ppm
resistant
++
medium
2-8
< 40 ° C
< 5 ppm
not resistant
-
low
3-10
< 50 ° C
< 0.1 ppm
resistant
+
medium
水中氨氮含量的测定
一、概 述
1、与氮有关的水质指标
? （ 1） 总氮, 紫外分光光度法测定
? （ 2） 凯式氮, 有机氮 +氨氮 蒸馏滴定方法测定
? （ 3） 氨氮, NH3+NH4+ （组成取决于溶液的 pH值 )
? （ 4） 亚硝酸盐氮
? （ 5） 硝酸盐氮
2,水处理系统中氮的转化过程,
3,测定含氮物质的原因
? 测定水中各种形态的氮化合物, 评价水体被污染和, 自净,
状况,
? 当发现水中氨氮或有机氮的浓度很高时, 表明水体刚刚
受到污染, 其潜在的危害较大,
? 当水中硝酸盐氮浓度高时, 表明水已经过生化自净 。
二、试验目的
? （ 1）了解氨氮的几种测定方法
? （ 2）掌握分光光度计的使用、标准曲线的绘制及有关计
算方法
? （ 3）熟悉纳氏试剂光度法测定氨氮的原理及过程
三、实验方法的选择
? 氨氮的测定方法,
纳氏试剂比色法
苯酚－次氯酸盐比色法
水杨酸－次氯酸盐比色法
电极法
具有操作简便、灵
敏等特点。
水中钙、镁和铁等
金属离子、硫化物、
醛和酮类、颜色，
以及混浊等均干扰
测定，需作相应的
预处理。
四,纳氏试剂分光光度法原理
? HgI和 KI的碱性溶液与氨反应生成 淡红棕色 胶态化合物,
此颜色在较宽的波长范围内具强烈吸收 。 通常测量用波长
在 410-425nm范围 。
五、试验步骤
? 1,水样预处理
? 絮凝沉淀法,
取 100ml水样 （ 进水, 出水, 无氨水 ）
＋ 1ml 10%硫酸锌溶液
＋ 25%的 NaOH溶液, 调节 pH至 10.5左右, 混匀
静置沉淀
过滤（ 弃去初滤液 20ml）
2,校准曲线的绘制,
? （ 1）配置铵标准使用液,
移取 5.00ml铵标准贮备液于 500ml容量瓶，定容。此溶液
浓度为 0.010mg/ml。
（ 2）标准色列配置,
? 移取 0,0.50,1.00,3.00,5.00,7.00和 10.0ml铵标准使用
液于 50ml比色管中，加水至标线；
? ＋ 1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀；
? ＋ 1.5ml纳氏试剂，混匀；
? 放置显色 10min后，在波长 420nm处，用光程 10mm比色皿，
以蒸馏水为参比，测量吸光度。
（ 3） 绘制标准曲线
由测得的吸光度, 减去
零浓度空白管的吸光度
后, 得到校正吸光度,
绘制以氨氮含量 （ mg）
对校正吸光度的校准曲
线 。
0' AAA ?＝
m
'A
,
,
,
,
,
,
.,,,,,,,,,,
,,
,
,,
,,
,,
,
,
2,水样的测定
? 取适量经预处理后的水样（使氨氮含量 不超过 0.1mg），
加入 50ml比色管中，稀释至标线,
? ＋ 1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀；
? ＋ 1.5ml纳氏试剂，混匀；
? 放置 10min后，在波长 420nm处，用光程 10mm比色皿，以
蒸馏水为参比，测量吸光度。
3,计算
? 由水样测得的吸光度 减去 空白试验的吸光度后, 从校准曲
线上 查得 氨氮含量 （ mg） 。
1 0 0 0Vm/mg x ?）＝氨氮（ L
Ax=A - A空白
mx——由校准曲线查得的氨氮量（ mg）
V——水样体积（ ml）
m
'A
,
,
,
,
,
,
.,,,,,,,,,,
,,
,
,,
,,
,,
,
,
Ax
mx
六、注意事项
? （ 1） 纳氏试剂中碘化汞与碘化钾的比例, 对显色反应的
灵敏度有较大影响 。 静置后生成的沉淀应除去 。
? （ 2）滤纸中常含痕量铵盐，使用时注意用无氨水洗涤。
所用玻璃器皿应避免实验室空气中氨的沾污。
七、思考题
? （ 1） 预处理絮凝沉淀时 PH值为何调至 10.5左右?
? （ 2） 过滤时为什么要弃去初滤液 20ml？
? （ 3） 如何提高校准曲线的精确度？
八、分光光度法原理（附）
1,光的吸收定律（ 朗伯－比耳定律 ）
分光光度计的定量依据是朗伯 — 比耳定律
式中,K—— 比例常数, 与入射光的波长及物质的性质有关；
L—— 液层的厚度；
C—— 溶液的浓度 。
K C LA ? TA lg??
T为透射度 （ 表征光的透过
程度 ）, 以百分数表示 。
T＝ 100%,则 A＝ 0；
T＝ 0%,则 A＝ 1。
2、分光光度计构成
电源开关
波长旋钮
比色皿槽
微安表
拉杆
调百旋钮
调零旋钮
灵敏度调
节旋钮
活性污泥中微生物分离纯化与培养
? 一、实验目的
1、掌握从环境 (水体或活性污泥 )中分离培养细菌的方法，从
而获得若干种细菌纯培养技能。
2、掌握几种接种技术。
? 二、实验器材及设备
1、无菌培养皿 (直径 90毫米 )、无菌吸管、无菌锥形瓶、无菌
试管,5管无菌水 (每管有 9毫升灭菌过的自来水 )。
2、营养琼脂培养基 (已灭菌的 )、活性污泥。
3、接种环、酒精灯、恒温箱 (培养箱 )、超净工作台等。
? 三、细菌纯种分离的操作方法
? 细菌纯种分离的方法有两种：稀释平板法和平板划线法
（一）稀释平板分离法
1、取样 从活性污泥法曝气池中取活性污泥若干，于无菌烧
杯中 (取用有代表性的样品 )。
2、稀释水样
将 1瓶 90毫升和 5管 9毫升的无菌水排列好，按 10-1,10-2、
10-3,10-4,10-5及 10-6依次编号。在无菌操作条件下，用 10
毫升的无菌移液管吸取 10毫升水样置于第一瓶 90毫升无菌水
(内含玻璃珠 )中，持移液管吹洗三次，用手摇 10分钟将颗粒
状样品打散。即为 10-1浓度的菌液。用 l毫升无菌移液管吸取 l
毫升 10-1浓度的菌液于一管 9毫升无菌水中，将移液管吹洗三
次，摇匀即为 10-2浓度菌液。同样方法，依次稀释到 10-6。
稀释过程如图
样品稀释过程
? 3、平板的制作
取 10套无菌培养皿编号,10-4,10-5,10-6各 3个，另 1个为
空气对照。取 1支 1mL无菌移液管从浓度小的 10-6菌液开始，
以 10-6,10-5,10-4为序分别吸取 0.5mL菌液于相应编号的培
养皿内 (注：每次吸取前，用移液管在菌液中吹泡使菌液充
分混勾 )加热融化培养基，当培养基冷至 45℃ 左右时，右手
拿装有培养基的锥形瓶，左手拿培养皿，以中指、无名指
和小指托住皿底，拇指和食指夹住皿盖．靠近火焰，将皿
盖掀开，倒入培养基后将培养皿平放在桌上，顺时针和反
时针来回转动培养皿，使培养基和菌液充分混匀，冷凝后
即成平板，倒置于 30℃ 培养 24～ 48h，然后观察结果。
取“对照”的无菌培养皿，倒平板待凝固后，打开皿盖
10min后盖上皿盖。倒置于 30℃ 培养 24～ 48h后观察结果。
倒平板
? (二 )平板划线分离法
1、平板的制作
将融化并冷至约 50℃ 的肉膏蛋白胨琼脂培养基倒入无菌培
养皿内，使凝固成平板。
2、操作
用接种环挑取一环活性污泥 (或土壤悬液等 )，左手拿培养皿，
中指、无名指和小指托住皿底，拇指和食指夹住皿盖．将
培养皿稍倾斜，左手拇指和食指将皿盖掀半开，右手将接
种环伸入培养皿内．在平板上轻轻划线 (切勿划破培养基 )，
划线的方式可取下图中任何一种。划线完毕盖好皿盖，倒
置,30℃ 培养 24～ 48h后观察结果。
四、接种技术操作
? 由于实验的目的、所研究的微生物种类、所用的培养基及
容器的不同，因此，接种方法也有多种，如斜面接种技术,
液体培养基中的菌种被接入液体培养基、液体接种,穿刺
接种、稀释平板涂布法等
? 本实验中只对稀释平板涂布法进行简单介绍
? 稀释平板涂布法与稀释平板法、平板划线法的作用一样，
都是把聚集在一起的群体分散成能在培养基上长成单个菌
落的分离方法。此法接种量不宜太多，只能在 0.5ml以下，
培养时起初不能倒置，先正摆一段时间等水分蒸发后倒置。
? 实验步骤如下,
1)稀释样品：方法与稀释平板法中的稀释方法和步骤一样。
2)倒平板：将融化的并冷至 50℃ 左右的培养基倒入无菌培养
皿中，冷凝后即成平板。
3)用无菌移液管吸取一定量的经适当稀释的样品液于平板上，
换上无菌玻璃刮铲在平板上旋转涂布均匀。
4)正摆在所需温度的恒温箱内培养，如果培养时间较长，次
日把培养倒置继续培养。
5)待长出菌落观察结果。
?五、思考题
用一根无菌移液管接种几种浓度的水祥时，
应从哪个浓度开始？为什么?
空气中二氧化硫（ SO2）的
监测实验
一、实验目的
?1、掌握大气采样器的使用方法。
?2、掌握分光光度法测定空气中的 S02。
二、实验方法
?甲醛缓冲溶液吸收 ——盐酸副玫瑰苯胺分
光光度法
三、实验原理
?1、采样原理,
二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成
稳定的羟基甲磺酸加成化合物。
O
H－ C－ H
＝
＋ SO2 + H2O H－ C－ H
OH
HSO3
?2、分析原理,
稳定的羧甲基磺酸加成化合物，加碱
后又释放出二氧化硫，然后与盐酸副玫瑰
苯胺作用，生成紫红色络合物，于波长
577nm处测定吸光度。
H－ C－ H
OH
HSO3
＋ NaOH 释放出 SO2
SO2 + PRA + 甲醛 紫红色的化合物
四、实验仪器
?1、空气采样器,
流量范围 0.1～ 1L/min，连续可调。采样
器应定期在采样前进行气密性检查和流量校
准。
?2、可见光分光光度计,
波长范围 380～ 780nm。
?3、白色多孔玻板吸收瓶,l0ml
?4、恒温水浴器,
广口冷藏瓶内放置圆形比色管架，插一
支长约 150mm,0～ 40℃ 的酒精温度计，其误
差应不大于 0.5℃ 。
?5、具塞比色管,10ml。
空
气
采
样
器
流量计
设置键
支架
721分光光度计
五、实验步骤
?（一）采样,
根据环境空气中二氧化硫浓度的高低,
采用内装 10ml吸收液的 U型玻板吸收瓶，以
0.5L/min的流量采样，采样时吸收液温度应
保持在 23～ 29℃ 范围内。
流
量
计
流
量
计
缓冲瓶
泵
吸收瓶
吸收瓶
过滤器体
进气
SO2的气路连接
?（二）化学分析
1、配溶液,
?甲醛缓冲吸收液,
取 5mL储备液于 500mL容量瓶，用水稀释
至标线。
?标准使用液,
取 10mL贮备液于 100mL容量瓶,用配好的
甲醛缓冲吸收液 稀释至标线。
3、测定,
⑴校准曲线的绘制,
取 14根比色管，分 AB两组，每组 7支
A组,按下表配制标准系列
管 号 0 1 2 3 4 5 6
二氧化硫标准使用液 (m1) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00
甲醛缓冲吸收液 (ml) 10.00 9.50 9.00 8.00 5.00 2.00 0
二氧化硫含量 (μg) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00
?＋ 0.5mL氨磺酸钠；
?＋ 0.5mLNaOH,盖塞摇匀
?B组管,
?＋ 1.0mLPRA溶液
将 A倒入 B中，摇匀后放入恒温水浴中显
色，然后上分光光度计测吸光度，在稳定的
时间内测完。
?⑵样品的测定,
与校准曲线的测定方法相同
六、计算
0v
m
C x?
空
气
中
SO2
的
含
量
样品
中含
有的
S02
的量
标况下的采样体积
七、注意事项
? 显色反应需在酸性溶液中进行，应将含样品 (或标
准 )溶液、吸收液的 A组管溶液迅速倒入装有强酸性
的 PRA使用液的 B组管中，使混合液在瞬间呈酸性,
以利反应的进行，倒完控干片刻，以免影响测定的
精密度。
? 显色温度、显色时间的选择及操作时间的掌握是
本实验成败的关键。应根据实验室条件、不同季节
的室温选择适宜的显色温度及时间。
八、思考题
?1、影响测定误差的主要因素有哪些？应如
何减少误差？
? 2、在北方什么季节空气污染较重?一天当
中什么时间污染最重？
? 3、测定一次结果能否代表日平均浓度?假
如你测定的结果是日平均浓度，达到哪一
级大气质量标准?
空气中氮氧化物 (NOx)监测
一、实验目的
?1、掌握大气采样器的使用方法。
?2、用分光光度法测定 NOx的方法。
二、实验方法
?盐酸萘乙二胺分光光度法
NOx
NO
NO2
＋ KMnO4
NO2
＋ H2O HNO2+HNO3
HNO2+显色液 粉红色偶氮染料
三、实验原理
四、实验仪器
? 1、空气采样器,
? 2、分光光度计,
（以上同 SO2）
? 3、棕色多孔玻板
吸收瓶,l0ml
? 4、氧化瓶
五、实验步骤
?（一）采样,
取内装 10.0ml吸收液的多孔玻板吸收瓶和
一支内装 5～ 10ml酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶
(液柱不低于 80mm)，用尽量短的硅橡胶管将其
连接，以 0.1～ 0.5L/min流量采气 30min。
SO2
NOX
?（二）化学分析
1、配溶液,
?吸收液,
40mL显色液＋ 10mL蒸馏水。
?2、标准使用液,
取 1.0mL储备液于 100mL容量瓶，用水稀
释至标线。
2、测定,
⑴校准曲线的绘制,
取 6根 10ml的比色管，按下表配制标准系
列。
管 号 0 l 2 3 4 5
亚硝酸钠标准使用液 (m1) 0 0.40 0.80 1,20 1.60 2.00
水 (m1) 2.00 1.60 1.20 0.80 0.40 0
显色液 (m1) 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00
亚硝酸根浓度 (μg/m1) 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
各管混匀，于暗处放置 20min(室温低于
20℃ 时，显色 40min以上 )，用 1cm比色皿，在
波长 540nm处，以水为参比测定吸光度。
⑵样品的测定,
采样结束后，采样后放置 20min(室温 20℃
以下放置 40min以上 )，按绘制标准曲线步骤测
定样品的吸光度。
⑶空白的测定,
空白、样品和标准曲线应用同一批吸收液。
六、计算
fv
m
C
x
?
?
0
空
气
中
NOX
的
含
量
样品
中含
有的
NOX
的量
标况下的采样体积
转化系数
f＝ 0.88
七、思考题
?1、什么物质会对氮氧化物的测定产生干扰?
如何消除干扰?
?2、如何校准转子流量计?
?3、测定一次结果能否代表日平均浓度?假
如你测定的结果是日平均浓度，达到哪一级
大气质量标准?
空气中
总悬浮颗粒物 TSP
可吸入颗粒物 PM10
监测实验
一、实验目的
? 1、了解中流量大气采样器的基本原理，掌
握使用方法。
? 2、学习质量法在大气环境监测中的应用。
? 3、重点掌握滤膜的称量、采样器参数的设
定与读取、采样气体体积的换算与结果表
达。
二、实验原理
通过具有一定切割特性的采样器，以恒
速抽取定量体积的空气，空气中一定粒径
范围的悬浮颗粒物，被截留在已恒重的滤
膜上。根据采样前、后滤膜重量之差及采
气体积，计算总悬浮颗粒物的质量浓度。
不同空气动力学直径范围的分布
空气动力学
直径 D
颗粒物种类 常规监测方法
D≥100μm 大气自然降尘
降尘
自然降尘缸
集尘
10μm≤D＜
100μm
总悬浮粒颗物
飘尘 TSP
中流量大气采
样器
D＜ 10μm 可吸入颗粒物
PM10
中流量大气采
样器
中流量大气采样器流量控制原理
气 泵
切 割 器
P
压 力 感 应 器
孔
口
流
量
计
联 杆
微 电 脑 控 制 器
V
T
1 0 0 L / m i n
V
△ P
产生
电信
号 I
三、采样器的控制
与操作注意事项
四,TSP与 PM10
在监测分析时的区别
TSP与 PM10使用的监测仪器和方法完全相
同。只有采样时采用的切割器不同。
注意：为了消除由于不同时采样所引起的误差，要求 TSP与
PM10要同时用两台采样器进行采样，保证数据的可比性。
五、数据处理
式中,W1——尘膜重量,g；
W0——空白滤膜重量,g；
Vn——标准状态下的累积采样体积,m3。
? ? ? ? 1000/ 013 ???
nV
WWmmgT S P
60
2
2 ??
?
??? t
TP
TPQV
n
n
n
当采样器未直接显示标准状态下的累积采样体积 Vn时，按下式计算,
式中,Q—— 采样器采气流量,m3/min；
P2—— 采样期间测试现场平均大气压力,kPa；
Tn—— 标准状态的绝对温度,273K；
t—— 累积采样时间,h；
Pn—— 标准状态下的大气压力,101.325kPa；
T2—— 采样期间测试现场平均环境温度,K。
六、本实验的相关知识
?复习大气环境质量标准
?大污染物的来源
工业粉尘、工业炉窑、建筑施工、交通工具、二
次扬尘、自然（沙尘、火山等）
?大气污染控制的技术与途径
七、思 考 题
1、如何确定采样点?该采样点 TSP的主要污
染源有哪些?哪种污染源贡献率大?
2、滤膜为什么要采取恒重法称量?为什么要
用对照膜进行湿度校准实验?
3、在你的观查下，秦皇岛市冬季 TSP的主要
污染源是什么? 请你提出污染防治对策。
UCT生物脱氮除磷处理
一、实验目的
?1、熟悉 UCT系统的基本流程；
?2、加深对污水生物脱氮、除磷原理的理解；
?3、了解污水生物脱氮、除磷工艺的运行控制
要点；
?4、掌握利用 UCT系统处理生活污水的实验方
法。
二、实验原理
?1、生物除磷 的原理
?2,生物脱氮的原理
?3,UCT工艺
生物除磷 的原理
在厌氧／缺氧条件下聚磷菌
的生长受到抑制；
释放出其细胞中的聚磷酸盐，
并利用此过程中产生的能量
摄取污水中的低分子量的脂
肪酸 (LMFA)以合成聚－ ?－
羟基丁酸盐（ PHB）颗粒贮
存在其体内。
进入好氧环境后，聚磷菌恢复活
力。它们将 PHB降解为 LMFA和能
量。它们从污水中大量摄取溶解
态正磷酸盐用于合成 ATP，并在
其细胞内以多聚磷酸盐的形式贮
存能量。这种对磷的积累作用大
大超过微生物正常生长所需的磷
量。
释放磷
吸收磷
生物脱氮的原理
在将有机氮转化为氨氮的基础
上，通过硝化菌和反硝化菌的
作用，将氨氮通过硝化转化为
亚硝酸氮、硝酸氮
反硝化作用将亚硝酸盐氮、硝酸
盐氮转化为氮气
有氧存在
的条件下
厌氧
条件下
ＵＣＴ系统工艺流程图
曝气池 4
混合液回流泵 2
压缩空气
污泥回流泵 3
厌氧池 1缺氧池 2缺 / 好氧池 3
二沉池
污泥回流
混合液回流泵 1
进水泵
进水
曝气盘
出水
搅拌器 1搅拌器 2搅拌器 3
手动排泥
剩余污泥阀
慢速搅拌器
厌氧池
厌氧发酵菌将污水中的可生物
降解的大分子有机物转化为
VFA这类分子量较低的发酵中
间产物。聚磷菌利用其合成自
身的细胞质，大量繁殖 。
缺氧池
聚磷菌将其体内贮存的聚磷酸
盐分解，释放其生存所需能量
缺氧池。在此聚磷菌将其体内贮存的聚磷酸盐分解，释放其生存所需能量
缺氧池
反硝化细菌利用好氧区中回
流液中的硝酸盐以及污水中
的有机基质进行反硝化，达
到同时除磷脱氮的效果 。
好氧池
聚磷菌在利用污水中残留的
有机基质的同时，主要通过
分解其体内贮存的 PHB所放
出的能量维持其生长，同时
过量摄取环境中的溶解态磷。
硝化菌将污水中的氨氮转化
成为硝酸盐。
三、实验装置
?1,UCT系统一套,
由进水泵、污泥回流泵、混合液回流泵,
厌氧反应器、缺氧反应器、好氧反应器、搅拌
器、曝气盘、空气压缩机等组成。
?2、必要的水质分析仪器和玻璃仪器 。
四、实验步骤
? 1、启动和试运行
本系统是在传统活性污泥运行方式基础
上改良而来，因此本系统在正式运行之前也
要进行试运行以确定最佳的运行条件。在本
系统运行中，作为变数考虑的因素同样是混
合液污泥浓度 (MLSS)、空气量、污水的注入
方式等。
? 2、正式运行
试运行确定最佳条件后，即可转入正式运行。
为了经常保持良好的处理效果，需要对处理情况定
期进行检测。通常需测定以下参数,
? 进水流量,Qi （ l/h）
? 二沉池污泥回流流量,Qr（ l/h）
? 好氧池向缺氧池回流的混合液流量,Qm1(l/h)
? 缺氧池向厌氧池回流的混合液流量,Qm2(l/h)
? 好氧池内溶解氧浓度,DO（ mg/L）
? 厌氧池、缺氧池、好氧池内 pＨ值
? 进、出水 BOD浓度,BOD（ mg/L）
? 进、出水 COD浓度,CODtot（ mg/L）
? 进、出水总氮浓度，Ｎ total（ mg/L）
? 厌氧池、缺氧池、好氧池中混合液悬浮固体浓度，
MLSS（ g/L）
? 进、出水总磷浓度，Ｐ total（ mg/L）
五、结果与讨论
?1、将监测数据记录在表中
?2、计算以下参数,
?（ 1）污水在各池中的水力停留时间,HRT
?（ 2）二沉池的污泥回流比,R
六、思考题
?1、试分析水力停留时间对总氮、总磷去除
效率的影响。
?2、根据你的操作经验，简单介绍一下 UCT
系统运行的控制要点。
普通显微镜的使用和污泥中
微生物形态的观察
一、实验目的
二、显微镜的结构
三、实验步骤
四、结果
一、实验目的
1 学习光学显微镜的结构、各部分的
功能和使用方法
3 观察并了解污泥中微生物的形态
2 玻片标本的制备
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
二、显微镜的结构
1.镜脚
4.载物
台
5.标本夹
8.镜臂
2.开关
6.细调螺旋
7.粗调螺旋
3.滑动变阻器
11接目镜
10.镜
铜
9.接物镜
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
2．观察前的准备
3,低倍镜观察
4,高倍镜观察
5,将显微镜各部分还原，放回箱中。
1．污泥中微生物玻片的制备
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
1．污泥中微生物玻片的制备
三、实验步骤
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
2．观察前的准备
3-----4厘米
一拳左右
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
3,低倍镜观察 视野较大,容易发现目标和
确定检查的位置
4,高倍镜观察 放大倍数更大,物体看的更
清楚
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
三、实验步骤
5,将显微镜各部
分还原，放回箱中。
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
四、结果
1.绘出你所观察到的微生物形态。
2.根据你所观察到的污泥中微生物的种
类判断污泥的处理效果 。
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
显微镜的使用和微生物形态的观察 环境技术研究与试验中心
加氯消毒及紫外消毒实验
? 为了预防肠道传染病的发生和流行，确保饮用水
的安全，水经净化后还必须进行消毒。
? 消毒方法很多,主要有两大类：一是物理法，如
煮沸、紫外线照射、超声波 杀菌等；二是化学法，
是往水中投加各种消毒剂，如氯、臭氧、高锰酸
钾、碘、溴等氧化 剂和某些金属离子。目前我国
广泛采用的是氯化消毒法。
?加氯消毒装置 紫外消毒装置
进水流量控制阀
加样泵
加样口
进水流量控制阀
浮子流量计
紫
外
灯
管
进水管
出水管
进水管
出水管
一,加氯消毒实验（折点加氯）
（一）实验目的,
(1) 掌握折点加氯消毒的实验技术。
(2) 通过实验，探讨某含氨氮水样与不同氯量接触一定时间 (2h)的情况下，水中游离而余
氯、化合性余氯及总余氯量与投氯量的关系。
（二）加氯消毒原理,
氯气或其他氯化消毒剂溶于水后,在常温下很快水解成次氯酸 (HOCL)
CL2 + H2O →HOCL + H+ + CL-
2Ca(OCL)CL + 2H2O→HOCL + Ca(OH)2 + CaCL2
Ca(OCL)2 + 2H2O→ 2HOCL + Ca(OH)2
HOCL特点,
呈电中性 → 易接近并吸附于微生物
分子小 → 颗粒小, 易穿过微生物细胞壁
a.影响细菌多种酶系统, 损伤细胞膜,
强氧化剂 → 使蛋白, 核酸释出致细菌死亡
b.氧化病毒核酸, 使病毒死亡 。
此外氯加入水时, 可产生氯胺, 也有杀菌作用 。
? 加氯量与余氯量的关系
水中存在较多氨时, (加氯量：氨氮 < 5,1时, 余氯以 NH2CL为主 ）
出现余氯后, 随加氯量增加余氯逐渐增加, 但产生的主要为化合性余氯 。
至 C点, 加氯量增加, 余氯反而下降, 是因为氯与氨已全部形成氯胺, 而
氯胺在过量氯作用下逐渐分解 。 如,
达 D点时, 分解结束, 继续加氯余氯又上升, 形成游离性余氯, 故 D点称
为折点 。
原水游离氨在 0.5mg/L以下时, 加氯量可控制在折点后；原水游离氨在
0.5mg/L以上时, 产生的化合性余氯已够消毒, 加氯量可控制在 C点前 。
A
余 A 余
氯 B 氯 B
量 量
( m g/ L ) ( m g/ L )
C
D
0 M 加氯量 ( m g/ L ) 0 加氯量 ( m g/ L )
水中无氨时加氯量与余氯的关系 水中有氨时加氯量与余氯的关系
（三）实验步骤,
? (1)水样制备。取自来水 20L加入 1％含量氨氮溶液 2mL，混匀，即得实验
用原水，其氨氮含量约 lmg／ L或略高于 lmg／ L。
? (2)测原水水温及氨氮含量，记入表 7—2。测氨氮用直接比色法，测氨氮
步骤如下,
①于 50mL比色管中加入 50mL原水。
②另取 50mL比色管 18支，分别注入氨氮标准溶液 0mL,0.2mL,0.4mL、
0.7mL,1.0mL,1.4mL,1.7mL,2.0mL,2.5mL,3.0mL,3.5mL、
4.0mL,4.5mL,5.0mL,5.5mL,6.0mL,6.5mL,7.0mL及 8.0mL，均用
蒸馏水稀释至 50mL。
③向水样及氨氮标准溶液管内分别加入 lmL酒石酸钾钠溶液，混匀，再加
lmL碘比汞钾溶液，混匀后放置 10min，进行比色。
? (3)进行折点加氯实验
①调节流量控制阀门，使进水流量控制在 100L/h,分别在 12个 1000mL烧杯中各
盛原水 1000mL。
②同时打开并调节加样泵加样速率，分别按每烧杯加氯量为 lmg,2mg,4mg、
6mg,8mg,10mg,12mg,14mg,16mg,18mg,20mg进行氯源投加（ 幻
灯片 2）。
③将 12个盛有 1000mL原水的烧杯注明编号 (1,2,……12),其投氯量分别为
0mg／ L,lmg／ L,2mg／ L,4mg／ L,6mg／ L,8mg／ L,10mg／ L,12mg
／ L,14mg／ L,16mg／ L,18mg／ L及 20mg／ L，快速混匀 2h后，立即测各
烧杯水样的游离氯、化合氯及总余氯的量，并记录数据（见下表）。
水样编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
漂白粉溶液投
加量 /ml
加氯量
总余氯（ A）
游离性余氯
（ B）
化合性余氯
（ C＝ A－ B）
? ④ 总氯及余氯的测定：使用意大利哈纳总氯和余氯测定仪进行测定（测
定方法见附表：总氯和余氯测定仪使用方法 附表 2：总氯和余氯测定仪使
用方法 ）
? （四）实验结果整理
根据比色测定结果进行余氯计算，绘制游离余氯、化合余氯及总余氯与
投氯量的关系曲线。
? （五）注意事项
(1) 各水样加氯的接触时间应尽可能相同或接近，以利互相比较。
(2) 所用漂白粉的存放时间，最好不要超过几个月。漂白粉应密闭存放,
避免受热受潮。
? （六）思考题
(1) 水中含有氨氮时，投氯量 —余氯量关系曲线为何出现折点?
(2) 有哪些因素影响投氯量?
(3) 本实验原水如采用折点加氯消毒，应有多大的投氯量?
二 紫外消毒实验
（一）实验目的,
(1)了解紫外消毒的工作原理。
(2)掌握紫外消毒系统的基本流程
（二）紫外消毒的原理,
水的紫外线消毒, 是通过紫外线对水的照射进行的, 是一个光化学过程 。
紫外线的杀菌机理是一个较为复杂的过程, 较为普遍的看法是：微生物
体受到紫外线照射, 吸取了紫外线的能量, 实质是核酸对紫外线能量的
吸收 。 核酸吸收紫外线后发生突变, 其复制, 转录封锁受到阻碍, 从而
引起微生物体内蛋白质和酶的合成障碍；另一方面产生自由基可引起光
电离, 从而导致细胞死亡 。
? 紫外线消毒器的消毒能力是指在额定进水量的情况下对水中微生物的杀
灭功能。其物理表达式表示在该状态下的辐照剂量,
? W——辐照剂量,μW/（ cm2?s）；
I ——辐照强度,μW/cm2；
V——消毒器的有效水容积,L；
Q——消毒器的额定进水量,m3/h
? 杀灭不同的微生物需要不同的辐照剂量，确定决定合适的辐照剂量是确
定消毒器能力的核心问题。一般来说，水消毒应该侧重于杀灭通过水传
染疾病的肠道细菌，所以紫外线消毒器所能提供的辐照剂量最低应不小
于 9000μW/（ cm2?s）。
? 本实验中紫外消毒装置额定进水流量为 0.1 m3/h（即 100L/h）
6.3???
Q
VIW
（三）实验步骤,
（ 1）调节紫外消毒装置中进水流量控制阀，分别按
50 L/h, 100L/h,200 L/h的流量进水
（ 2）按上述三种不同流量进水，正常运行紫外消毒
装置 10min，分别在出水管处采集消毒后水样
（ 3）按照微生物实验当中, 水中大肠杆菌总数的测
定, 进行微生物的测定，将检测结果记入到下表中,
进水流量 50 L/h 100L/h 200 L/h
大肠杆菌群
总数
附表 1：加氯消毒与紫外消毒的比较
加氯消毒
优点,消毒效果可靠；操作简便, 易于控制；具有剩余消毒剂,
并易于监测；成本低 。
缺点,原水有机物含量高时,会产生大量氯化副产物,特别在用
预氯法或折点氯化法时 ;水中酚含量超标时,会产生氯酚溴 ;氯
气有毒,需防止漏出和事故 。
紫外消毒
优点,接触时间短；效率高；不影响水质, 无臭味；管理简单
缺点,无持续杀菌作用；成本较贵
附表 2,总氯和余氯测定仪使用方法
意
大
利
哈
纳
总
氯
和
余
氯
测
定
仪
比
色
瓶
?操作程序,
①打开仪表盘上电源开关
②选择测定模式（“总氯”或“余氯”）
③将 10ml待测样品倒入比色瓶中，旋紧瓶盖
④将比色瓶正确放入到测定仪中
⑤按,ZERO” 键，液晶屏出现,SIP” 字样
⑥数秒中以后出现“－ 0.0－”字样，表示仪表已回零，可继续
进行样品的测定
⑦按测定模式加入相应的袋装试剂（左为总氯测定试剂，右为
余氯测定试剂）
⑧ 旋紧瓶盖，振荡比色瓶使试剂与水样混合均匀
⑨静置数秒钟后，待显色反应完全将比色瓶插入
到测定仪中
⑩按,READ” 键，液晶屏显示,SIP” 字样,
数秒中后，将显示测定数据，单位为 mg/L。（注意：总氯测定
时，试剂与水样混合均匀后应静置反应两分半钟方能进行第
⑩ 步操作）
污水厌氧生物处理实验
高效 UASB反应器
一、实验目的
1、熟悉 UASB反应器的构造
2、加深对污水厌氧生物处理原理的理解
3、掌握利用 UASB反应器处理各类高浓度有
机废水实验研究方法
4、初步掌握 UASB控制的主要参数与方法
二
实
验
原
理
及
多
阶
段
理
论
程
过
生
化
亡
反硝化 硫酸盐还原
固
液
平
衡
气液
平衡
进水
初步分解
发酵产酸
产氢产乙酸
液相平衡
脂类 碳水化合物 蛋白质
惰性物质
颗粒状化合物
出水
增殖
微生物
沉淀
Hac Hpro Hbu
HVa CO2 NH3 LCFA
HAc H2
CH4 CO2
气泡
SO42? NO3?
H2S N2
Ca2+
Fe2+
Zn2+
Ac? Pro? Bu? Va?
HCO3? NH4+ LCFA?
CH4 CO2 H2S H2 N2
沼气
产 甲 烷
氨基酸 单糖
水 解
液 相
气 相
物
化
过
程
HS?
HCO3? CO32?
液相平衡
液相平衡
三,UASB的工作原理图
颗粒污泥的扫描电镜照片 ——产甲烷丝菌
四、实验装置运行
1,UASB启动及注意事项
2、颗粒污泥活化及人工营养液的配制
3、试运行系统及主要控制因素
4、系统的维护与正式运行系统
五、实验研究
1、对利用 UASB处理高浓度有机废水可行性
进行研究
2、确定研究的目的，要解决的问题
2、选择关键控制因素，确定单因素还是多因
素实验。
3、制订研究计划，选择监测指标
4、对研究情况随时进行分析、调控控制因素
5、处理出现问题并找出经验
六、实验（研究）结果与讨论
1、绘制系统工艺流程图
2、各种数据原始记录表
3、对数据进行科学处理
4、对主要运行参数进行分析
5、对提出的问题进行结论性表述
6、实验（研究）中存在的问题及深入研究的
建意。
7、实验（研究）报告
七、思考题
1、试说明三相分离器的作用。
2、颗粒污泥与絮状污泥相比有何优点。
3、试说明好氧处理法与厌氧处理法的各有什
么特点以及适用范围。
总磷的测定
（ 钼锑抗分光光度法 ）
实验目的
１、了解磷（总磷、溶解性正磷酸盐和溶解性总磷）
的测定方法
２、掌握分光光度计的使用、标准曲线的绘制及计
算方法
３、熟悉水样预处理的方法
４、熟悉钼锑抗分光光度法测定总磷的原理和过程
实验原理
?水中磷的测定，通常按其存在的形式不同，分别
测定总磷、溶解性正磷酸盐和可溶性总磷酸盐，下
图为测定水中各种磷的流程图
可溶性正磷酸盐 可溶性总磷酸盐
总磷 水样
消解
用 0.45μm过滤
消解
１、消解的目的：将其他形式的磷转化为正磷酸盐
磷
有机磷
无机磷
不溶性（呈胶体、颗粒状）
可溶性
PO32-
PO43-
+K2S2O8消解
HPO42-
H2PO4-
PO43-
P2O74--
P3O105--
２．钼锑抗分光光度法的原理
PO43- + 钼酸盐 + 抗坏血酸
H+ 蓝色络合物（磷钼蓝）
实验步骤
１、预处理
（１）水样
取适量的进水和出水于 50mL具塞比色管＋蒸馏水于 25mL
标线＋ 4mLK2S2O8加塞后管口包一小块双层纱布并用线扎紧，
置于高压蒸汽消毒器中消解
（２）标准曲线
取七支 50mL具塞比色管，分别加入磷酸盐标准使用液 0、
0.50,1.00,3.00,5.00,10.0,15.0mL，加蒸馏水至 25ml
＋ 4mLK2S2O8,加塞捆纱布后，同样放在高压蒸汽消毒器中消
解
锅内压力达 0.11Mpa或蒸汽相对温度为 121℃ 开始计时，
30min后停止加热，待压力指针降至零后，取出放冷。
２．标准曲线的绘制
将 冷却后的校准系列＋蒸馏水至 50mL+1mL抗坏血酸 +2mL钼酸盐充分混
匀,放置 15min显色后，用 10mm比色皿，于 700nm处，以零浓度溶液为参比,
测量吸光度绘制以磷含量（ μg）对吸光度的校准曲线。
.,
.,
.,
A
ug
721分光
光度计
３、水样的测定
将冷却后的水样＋蒸馏水至 50mL+1mL抗坏血酸
混匀 +2mL钼酸盐充分混匀，放置 15min显色。用 10mm
比色皿，于 700nm波长处，以零浓度溶液为参比，测
量吸光度。从校准曲线上查出含磷量。
A
AX
mX m
C(PO43-,mg/L)= mx / V
mx— 由校准曲线查得的磷含量（ ug）
V — 水样体积（ mL）
数据处理
１、如试样中浊度或色度影响测量吸光度时，需做补偿校正
２、室温低于 13℃ 时，可在 20～ 30℃ 水浴中，显色 15min
３、操作所用的玻璃器皿，可用 1+5的盐酸浸泡 2h，或用不含
磷酸盐的洗涤剂刷洗
４、比色皿用后应以稀硝酸或铬酸洗液浸泡片刻，以除去吸
附的磷钼蓝显色物
五、注意事项
１、过硫酸钾消解的作用？
２、用分光光度计测吸光度时，如果比色皿中有气
泡对结果有什么影响？
六、思考题
交通噪声监测实验
交通噪声监测实验
交通噪声
工业噪声
建筑施工
社会生活噪声
其他
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
城市环境噪声的主要来源,？
噪声污染是一种物理性污染，同 水体污染, 大气
污染 和 固体废物污染 不同，它的特点是 局部性 和 没有
后效的 。
一 实验目的,
二 监测方法,
三 现场测量
四 结果表达
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
一 实验目的,
1) 掌握声级计的使用方法,学会用普通声级计测
量交通噪声
2) 熟练计算 等效声级 统计声级 标准偏差
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
二 监测方法,
1) 声级计的使用
如何使用
测量条件, 1) 天气条件 无雨 无雪 风速 5.5米以下
2) 声级计的操作 a 距地面垂直距离大于 1.2米 b 传声器离人 0.5米以上
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
A声级
环境噪声 的大小，不
仅与噪声的物理量有关，
还与人对声音的主观感觉
有关。声压级相同而频率
不同的声音，听起来不一
样响，高频的声音比低频
声音响，这是人耳听觉特
性决定的。
2) 监测布点
二 监测方法,
距离马路边
缘 20cm处
离开路口距
离大于 50米
？
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
三 现场测量
每 5秒给 B一个信号
C
记录数据
B 手持声级计 A
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
记录单行车辆
种类和数量
D
四 结果表达
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
Leq(A) =10lg
∑10 -23 Li/10
L10 L50 L90
噪声分布直框图
标准平均偏差 σ= [ ∑( Li-L)] 1 n-1 n
i=1
1
2
什么样的噪声对人危害更大?
交通噪声监测实验 环境技术研究与试验中心
思考题,
连续流活性炭吸附脱色实验
一、实验目的
?1、了解活性炭吸附的特点；
?2、观察活性炭对印染废水的色度的去除过
程。
二、实验原理
吸附是发生在固－液（气）两相界面上的一种
复杂的表面现象，它是一种非均相过程。大多数
的吸附过程是可逆的，液相或气相内的分子或原
子转移到固相表面，使固相表面的物质浓度增高，
这种现象就称为吸附；已被吸附的分子或原子离
开固相表面，返回到液相或气相中去，这种现象
称为解吸或脱附。在吸附过程中，被吸附到固体
表面上的物质称为吸附质，吸附吸附质的固体物
质称吸附剂。
活性炭是一种由含
炭材料制成的外观呈黑
色，内部孔隙结构发达、
比表面积大、吸附能力
强的一类微晶质碳素材
料。活性炭材料中有大
量肉眼看不见的微孔。
活性炭主成分除了 碳
元素 以外还有 氧, 氮、
氢 等 元素及灰份 。常见
的活性炭有颗粒状、粉
状两种。
活性炭吸附的作用产生于两个方面：一方面
是由于活性炭内部分子在各个方面都受着同等大
小力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使
其他分子吸附于其表面上，此过程为物理吸附；
另一方面是由于活性炭与被吸附物质之间的化学
作用，此过程为化学吸附。活性炭的吸附是上述
两种吸附综合作用的结果。
当活性炭在溶液中吸附速度和解吸速度相等
时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的
数量时，被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭
表面的浓度均不再变化，而达到了平衡，此时的
动态平衡称为活性炭吸附平衡。活性炭的吸附能
力以吸附量 q表示。
式中,q－活性炭吸附量, 即单体重量的吸附剂所
吸附的物质量, g/g；
V— 污水体积, L；
C0,C— 分别为吸附前原水及吸附平衡时污
水中的物质浓度, g/L；
X— 被吸附物质量, g；
M— 活性炭投加量, g；
? ?
M
X
M
CCVq ??? 0
在温度一定的条件下, 活性炭吸附量随被吸附物
质平衡浓度的提高而提高, 两者之间的变化曲线
称为吸附等温线, 通常用费兰德利希经验式加以
表达,
式中,q— 活性炭吸附量, g/g；
c— 被吸附物质平衡浓度, g/L
k,n— 与活性炭种类、温度、被吸附物
质性质有关的常数。
nCKq 1??
三、实验仪器和试剂
连续流活性炭三级吸附实验装置 可见光分光光度计
四、实验步骤
?1,配制染色废水,
?2,设备运行,
(1)在三个活性炭柱中加入颗粒状活性炭 (φ ＝ 4mm)。
(2)连接好活性炭吸附实验装置：进水管和一级活
性炭吸附柱下端相连, 一级出水和二级活性炭吸附
柱, 二级出水和三级活性炭吸附柱下端相连, 三级
活性炭吸附柱上端是三级出水 。
（ 3） 打开进水泵, 调整泵的转速分别为 20,40,60。
在不同的转速下测定出水流量 。
?3、水样的测定
（ 1） 绘制标准曲线
分别取进水 5,10,20、
25,35,50ml放入 50ml的
比色管中, 加水到 50ml。
设进水浓度为 100%,则比
色管中浓度依次为 10%、
20%, 40%, 50%, 70%,
100%。 以蒸馏水为参比测
定吸光度, 并绘制百分比
浓度－吸光度曲线 。
（ 2）水样的测定
转速为 20时，测定一级出水、二级出水、三级出水的
吸光度；转速为 40时，测定一级出水、二级出水、三
级出水的吸光度；转速为 60时，测定一级出水、二级
出水、三级出水的吸光度。
根据绘制的标准曲线查出在不同的转速下各级出水的
百分比浓度。
?4、按下表整理实验数据。
活性炭吸附实验记录表
转速
进水流量
(ml/min)
一级出水
二级出水
三级出水
吸光度
浓度 (%)
吸光度
浓度 (%)
吸光度
浓度 (%)
20
40
60
五、注意事项
?1、调整进水泵转速时动作要慢。
?2、取各级出水水样时不要喷洒在身上。
?3、调整进水泵转速后，间隔一定时间再取
各出水水样。
六、思考题
?活性炭吸附达到饱和后能否再次利用？
水中溶解氧含量
的测定
一、概 述
? 1,测定溶解氧的原因,
? 通过测定 DO判断水体是否受到污染
?是活性污泥处理系统的重要监控指标
?为测定 BOD5打基础
? 2,测定方法的选择
碘量法
修正法碘量法
膜电极法
清洁水可直接采
用碘量法测定
? 2,测定方法的选择
碘量法
修正法碘量法
膜电极法
叠 氮 化 钠 修 正 法, 水样中 NO2--N 含量
>0.05mg/L,Fe2＋ <1mg/L时, 适用于多数污水
及生化处理出水；
高锰酸钾修正法, 水样中 Fe2＋ >1mg/L；
明矾絮凝修正法, 水样有色或有悬浮物；
硫酸铜一氨基磺酸絮凝修正法, 含有活性污
泥悬浊物的水样；
? 2,测定方法的选择
碘量法
修正法碘量法
膜电极法
根据分子氧透过薄
膜的扩散速率来测
定水中溶解氧 。 方
法简便, 快速, 干
扰少, 可用于现场
测定 。
二、试验目的
? （ 1）熟悉碘量法测定水中溶解氧的原理及过程
? （ 2）掌握滴定管的使用
? （ 3）熟练掌握滴定终点的控制
三,碘量法原理
(白色沉淀 ) ? ? ???
24 OHMnN a O HM n S O
? ? ? ? ??? 222 22 OHM n OOOHMn
水样中加入硫酸锰和碱
性碘化钾，水中溶解氧
将低价锰氧化成高价锰，
生产四价锰的氢氧化物
沉淀
(棕色沉淀 )
? ? ? ? OHSOMnSOHOHM n O 224422 32 ???
? ? 422424 2 SOKIM n S OKISOMn ????
加酸后，氢氧化物沉淀
溶解并与碘离子反应而
释放出游离碘。
N a IOSNaIOSNa 22 6422322 ???
? ? 322222 422 OSNaIOHM n OO ???
以淀粉作指示剂，用硫
代硫酸钠滴定释出碘，
可以计算溶解氧的含量
四、试验步骤
1,取样
? 水样常采集到溶解氧瓶中, 注意不要在瓶中留有气泡 。
四、试验步骤
1,取样
? 水样常采集到溶解氧瓶中, 注意不要在瓶中留有气泡 。
2,固定
? 将吸管插入液面下, 加入 1ml硫酸锰溶液, 2ml碱性碘化钾
溶液, 盖好瓶塞, 颠倒混合数次, 静置 。 待棕色沉淀物降
至瓶内一半时, 再颠倒混合一次, 待沉淀物下降到瓶底 。
一般在取样现场固定 。
3,析出碘
? 轻轻打开瓶塞, 立即用吸管插入液面下加入 2.0 ml硫酸 。
小心盖好瓶塞, 颠倒混合摇匀, 至沉淀物全部溶解为止,
放置暗处 5min。
4,滴定
吸取 100.0ml上述溶液于 250ml锥形瓶中用硫代硫酸钠溶液
滴定至溶液呈淡黄色, 加入 1ml淀粉溶液, 继续滴定至蓝
色刚好褪去为止, 记录硫代硫酸钠溶液用量 。
5,计算
式中,M—— 硫代硫酸钠溶液浓度 （ mol/L） ；
V—— 滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积 （ ml） 。
? ? 1 0 0 1 0 0 08/,2 ???? VMlmgODO
6,标定 硫代硫酸钠
硫代硫酸钠不稳定，在放置过
程中 Na2S2O3浓度 会发生改变，
故每次用时应进行标定，以确
定其当前浓度 。
6,标定 硫代硫酸钠
250ml碘量瓶 + 100ml蒸馏水
+ 1g KI
+ 10.00ml,0.025mol/l重铬酸钾
＋ 5ml（ 1＋ 5） 硫酸
用 Na2S2O3滴定到 淡黄色 ＋ 1ml淀粉溶液
继续滴定至蓝色刚好褪去为止, 记录硫代硫酸钠溶液用量 。
摇匀, 放置暗处 5min
计算,
式中, V— 滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积 （ ml）
? ? OHSOKISOCrSOHKIOCrK 242234242722 74376 ??????
N a IOSNaSNaI 202 6423222 ???
? ? VlmgOSNa 00.100 2 5.0/322 ??
五、注意事项
? （ 1） 如果水样中含有氧化性物质, 应预先于水样中加入硫代硫
酸钠去除,
用两个溶解氧瓶各取一瓶水样, 在其中一瓶加入 5ml 1+5硫
酸和 1g碘化钾, 摇匀, 此时游离出碘 。 以淀粉作指示剂, 用硫
代硫酸钠溶液滴定至蓝色刚褪, 记下用量 。 于另一瓶水样中,
加入同样量的硫代硫酸钠溶液, 摇匀后, 按操作步骤测定 。
? （ 2） 如果水样呈强酸性或强碱性, 可用氢氧化钠或硫酸溶液调
至中性后测定 。
六、思考题
? （ 1） 取水样时溶解氧瓶内为什么不能含有气泡？
? （ 2） 加硫酸时为什么要插入液面以下？
? （ 3） 当碘析出时为什么把溶解氧瓶放置暗处 5min？
化学需氧量监测实验
（重铬酸钾法）
定 义
化学需氧量（ COD）：是指在强酸并加热
条件下，用重铬酸钾作为强氧化剂处理水样
时所消耗氧化剂的量，以氧的 mg/L来表示。
化学需氧量反映了水中受还原性物质污
染的程度，水中还原性物质包括有机物、亚
硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污
染是很普遍的，因此化学需氧量也作为有机
物相对含量的指标之一，但只能反映能被氧
化的有机物污染，不能反映多环芳烃,PCB、
二恶英类等的污染状况。 CODCr是我国实施排
放总量控制的指标之一。
影响化学需氧量测定的因素
水样的化学需氧量，可受加入氧化剂的
种类及浓度、反应溶液的酸度、反应温度和
时间，以及催化剂的有无而获得不同的结果。
因此，化学需氧量亦是一个条件性指标，必
须严格按操作步骤进行。
方法的适用范围
?用 0.25mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定大
于 50mg/L 的 COD值。用 0.025mol/L浓度的
重铬酸钾溶液可测定 5-50mg/L的 COD值，但
准确度较差。
实验目的
?1、了解化学需氧量的测定方法
?2、熟悉容量法 (重铬酸钾法 )测定化学
需氧量的原理及过程
?3、掌握滴定管的使用
?4、熟练掌握滴定终点的控制
实验原理
?在强酸性溶液中, 一定量的重铬酸钾氧化水样
中还原性物质, 过量的重铬酸钾以试亚铁灵作
指示剂, 用硫酸亚铁铵溶液回滴 。 根据用量算
出水样中还原性物质消耗氧的量 。
?重铬酸钾与有机物的反应,
2Cr2O72-＋ 16H+＋ 3C(代表有机物 ) 4Cr3+＋ CO2
?过量的重铬酸钾以亚铁灵为指示剂，以硫酸亚
铁铵溶液回滴发生的反应,
Cr2O72-＋ 14H+＋ 6Fe2+ 2Cr3+＋ 6Fe3+＋ 7H2O
实验步骤
?取水样,20.00ml
?加药：加入玻璃珠、硫酸汞、重铬酸钾、硫酸－
硫酸银等
?加热回流,180℃, 2h
?滴定：用硫酸亚铁铵标准溶液滴定过量的重铬酸
钾, 记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量
?空白实验：用 20.00ml蒸馏水代替水样按同样操
作步骤作空白实验
数据处理
?CODcr(O2,mg/L)=,式中,
c— 硫酸亚铁铵标准溶液的浓度 (mol/L)
V0— 滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量 (ml)
V1— 滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量 (ml)
V— 水样的体积 (ml)
8— 氧 ( O)摩尔质量 (g/mol)
?COD去除率 =
V
cVV 1 0 0 08)( 10 ????
21
%100?
进
出进 －
C O D
C O DC O D
注意事项
? 1、使用 0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量可达 40mg，如
取用 20.00ml水样，即最高可络合 2000mg/L氯离子浓度
的水样。若氯离子浓度较低，亦可少加硫酸汞，使保持
硫酸汞,氯离子 =10:1(W/W)。若出现少量氯化汞沉淀，
并不影响测定。
? 2、水样取用体积可在 10.00-50.00ml范围之间，但试剂
用量及浓度需进行相应调整，也可得到满意的结果。
? 3、对于化学需氧量小于 50mg/L的水样，应改用
0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液。回滴时用 0.01mol/L硫
酸亚铁铵标准溶液。
? 4、水样加热回流后，溶液中重铬酸钾剩余量应为加入
量的 - 为宜。
? 5,CODcr的测定结果应保留三位有效数字。
51 54
思考题
?1、为什么要测定化学需氧量？
?2、重铬酸钾法测定化学需氧量的过程中，
硫酸汞和硫酸 —硫酸银各起什么作用？
?3、分析测定的数据，说一说影响结果的因
素有哪些？
相关内容
?DO
?BOD
?高锰酸盐指数
