《
《《
《环境工程实
环境工程实环境工程实
环境工程实验
验验
验》
》》
》
实验
实验实验
实验指导书
指导书指导书
指导书 《
《《
《环境工程专业本科生专用
环境工程专业本科生专用环境工程专业本科生专用
环境工程专业本科生专用》
》》
》
北京科技大学环境工程系
北京科技大学环境工程系北京科技大学环境工程系
北京科技大学环境工程系
20##年1月
I
前前前
前
言
言言
言
环境工程实验是根据学生所修的水污染控制工程、大气污染控制工程、固体
废弃物资源化等专业必修课的理论基础而设置的一门实验教学课。
通过每项实验程序、实验结果、数据测试分析及实验全过程，可进一步巩固
和加深学生对环境工程相关理论及教科书重要章节概念的理解和认识。
环境工程教学实验的主要目的是帮助同学深入掌握水污染控制工程、大气污
染控制工程、固体废弃物工艺技术的基本实验技能，其中包括了实验程序设计、
实验程序操作、仪器设备的使用、数据的检测分析、实验报告的编写等综合技能
的训练和培养。
每项实验的基本原理可参考相关教程及参考资料。实验的具体安排根据各门
课程的教学进度，由实验室负责安排。
本门课程的实验指导教材正在实践中求得改进，欢迎多提宝贵意见。
I
目 录 课程信息............................................................ 1
（一）大气污染控制工程部分.......................................... 2
实验一：吸附法净化工业含酸雾气体 .................................. 2
实验二：旋风除尘器性能测定 ....................................... 10
实验三：碱液吸收气体中的二氧化硫 ................................. 14
（二）固体废弃物资源化部分......................................... 19
实验四：高炉渣制备胶凝材料实验 ................................... 19
实验五： 粉煤灰浮选提碳实验 ...................................... 21
实验六：电镀污泥水泥固化实验 ..................................... 22
实验七：粉煤灰配置混凝土实验 ..................................... 23
（三）水污染控制工程部分........................................... 24
实验八：悬浮物自由沉降去除率与沉降时间的关系确定实验 ............. 24
实验九：混凝脱色实验指导书 ....................................... 26
实验十：固定床离子交换实验 ....................................... 30
实验十一：SBR 反应器污水处理实验 ................................. 33
1
课程信息
课程信息课程信息
课程信息
课程名称
课程名称课程名称
课程名称：环境工程实验 课程编号
课程编号课程编号
课程编号：01030K 课程类别
课程类别课程类别
课程类别：实践教学
开课院系
开课院系开课院系
开课院系：土木学院环境工程系 开课专业
开课专业开课专业
开课专业：环境工程
课内总学时
课内总学时课内总学时
课内总学时：1周 学分
学分学分
学分：2 实验学时
实验学时实验学时
实验学时：1周 课内上机学时
课内上机学时课内上机学时
课内上机学时：0
先修课程
先修课程先修课程
先修课程：大气污染控制工程、固体废弃物资源化、水污染控制工程
课程负责
课程负责课程负责
课程负责：吕绿洲、欧盛南
执执执
执 笔
笔笔
笔：汪莉、邢奕、杨慧芬、孙体昌、李子富
审审审
审 阅
阅阅
阅：孙体昌，段旭琴
2（
（（
（一
一一
一）
））
）大气污染控制工程部分
大气污染控制工程部分大气污染控制工程部分
大气污染控制工程部分
实验一
实验一实验一
实验一：
：：
：吸附法净化工业含酸雾气体
吸附法净化工业含酸雾气体吸附法净化工业含酸雾气体
吸附法净化工业含酸雾气体
一、实验目的
1、验证课堂上理论教学中讲授的吸附原理、现象及特点，通过实验现象的
直观感受，巩固和加深对理论的理解和认识；
2、了解工业治理酸气装置—吸附器的结构和安装及学习工艺实验的操作技
能；
3、掌握酸气浓度的测定方法和吸附效率的计算；
4、通过实验工艺流程的直观性培养学生独立思考问题和解决实际问题的能
力。
二、实验内容与方案
1、实验准备工作
（1）绘制标准曲线
1).硝酸钠标准溶液的配置：a.准确称取干燥的粒状亚硝酸钠（优级）0.1500g
（称重至0.1mg）溶于去离子水，并移入1000ml容量瓶中，用去离子水稀释至
刻度，摇匀。此溶液1ml含100μgNO2
-即
[100μg NO2
-/ml]
；b.使用时用去离子水
准确稀释成[5μg NO2
-/ml]
，即准确取5.00ml浓度为100μgNO2
-/ml
的标准液移入
100ml容量瓶中加去离子水至标线，则其浓度为[5μg NO2
-/ml]
。
2).标准曲线：在6只10ml试管中分别准确加入0、0.10、0.20、0.40、0.60、
0.80ml亚硝酸钠标准溶液(浓度为5μg NO2
-/ml)
，每管中加入采样吸收液5ml，用
水稀释至刻度（10mL），摇匀，放置15分钟，于540nm处，用1cm比色皿，吸
收液为参比，灵敏度为1档的721分光光度计上测定吸光度。
根据测定结果，做出样品中NO2
-含量
a（μg）与吸光度值A的标准方程，
)(02A
AKaNO?=?，?
2NOa
：测试后吸收液内NO2
-含量（所取气体中）的微克数，
A：样品吸收液的吸光度值；A0：空白吸收液吸光度值；
K：斜率。
（2）充分理解和掌握吸附工艺实验流程图、各部分的功能、相互联接及安
装方法。
3
比色管号
加试剂
0 1 2 3 4 5
标准溶液/（ml）
0 0.10 0.20 0.40 0.60 0.80
吸收液/（ml）
5 5 5 5 5 5
NO2
-含量
/（μg）
0 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0
吸光度值
（3）在每个吸收管内装5ml吸收液并编好号码。
（4）在吸附器酸气进出采样口连接上装有氧化管及吸收管的大气采样器。
注意有缓冲球一侧的吸收管和大气采样器的吸气口连结。
2、实验操作
（1）在酸雾发生器内装200ml左右50%的HNO3溶液并放入适量铜片，然
后放在吸风罩下。
（2）启动风机，调节风速为5m/s。
（3）在进出口同时采样。采样时间为10min，取下吸收管，将吸收管中样
品吹入10ml试管，用少量蒸馏水冲洗，将溶液并入试管，用蒸馏水稀释至刻度。
（4）改变风速，再取一次样品，步骤同上。风速要求：6m/s和7m/s。
3、分析（方法：盐酸萘乙二胺比色法）
（1）将测试的吸收管内的吸收液用吸耳球移入比色管。
（2）用721分光光度计比色，准确记录样品的光密度值y。
（3）按标准曲线方程计算出NO2-含量
a[μg]。
（4）通过换算公式计算出进出口NOX浓度
C[mg/m3] Vnd
a
C
76.0
= 注：C：进出口NOX浓度[mg/m3]；
0.76：NO2（气）转换成NO2
-（液）的系数；
Vnd：大气采样器从吸附器进出气两端采样口所抽取的气体在标下干气气体体积，l；
4T
PV
T
PV
T
PV
Vndt
tt760
273
6.1033
273
1013
273
===
Vt：大气采样器从吸附器两端采样口所取气体，
l；
Vt =
大气采样器流量×采样时间。
三、实验设备与材料（或样品）
1、实验流程
实验工艺流程图见图1。
图图图
图1 酸雾净化工艺流程图
酸雾净化工艺流程图酸雾净化工艺流程图
酸雾净化工艺流程图
1.酸雾发生器 2.吸风罩 3.吸附剂口 4.观察窗 5.吸附剂层 6.吸附剂框
7.吸附剂装料口 8.吸附塔 9.进气测口 10.出气测口 11.风量细调阀
12.风量粗调阀 13.风机 14.消声器 2
、仪器设备
（1）酸雾发生器；
（2）大气采样器；
5（
3）721分光光度计；
（4）光电天平；
（5）.容量瓶、移液管、10ml试管、比色管、吸收管等玻璃仪器；
（6）吸耳球。
3、试剂
（1）蒸馏水；
（2）亚硝酸钠（优级）；
（3）50%的HNO3溶液；
（4）铜片。
四、实验基本要求
1、请同学们根据实验装置的具体尺寸按一定比例缩小画出实验流程图。要
求：注明各处设备名称，吸附器要认真画出正视图，不能画示意图。
2、严格按照实验内容和步骤进行实验，如实记录实验数据，认真计算实验
结果，根据实验结果进行讨论，并完成实验报告。
3、此次实验过程中存在哪些操作问题，希望对哪些实验方法或流程进行改
进，请提出建议和改进意见。
五、实验报告要求
1、如实记录实验数据，字迹清晰工整，认真计算实验结果，根据实验结果
进行讨论。
2、实验数据表格参考格式
设备吸附层面积 0.24 m2
测试日期
设备吸附塔风速 大气压 mmHg
设备吸附塔流量 [m3/h]
温度 ℃
设备管道截面积 m2(
管道D=0.1m)
风 速 [m/s] 流量 [m3/h]
6
测试数据
时间
t
( min)
采样流
量
Q(l/min)
采集气体
体积Vt(l)
Vt=Q·t
标况下体积
Vnd[l]T
PVt
Vnd
760
273
=
样品吸光
度值
A
NO2
-含量
a [μg]
(0A
AKa?=
浓度
C[mg/m3] Vnd
a
c
76.0
=
吸收效率η（%）
%100×
?
=进
出进cccη
1
进口
出口
2
进口
出口
3
进口
出口
7六、相关基础知识
随着科学技术与工业生产的发展，各种酸的用量日益增加，如电子、轻工、
化工、冶金、电镀、机械等行业，常常需要用酸进行清洗和处理金属表面。在这
些用酸的场所，必然排放出大量的酸气，严重污染大气环境，不仅危害健康，损
害文物古迹，而且腐蚀厂房设备及精密仪器，给生产造成很大的损失。因此，人
们迫切需要采取措施净化含酸雾气体，以清除污染。
目前净化酸气的方法主要有：碱液吸收法、活性碳吸附法、催化法等。本实
验是以SDG为吸附剂，用吸附法净化酸气，此法在工业上很有实用价值。
1、吸附机理
当固体吸附剂处于气体介质中时，气相的某些组分，在吸附剂表面能的用下，
被吸附剂所吸附。由于吸附力的强弱随吸附剂与气体物质的性质不同而有很大的
差异，故而，可用吸附法将不同组分的混合气体分离。
根据吸附的性质，可分为物理吸附、化学吸附、物理化学吸附等三种类型。
本实验即是依据物理化学原理，实现对酸性气体的吸附净化。它既含有物理吸附
的性质，又具有化学吸附的特征。其吸附机理可表示如下：
1、NO → NO?
2、NO2
→NO2?
3、O2→
O2?
4、H2O
→H2O?
5、NO?+2
1
O2?→NO2?
6、3NO2?+H2O?→2HNO3?+NO
7、2mNO2?+MR→M(NO3)m+MNO
8、m(HNO3˙)+MR→M(NO3)m 式中：?---表示吸附态； M ---吸附剂的阳离子；
R --- 吸附剂基体； m --- M阳离子的价数。
8在上述过程中，
1、2、3、4步为物理吸附，5、6、7、8步为化学吸附及化
学反应过程。
2、吸附速率
吸附过程是一个传质过程，所以吸附量和吸附效率都要受到传质作用时间的
制约。
（1）空塔线速 (
)
()F
Q
床层横截面积
气体体积流量
=ω （2）吸附速率式及有关参数 根据吸附动力学原理，吸附速率方程为 (
)??=yyKq 式中：q---吸附速率
y---吸附质在气相混合物中的浓度； y*---吸附质在气相中的平衡浓度； K---吸附速度常数。 K值与许多因素有关，目前主要是一些经验公式，如：威尔基(Wilke）和霍根（Hougen）提出的K值计算公式为 67
.0
51.0)
(82.1?
??
?
?
?
?
?
?
?
?=f
EpD
Ud
UKρ
μ
μ
ρ 式中：U---流体的平均线速度，m/s；
UE---流体的最大线速度，m/s； μ ---流体的粘度，Pas； ρ---流体的密度，Kg/m3； dP---固体粒子有效直径，m； Df---溶质在流体中的扩散系数。 由上式可知，因吸附速率（q）随K值成线性变化，故而也随空塔线速变化。于是可进一步推出下列关系式： τ
τ∫?=?=TqdqG0
9(
)FQ
C
CC
CCFG
/
%100
=
×
?
=
???=ω
η
τω进
出进
出进 式中：
G---吸附容量，Kg/m3； τ---吸附时间，s；
ω ---空塔线速，m/s；
F---吸附床层截面，m2；
C进---
气体吸附质的初始浓度，Kg/m3；
C出---
逸出气体吸附质的浓度，Kg/m3；
Q---气体流量，m3/s
；
η---吸附效率，%。
从以上各式参数的关联中不难看出，只要测出气体的流量、进出口气体吸附
质的浓度，就可以算出η、ω、q、G以及η- C进，η-ω等变化规律。
10实验二
实验二实验二
实验二：
：：
：旋风除尘器性能测定
旋风除尘器性能测定旋风除尘器性能测定
旋风除尘器性能测定
一、实验目的
标志除尘装置性能的基本参数是处理风量、阻力、除尘效率、排放浓度和分
粒级除尘效率。本实验主要使学生掌握除尘器处理风量和除尘效率的测定方法。
二、实验内容与方案
实验内容包括：风量、除尘器阻力和除尘效率的测定。
实验步骤如下：
（1）从滤膜盒中取出滤膜四片，用镊子取下两面衬纸，用万分之一天平分
别称重，在实验记录上记好每片滤膜初重，将称好的滤膜用滤膜夹夹好，放入编
号的滤膜盒内，备用；
（2）将滤膜连夹放入采样头内拧紧，连接采样管路；
（3）开动采样器，调节流量计到10L/min（在采样过程中始终保持此采样
量），采样时间调节到10min；
（4）开动实验装置风机（通风板置于半开的位置）和粉尘发生器；
（5）粉尘发生器稳定后启动采样器的采样按钮，开始采样；
（6）采样结束后，将滤膜进行称量，计算除尘效率；
（7）改变除尘器风量（通风板置于全开的位置），重复上述步骤，计算除尘
器除尘效率。
三、实验设备与材料（或样品）
仪器设备为：
（1）补偿式微压计1台；
（2）测尘取样器1台；
（3）滤膜；
（4）万分之一天平2台。
四、实验基本要求
1、严格按照实验内容和步骤进行实验，如实记录实验数据，认真计算实验
结果，根据实验结果进行讨论，并完成实验报告。
2、此次实验过程中存在哪些问题，是如何解决的，希望对哪些实验方法或
11 流程进行改进，请提出建议和改进意见。
五、实验报告要求
1、如实记录实验数据，字迹清晰工整，认真计算实验结果，根据实验结果
进行讨论。
2、实验数据表格参考格式
风量
膜号
初 重
mg
末 重
mg
增 重
mg
流 量
L/min
时 间
min
体 积
m3
浓 度
mg/ m3
效率
%
半开
入口
出口
全开
入口
出口
六、相关基础知识
1、风量测定
本实验采用的DFS-2型实验装置配有标准的流量测定器件（阿牛巴）。流量
可由阿牛巴的压差表示值直接算出。在现场测定中，如无标准流量测定器件，除
尘器的风量可按等环面积法，用毕托管、压差计测定风量。如除尘器有漏风，要
分别测定排风管的风量，再取其平均值，作为除尘器的风量值。
本试验中，阿牛巴测定风量，用下式计算 2pdh
QAS
p
=
式中：hpd–
阿牛巴平均动压，用补偿式微压计测定，Pa；
A-装置系数（取1）；
S-管道内断面积（0.01），m2；
ρ-实验条件下空气密度，用下式计算；
120.00344
P
T
ρ=
式中：P-实验条件下空气压力，kPa；
T-实验条件下空气绝对温度，K；
本实验中空气压力为101kPa，实验条件下空气绝对温度为293K。
2、除尘器阻力测定
除尘器的阻力(HZ)即除尘器入排风侧的全能量差，依下式求出： 22
12
12()()
22Zvv
HPPρρ=?+?
式中：p1、
p2–除尘器入、出口测定断面静压力，Pa；
v1、
v2-除尘器入、出口测定断面平均风速，Pa；
ρ-实验条件下空气密度，kg/m3。
注意：现场测定中，如除尘器入、排风测点间高差较大。测定阻力时，除上
式中的内容外，还要考虑位能差的影响。
本试验中，入排风口虽在不同高度，但高差不大。其位能差一项可以忽略不
计；另外，入、排风管断面相同，上式中的平均动压差一项为零。因此本实验中，
测定除尘器入排风测点的静压差即为除尘器的阻力（即p1-p2）。
3、除尘效率的测定
除尘效率的测定一般采用质量法；有时亦可用测出同一时间内进入除尘器的
粉尘量捕集的粉尘量计算的方法。本试验采用质量法。
实验原理：在采样器的作用下，使一定体积的含尘空气通过滤膜，其中的粉
尘被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜的增重（即扑尘量）和通过滤膜的空气量
（由流量计测定），即可计算出空气中的粉尘浓度。其计算公式为
c=(g1-g0)/Qt*100% mg/m3
式中：g1-
采样后滤膜加粉尘的重量，mg；
g0-
采样前滤膜重量，mg；
Q-采样流量，L/min；
t-采样时间，min。
同时在除尘器入、排风管取样，分别计算入排风管内空气含尘浓度，即可计
算出除尘器的除尘效率，即
13η=12
1CC
C
?×100%
式中：1C
—入风粉尘浓度，mg/m3；
2C
—排风粉尘浓度，mg/m3。
14实验三
实验三实验三
实验三：
：：
：碱液吸收气体中的二氧化硫
碱液吸收气体中的二氧化硫碱液吸收气体中的二氧化硫
碱液吸收气体中的二氧化硫
一、实验目的
本实验采用填料吸收塔，利用5%NaOH溶液吸收气体中的SO2。通过实验
可初步了解利用填料塔吸收净化有害气体的实验研究方法，同时还有助于加深理
解在填料塔内气液接触状况及吸收过程的基本原理。
通过实验应达到以下目的：
1、了解利用吸收法净化废气中SO2的效果；
2、填料塔的基本结构及其吸收净化酸雾的工作原理；
3、实验分析填料塔净化效率的影响因素；
4、了解SO2自动测定仪的工作原理，掌握其测定方法；
5、掌握实验中配气方法，参数控制（如气体流速、液体流量等），取样方法
及各种有关设备的操作方法。
二、实验内容与方案
1、实验准备
（1）根据图10-1所示正确连结实验装置，并检查是否漏气，全面熟悉流程
（包括熟悉SO2自动测定仪）并检查电、气、水各系统。
（2）SO2浓度测定仪使用前的准备工作：保证电池电量充足（当测定仪显示器上出现“BAT”字样时，应尽快更换电池，此时仪器可能仍在正常工作，但
读数是不正确的。更换电池时，打开仪器背面盖板，正确装入碱性电池，并注意
电池极性）；查看仪器过滤器（连接软管中，装有一个在线过滤器，以阻止尘埃
和水蒸气进入仪器，如果发现过滤器出现潮湿或污染，应立即晾干或更换，推荐
使用AF10型过滤器。更换时，把软管从过滤器的两端松开，换上新的过滤器，
不得使用任何润滑剂，并保证箭头指向仪器）；将“POWER”（电源）开关置于
“ZERO & STANDBY”（零点/待机）位置，使仪器自动校准零点（如果仪器未
能达到零点，调节仪器上方的零点调整旋钮，直到显示000±1为止，注意调零
时在距离有害气体区域较远的清洁空气中进行）。
（3）称取NaOH试剂5kg溶于0.1m3水中，将其注入水箱中作为吸收系统
的吸收液，开启水泵，根据液气比的要求调节喷淋水的流量。
152
、实验操作
（1）开启填料塔的进液阀，并调节液体流量，使液体均匀喷布，并沿填料
塔缓慢流下，以充分润湿填料表面，记录此时流量。调节各阀门使得喷淋液流量
达到最大值，记录此时流量。
（2）开启风机，并逐渐打开吸收塔的进气阀，调节空气流量，仔细观察气
液接触状况。用热球式风速计测量管道中的风速并调节配风阀使空塔气速达到
2m/s（气体速度根据经验数据或实验需要来确定）。
（3）待吸收塔能够正常工作后，实验指导教师开启SO2气瓶，并调节其流
量，使空气中的SO2含量为
0.1~0.5%（体积百分比，具体数值由指导教师掌握，
整个实验过程中保持进口SO2浓度和流量不变）。
（4）经数分钟，待塔内操作完全稳定后，开始测量记录数据。应测量记录
的数据包括进气流量Q1、喷淋液流量
Q2、进口SO2浓度C1、出口C2浓度。
（5）根据测得的数据计算吸收废气中SO2的理论液气比，在理论液气比的喷淋液流量和最大喷淋液流量范围内，改变喷淋液流量，重复上述操作，测量
SO2出口浓度，共测取
4~5组数据。
（6）实验完毕后，先关掉SO2钢瓶，待
1~2分钟后再停止供液，最后停止
鼓入空气。
三、实验设备与材料（或样品）
1、实验流程
本实验流程（图2）大致可分为污染源发生、吸收和排放三部分，请学生自
己按照现场的装置按比例画出实验流程图。
2、仪器设备
（1）SO2酸雾净化填料塔一台；
（2）SO2与空气混合罐一个；
（3）转子流量计2个（液相转子流量计1个、SO2转子流量计
1个）；
（4）风机一台；
（5）SO2钢瓶（含气体）一个；
（6）SGA型SO2自动分析仪两台；
（7）控制阀、橡胶联结管若干及必要的玻璃仪器等。
16
图2 吸收工艺流程图
1、SO2钢瓶
2、混合罐 3、进气测定口 4、水箱 5、吸收塔 6、喷头
7、水泵 8、出气测定口 9、配风阀 10、配气口 11、消音器 12、风机 3
、试剂
（1）5kg工业纯NaOH试剂；
（2）蒸馏水。
四、实验基本要求
1、请同学们根据实验装置的具体尺寸按一定比例缩小画出实验流程图。要
求：注明各处设备名称，吸收塔要认真画出正视图，不能画示意图。
2、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。熟练掌握
实验内容、方法和步骤，严格按照实验内容和步骤进行实验，如实记录实验数据，
认真计算实验结果，根据实验结果进行讨论，并完成实验报告。
3、根据本实验流程的实际情况，分析管道内气速的大小，将受到哪些因素
的影响；去除率的大小与哪些因素有关。
4、此次实验过程中存在哪些问题，是如何解决的，希望对哪些实验方法或
流程进行改进，请提出建议和改进意见。妥善管理SO2钢瓶、控制
SO2气流、请
注意安全。
17五、实验报告要求
1、如实记录实验数据，字迹清晰工整，认真计算实验结果，根据实验结果
进行讨论。
2、实验数据表格参考格式
大气压： 温度： 测定次数
管道风速
（m/s）
SO2流量
（m3/s
）
喷淋液量
（L/h）
SO2入口浓度
（mg/m3）
SO2出口浓度
（mg/m3）
1
2
3
4
5
3、计算
（1）净化效率计算
吸收塔净化效率2
1(1)100%
c
cη=?×， 其中，η：净化效率； C1：SO2入口浓度； C2：SO2出口浓度。
测定次数
SO2浓度
（mg/m3）
液气比 净化效率（%） 平均净化率
1
进气
出气
2
进气
出气
3
进气
出气
4
进气
出气
5
进气
出气 根据所得的净化效率与对应的液气比结果绘制曲线，从图中确定最佳液气比
条件。
184
、讨论
（1）从实验结果绘制的曲线中，可以得到哪些结论？
（2）通过实验，有什么体会，对实验有何改进意见？
六、相关基础知识
含SO2的气体可采用吸收法净化，由于
SO2在水中的溶解度较低，故常常采
用化学吸收的方法。本实验采用碱性吸收液（5%NaOH吸收液）净化吸收SO2气体。
吸收液从水箱通过水泵、转子流量计由填料塔上部经喷淋装置进入塔内，流
经填料表面，由塔下部排出，再进入水箱。空气首先进入缓冲灌，SO2由
SO2钢
瓶进入缓冲灌，经缓冲灌混合后的含SO2空气从塔底进气口进入填料塔内，通过填料层与NaOH喷淋吸收液充分混合、接触、吸收，尾气由塔顶排出。
吸收过程发生的主要化学反应为：
2NaOH+SO2→
Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O
→2NaHSO3
实验过程中通过测定填料净化塔进出口气体中的含量，即可近似计算出吸收塔的
平均净化效率。改变喷淋液的流量，重复上述过程，计算吸收塔的净化效率η，
进而了解吸收效果，确定最佳液气比α。
19（
（（
（二
二二
二）
））
）固体废弃物资源化部分
固体废弃物资源化部分固体废弃物资源化部分
固体废弃物资源化部分
实验四
实验四实验四
实验四：
：：
：高炉渣制备胶凝材料实验
高炉渣制备胶凝材料实验高炉渣制备胶凝材料实验
高炉渣制备胶凝材料实验
一、实验目的
通过实验，使学生掌握高炉渣制备胶凝材料方法、原理，加深对固体废物制
备胶凝材料的理解，掌握有代表性的固体废物资源化实验技能。
二、实验内容与方案
1、高炉渣的超细粉碎
高炉渣能否制备胶凝材料关键是高炉渣的活性。借助超细粉碎激活高炉渣活
性，通过试制试块考察超细粉碎对高炉渣活性的影响。
2、石灰激活高炉渣
在超细粉碎激活高炉渣活性的基础上，通过加入石灰等化学药剂考察它们对
高炉渣活性的影响，比较高炉渣超细粉碎和化学药剂激活的优势与劣势。
实验流程和方案如下：
三、实验设备与材料（或样品）
实验设备主要包括球磨机、振动磨、振动台、搅拌机、养护箱、行星式磨机、模
具、天平等。测试设备包括：粒度仪、压力机等。
四、实验基本要求
1、高炉渣超细至比表面积最好至3000～5000cm2/g。
2、高炉渣与石灰成分的配比必须满足合成胶凝材料的成分要求。
3、实验分成5组，每组实验采用不同的配比。
五、实验报告要求
在实验报告中，应写明实验目的、方法、原理、方案等基本情况。测试结果以图、
表格形式表示。 高炉渣
超细粉碎激活 化学激活
石灰
胶凝材料 搅拌混匀
水
振动成型 带模养护 在压力机上测试块强度 拆磨后得试块
20六、相关基础知识
1、高炉渣的组成
2、胶凝材料基础知识
3、高炉渣激活原理
21实验五
实验五实验五
实验五：
：：
： 粉煤灰浮选提碳实验
粉煤灰浮选提碳实验粉煤灰浮选提碳实验
粉煤灰浮选提碳实验
一、实验目的
我国热电厂粉煤灰一般含碳为5-7％，其中约30％的电厂粉煤灰含碳超过
10％。为了充分利用煤炭资源，同时提高粉煤灰的利用档次，进行粉煤灰提碳实
验。拟通过本试验熟练掌握浮选法回收固体废物中有价成分的方法、原理及实验
技能。
二、实验内容与方案
实验按如下流程进行：
称取一定重量的粉煤灰，在浮选机中加水搅拌，再依次加入一定量的柴油、
2号油搅拌一定时间，冲气，刮出上浮产品，即为煤碳。过滤、烘干、取样、分
析碳的含量。
三、实验设备与材料
实验设备主要包括：浮选机、过滤机、烘干机、天平、取样装置等。
四、实验基本要求
1、两人一组，可采用不同等级粉煤灰、不同浮选药剂用量进行浮选研究。
。。
。
2、以班为单位总结实验结果，分析实验数据。
。。
。
五、实验报告要求
在实验报告中，应写明实验目的、方法、原理、方案等基本情况。测试结果
以图表形式表示。
六、相关基础知识
1、不同等级粉煤灰的组成特点、性质
2、浮选基础知识
3、浮选设备原理及操作 尾灰
粉煤灰 搅拌 浮选 煤碳
柴油、2号油
过滤、烘干 取样、分析
水
22实验六
实验六实验六
实验六：
：：
：电镀污泥水泥固化实验
电镀污泥水泥固化实验电镀污泥水泥固化实验
电镀污泥水泥固化实验
一、实验目的
电镀污泥含多种重金属离子，是一种有害固体废物。为了使这种固体废物得
到无害化处理和资源化利用，途径之一就是进行固化处理。通过本试验，熟练掌
握有害固体废物固化处理的方法、原理及实验技能。
二、实验内容与方案
实验按如下流程进行：
采用不同配方的水泥、电镀污泥进行实验，测定固化体强度，考察固化体中
有害重金属离子浸出情况。
三、实验设备与材料
实验设备主要包括混合搅拌机、振动台、成型机（模具）、天平、烧杯等。
测试设备包括：压力机等。
四、实验基本要求
1、实验两人一组，可采用不同配方配制固化体。
。。
。
2、以班为单位总结实验结果，分析实验数据。
。。
。
五、实验报告要求
在实验报告中，应写明实验目的、方法、原理、方案等基本情况。测试结果
以图表形式表示。
六、相关基础知识
1、电镀污泥的组成特点、性质
2、有害废物处理方法、原理
3、固化体应用水泥
电镀污泥
混合搅拌 振动成型 自然养护 固化体
23实验七
实验七实验七
实验七：
：：
：粉煤灰配置混凝土实
粉煤灰配置混凝土实粉煤灰配置混凝土实
粉煤灰配置混凝土实验
验验
验
一、实验目的
混凝土是以硅酸盐水泥为胶结料，砂、石等为骨料，加水拌和而成的构筑材
料。粉煤灰混凝土是用粉煤灰取代部分水泥拌制而成的混凝土。固体废物生产建
筑材料是固体废物资源化的重要手段之一，通过本试验，掌握固体废物生产建筑
材料的一种方法、原理及实验技能。
二、实验内容与方案
1、粉煤灰配制混凝土配合比的计算
欲配制强度不同（C35、C30、C25、C20、C15等）的混凝土，计算需标号42.5
水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水的用量。
2、混凝土制备
将计算好的物料按如下流程制备混凝土。
三、实验设备与材料
实验设备主要包括混合搅拌机、振动台、成型机（模具）、天平等。
测试设备包括：压力机等。
四、实验基本要求
1、实验两人一组，可采用不同等级粉煤灰配制不同强度的混凝土。
。。
。
2、以班为单位总结实验结果，分析实验数据。
。。
。
五、实验报告要求
在实验报告中，应写明实验目的、方法、原理、方案等基本情况。测试结果
以图表形式表示。
六、相关基础知识
1、不同等级粉煤灰的组成特点、性质
2、混凝土基础知识
3、混凝土配制设备原理 水泥
粉煤灰
粗骨料
细骨料
水
混合搅拌 振动成型 自然养护 粉煤灰混凝土
24（
（（
（三
三三
三）
））
）水污染控制工程部分
水污染控制工程部分水污染控制工程部分
水污染控制工程部分
实验八
实验八实验八
实验八：
：：
：悬浮物自由沉降去除率与沉降时间的关系确定实验
悬浮物自由沉降去除率与沉降时间的关系确定实验悬浮物自由沉降去除率与沉降时间的关系确定实验
悬浮物自由沉降去除率与沉降时间的关系确定实验
一、实验目的
1、掌握自由沉降去除率确定实验方法。
2、绘出实验水样的沉降时间与去除率的关系曲线。
3、观察自由沉降的过程。
二、实验内容与方案
1、确定所需的总沉降时间、沉降时间间隔。总沉降时间应使总去除率达到
90％以上。取样次数一般为5～7次，取样太多，测定所需的时间和费用高，数
据处理也麻烦，次数太少则准确性差。
总时间的确定方法有三种：（1）参考类似废水的沉降情况；（2）如没有参考
时可请教有经验的人员；（3）没有参考也没有人员可请教时可用试验法，即选一
个时间做试验，根据试验结果确定准确的时间。或者把实验用水装入1000mL筒
中，观察沉降情况并记录时间，待水基本变清时记录时间，然后适当延长做为总
沉降时间。
沉降总时间确定后再确定时间间隔，原则是开始时间间隔可以小些，以后逐
渐加大。如本次实验确定的总沉降时间为50min，具体沉降时间可确定为0、10、
20、35、50min。
取样次数确定后要先对所有试样进行编号，编号的原则是容易辨认，不与其
他组相混淆，也不与以后的实验相混淆为原则，然后把沉降时间和对应的试样编
号填入表1中。
2．准确称量10g粉煤灰试样，倒入烧杯中，加入适量水润湿并充分搅拌备
用。
3．将沉降柱加自来水到2/3高度，把润湿好的粉煤灰加入，用搅拌装置搅
拌均匀，然后再加水直至水从上部溢流口溢出为止，再搅拌均匀。停止搅拌时立
即从取样口取样，同时开始记录时间，然后按确定好的时间间隔顺序从取样口取
样。取样的体积在80～100mL之间，注意要准确记录每个试样体积。取样时要
25先放掉
10～20mL水样，然后再取（想一想为什么？）。
分别测定相应的悬浮物质量浓度c0、
c1、c2、c3、c4、c5，把结果填入表1中。
测定方法见后。
4．通过计算完成记录表中的所需的其它数据。
5．取不同的沉降时间计算出对应的悬浮物总去除率，用坐标纸作出悬浮物
总去除率与沉降时间之间的关系曲线。
三、实验设备与材料（或样品）
1、实验用水样为实验室配水，固体悬浮物为粉煤灰。
2．实验用沉降柱，测量沉降的高度H。
3．秒表、量筒、过滤装置、天平、烘箱等。
四、实验基本要求
1、每位同学实验前认真复习有关内容。
2、实验过程中认真进行每一步的操作。
3、各小组同学要做好分工并做好协作工作。
4、实验中要认真观观察和记录出现的现象。
5、实验数据处理要独立完成。
6、按要求独立完成实验报告。
五、实验报告要求
1、实验的原理；2、实验的目的；3、实验所用的主要仪器；4、实验的步骤；
5、实验的现象、结果及分析；6、完成思考题；7、实验的体会和建议。
六、相关基础知识
请参考讲义第三章有关内容。
26 实验九
实验九实验九
实验九：
：：
：混凝脱色实验指导书
混凝脱色实验指导书混凝脱色实验指导书
混凝脱色实验指导书
一、实验目的
1、掌握混凝实验操作过程及色度的测定方法；
2、了解混凝pH值和混凝剂用量对混凝过程的影响规律，确定最佳pH值和
混凝剂用量；
3、详细观察混凝脱色过程的实验现象，注意大粒径矾花的形成；
4、进一步加深对混凝基础理论的理解；
5、掌握一般的单因素实验设计方法；
6、掌握试验用药剂的配制方法。
二、实验内容与方案
1、熟悉混凝仪的操作和设定方法；
2、确定本次实验不改变的因素的水平，如混合搅拌的转速和时间，反应时
搅拌的速度和时间、沉降的时间等
3、按5％浓度配制所需的混凝剂、石灰乳；助凝剂已配制为0.5‰。
4、熟悉用分光光度计法测量色度的方法；
5、各小组根据自己的实验情况确定需要实验的pH值水平范围范围和间隔，
固定混凝剂的用量不变，改变pH值进行实验，测定每个实验处理后水的吸光度
值，计算出去除率，绘出去除率与pH值的关系曲线。
6、在最佳pH值条件下，改变混凝剂的用量进行实验，得出去除率与混凝
剂用量的关系曲线。
7、具体实验步骤：
1）取4个试样杯，加入试验用的水样至950mL刻度处，降下搅拌杆在杯中
心位置。
2）打开智能显示屏按操作要求分别输入各段所确定的条件：
1）pH值调整剂搅拌时间：××分，转速××转/分。2）段搅拌5分，转
速800转/分，
3）混凝剂搅拌时间××分，转速××转/分，
4）反应段搅拌时间××分，转速××转/分
275
）沉降时间××分，转速0转/分
3）在不同的试验杯中添加不同量的石灰乳，调整pH值到确定的数值。顺序
添加规定量的聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺。完成混凝沉淀过程。执行实验程序，待
完成以上输入程序为止，中间不得随意停机。
4）取样测吸光度值：
1）程序执行结束，分别打开上水夹，取样300mL，用漏斗直接过滤到250mL
刻度的比色管中，分别与蒸馏水进行比较，观察色度变化情况。
2）用分光光度计测不同条件出水的吸光度值，并通过吸光度，计算出色
度的去除率。
把测定结果
三、实验设备与材料（或样品）
1、实验用水样
采用直接耐晒翠蓝（GB型），配制水杨浓度为20mg/L水样，其中主要显色
成份为氮基、氨基、磺酸基和四氯苯醌等组合而成。搅拌均匀后测定其吸光度值。
2．药剂
1）pH调节剂：石灰乳（配制质量浓度为5％）
2）混凝剂：聚合硫酸铁（配制质量浓度5％）
3）助凝剂：聚丙烯酰胺（阴离子型，配制质量浓度0.5‰）
3．实验仪器
1）智能型混凝搅拌仪1台
2）分光光度计1台
3）1000mL试样杯6个
4）10mL加药杯1个
5）10mL加药量筒1个
6）12mL注射器针管1支
7）洗瓶1个
8）pH试纸1～14范围1盒
9）大瓷盘1个
10）小塑料杯4个
2811
）废水桶1个
12）200mL容量瓶1个
四、实验基本要求
1、认真复习上课所讲的有关内容；
2、实验前认真做好实验准备；
3、实验前以小组为单位设计好实验过程需要确定的参数；
4、各为同学要做到分工合作，但每位同学都要了解所有的实验和测试过程；
5、认真记录实验数据和实验现象；
五、实验报告要求
实验报告应该写明班级、姓名、同组同学姓名。
实验报告应包括以下内容：
1、实验的目的；
2、实验的原理；
3、实验确定的可变因素的数值及确定方法；
4、实验的步骤；
5、实验结果的测定方法
6．实验数据及处理
将实验获得的数据填入下表并绘出曲线。 序号
需调到的
pH值
实际测的
pH值
混凝剂剂
用量（mL）
助凝剂用
量（mL）
吸光度值 脱色率
1 2
2 2
3 2
4 2
7、实验结果分析与讨论
六、相关基础知识
本试验涉及到废水的混凝和色度测定两方面的知识。混凝法是废水处理常用
的方法，可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属
29和放射性物质。此外，混凝法还能改善污泥的脱水性能。混凝的主要对象是废水
中的细小悬浮颗粒和胶体颗粒，这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出去。混
凝是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒
聚集成较粗大的颗粒而沉降，得以与水分离，使废水得到净化。
在处理印染及燃料工业的废水中，混凝脱色是常用的脱色技术之一。由于染
料中存在大量的有机和无机的离子、非离子等显色物质，因此可采用选择性的混
凝脱色剂，使废水中的显色物质产生双电层压缩，产生电荷吸附，并有中和、粘
结、架桥等作用，从而使显色物质形成的大粒径矾花团聚→沉降→脱除，使达到
脱色效果。要求学生复习教材有关混凝的基本原理、影响因素和工艺过程。
复习教材上有关废水色度测定方法的有关内容。
30实验十
实验十实验十
实验十：
：：
：固定床离子交换实验
固定床离子交换实验固定床离子交换实验
固定床离子交换实验
一、实验目的
1、掌握固定床离子交换的实验方法。
2、以实验室自来水为给水，观察离子交换过程中随时间的变化不同离子交
换柱出水的pH值及电导率的变化，进一步了解离子交换的原理和过程。
二、实验内容与方案（小4号、黑体）
1、首先对照图1和实际的实验装置，熟悉所用离子交换柱的组成及各部分
的作用。
2、熟悉所用pH计和电导率仪的使用方法和注意事项，详细阅读说明书。
3、准备好取样和流量测量的器具。
4、打开连通恒压水箱进水口3的自来水阀门，调整流量使恒压水箱溢流口2
有适当水流出，保持恒压水箱内液面恒定，注意在实验中观察恒压水箱的液面，
使其保持不变。
5、用取样杯从溢流口取样，测定自来水的pH值和电导率。
6、打开恒压水箱的出水阀门4并开到最大，同时开始用秒表计时。
7、在交换柱的出水管8处用秒表和量筒测定流量，测定时间为1min左右，
把结果填入表1。
8、从开始计时后10min开始，每隔一定时间从出水管8和中间取样阀门6
同时取样，取样量为取样杯的2/3左右。分别测定试样的pH值和电导率，把测
定结果填入记录表1中。取样的时间间隔可参考表1，但要使交换树脂接近达到
饱和为止。同时观察随时间的推移交换树脂的颜色有无变化。
9、实验结束后清洗所有仪器用具和场地，将所用仪器送还实验室。
表1固定床离子交换柱实验记录表 水流量： mL/min
试样 取样时间/min
10 20 30 50 80
阳离子交
换柱出水
pH
电导率/（μS/cm）
阴离子交
换柱出水
pH
电导率/（μS/cm）
31三、实验设备与材料（或样品）
1、固定床复合离子交换装置一套，见图3。
2、320型pH计。
3、326型电导率仪。
4、秒表1块。
5、洗瓶1个、500mL量筒1个、小塑料盆1个。
图3 固定床复合离子交换柱示意图
1－恒压水箱；2－恒压水箱溢流管；3－恒压水箱进水管（接自来水管）；4－流量控制阀门；
5－阳离子交换柱，内装强酸性阳离子交换树脂；6－中间试样取样阀门；
7－阴离子交换树脂，内装强碱性阴离子交换树脂；8－出水管 四、实验基本要求
1、实验前要作好预习，对实验的目的和步骤有详细的了解。
2、实验过程中要认真观察和记录实验现象。
3、同学之间要相互配合，做到分工合作。
4、实验完成后把所用设备清理干净，整理好送还实验室
5、分别绘出阳离子交换柱出水和阴离子交换柱出水pH值和电导率随时间的
变化曲线。 1
3
4
5
6
7
8
2
强酸性阳
离子交换
树脂
强碱性阴
离子交换
树脂
326
、完成下列思考题：（1）电导率的物理意义是什么？（2）为什么用测定电
导率的方法来检测交换的结果？有无其它的方法？（3）测定阳离子交换柱出水
pH值和电导率的目的是什么？（4）离子交换树脂如何再生？
五、实验报告要求
1、画出实验装置的结构图。
2、写出离子交换的原理。
3、根据实验结果绘出不同水样的pH和电导率随时间的变化曲线。
4、分析实验结果，解释不同交换柱出水中各测定参数随时间的变化规律。
六、相关基础知识
参看讲义第8章的有关内容。
33实验十一
实验十一实验十一
实验十一：
：：
：SBR 反应器污水处理实验
反应器污水处理实验反应器污水处理实验
反应器污水处理实验
一、实验目的
1、了解SBR反应器的基本构造； 2
、了解SBR反应器进行培菌、驯化的过程；
3、了解SBR反应器正常的运转管理过程
4、观察活性污泥生物相，学会采集工艺设计参数（如：反应器中溶解氧、COD浓度的
变化等）。 二、实验内容与方案
1、进行培菌、驯化
培菌是使微生物的数量增加，达到一定的污泥浓度。驯化是对混合微生物群
进行淘汰和诱导，不能适应环境条件和处理废水特性的微生物被淘汰或抑制，使
具有分解特定污染物活性的微生物得到发育。活性污泥的培菌和驯化在实验前由
实验教师完成。
2、运行SBR反应器
整体SBR运行周期包括5个步骤：
a. 进水期：采用限量曝气的短时间进水方式（进水时也可不曝气）；
b. 反应期：开始曝气，使活性污泥处于悬浮状态，曝气时间3h。当反应器
内污泥均匀分布时，取一定的水样测定活性污泥浓度；
c. 沉淀期：停止曝气，静置1h；
d. 排水排泥期：利用滗水器排水到反应器的约1/2处，用排泥管排出适量污
泥，用时0.5h；
e. 闲置期。
3、反应时间对COD去除的影响和溶解氧变化规律的观察
短时间进水（有实验员提前准备水样）以后开始计时，每隔0.5h测一次水样
COD和DO值填入下表并分析反应时间对COD去除的影响规律。
实验曝气量
时间（H）
原
水
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
出
水
COD
34（MG/L
）
DO
（MG/L
）
4
、曝气量对COD去除的影响（可选项）
不同的小组在曝气阶段采用不同的曝气量，几个小组（如4个）之间互用数
据，分析曝气量对污水处理效果的影响（分析比较一个周期完成后反应器出水的
COD值）
5、出水水质指标检测
测定出水的pH值： ；COD： mg/L；悬浮物（SS）： mg/L。
6、观察活性污泥生物相
在闲置期取少量剩余污泥制成涂片，在显微镜下观察活性污泥生物相。（只
用文字描述）
三、实验设备与材料（或样品）
1、SBR反应器装置
2、COD测定仪
3、取样管
4、pH计
5、溶解氧测定仪
四、实验基本要求
1、全面了解SBR反应器的结构和运行周期；
2、学会测定活性污泥浓度、COD、pH值、溶解氧；
3、整理实验数据、分析单因素对实验结果的影响规律；
4、掌握污泥负荷、容积负荷和去除负荷计算方法；
5、按要求编写实验报告。
五、实验报告要求
1、绘制溶解氧浓度与反应时间之间的变化关系曲线；
2、绘制反应时间与COD去除率或者出水浓度的关系曲线；
3、绘制曝气量与COD去除率或者出水浓度的关系曲线；
4、计算反应器的污泥负荷和容积负荷；
355
、描述污泥中微生物的镜检结果。
六、相关基础知识
SBR是序批式间歇活性污泥法（又称序批式反应器，Sequencing Batch
Reactor）的简称。序批间歇式活性污泥法工艺由按一定时间顺序间歇操作运行
的反应器组成。SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理
废水时的操作过程，包括五个阶段，分别称为进水期（或称充水期）、反应期、
沉淀期、排水排泥期和闲置期。图四所示为SBR处理工艺一个运行周期内的操
作过程示意图，SBR的运行工况以间歇操作为主要特征。
图4 SBR一个运行周期内的操作过程 下面就这五个操作过程简述如下：
（a）进水期
将原污水或经过预处理以后的污水加入SBR反应器；
（b）反应期
反应期是在进水期结束后或SBR反应器充满水后进行曝气，如同连续式完
全混合活性污泥法一样，对有机污染物进行生物降解；
（c）沉淀期
和传统活性污泥法处理工艺一样，沉降过程的功能是澄清出水、浓缩污泥。
（d）排水排泥期
即SBR反应器中的混合液在经过一定时间的沉降后，将反应器中的上清液
排出反应器，然后将相当于反应过程中生长而产生的污泥量排出反应器，以保持
反应器内一定数量的污泥；
（e）闲置期
闲置期的功能是在静置无进水的条件下，使微生物通过内源呼吸作用恢复其
活性，并起到一定的反硝化作用而进行脱氮，为下一个运行周期创造良好的条件。