《废水治理工程实验指导书》讲义

废水治理工程实验指导书 UTURE

废水治理工程实验指导书

目录 第一章总论 实验教学目的 实验教学要求 第二章实验设计 、实验设计简介 单因素实验设计 三、双因素实验设计一 6 四、正交实验设计 五、正交实验分析举例 第三章水污染控制工程实验 实验四混凝条件优化实验(自行设计实验)------14 实验六过滤与反冲洗实验 16 实验七折点加氯消毒实验 附录1过滤装置的使用方法 附录2自由沉降装置的使用方法

目 录 第一章 总论 一、实验教学目的 -------------------------------------- 1 二、实验教学要求 ------------------------------------ 1 第二章 实验设计 一、实验设计简介 ------------------------------------- 3 二、单因素实验设计 ----------------------------------- 4 三、双因素实验设计 ------------------------------------ 6 四、正交实验设计 -------------------------------------- 7 五、正交实验分析举例-----------------------------------11 第三章 水污染控制工程实验 实验四 混凝条件优化实验（自行设计实验）----------------14 实验六 过滤与反冲洗实验 --------------------------------16 实验七 折点加氯消毒实验--------------------------------19 附录 1 过滤装置的使用方法 附录 2 自由沉降装置的使用方法

第一章总论 《水污染控制工程实验》的教学目的 实验教学是使学生理论联系实际,培养学生观察问题、分析问题和解决问题能力的一个 重要方面。本课程的教学目的如下: 加深学生对基本概念的理解,巩固新的知识 2.使学生了解如何进行实验方案的设计,并初步掌握水净化实验研究方法和基本测试 技术 3.通过实验数据的整理使学生初步掌握数据分析处理技术,包括如何收集实验数据: 如何正确地分析和归纳实验数据:运用实验成果验证已有的概念和理论等。 为了更好地实现教学目的,使学生学好本门课程,下面简单介绍实验研究工作的一般程 序; 1.提出问题 根据已经掌握的知识,提出打算验证的基本概念和探索研究的问题。 2.设计实验方案 确定实验目标后要根据人力、设备、药品和技术能力等方面的具体情况进行实验方案的 设计。实验方案应包括实验目的、装置、步骤、计划、测试项目和测试方法等内容 3.实验研究 (1)根据设计好的实验方案进行实验,按时进行测试 (2)收集实验数据 (3)定期整理分析实验数据 实验数据的可靠性和定期整理分析是实验工作的重要环节,实验者必须经常用已掌握的 基本概念分析实验数据。通过数据分析加深对基本概念的理解,并发现实验设备、操作运行 测试方法和实验方向等方面的问题,以便及时解决,使实验工作能较顺利地进行。 (4)实验小结 通过实验数据的系统分析,对实验结果进行评价。小结的内容包括以下几个方面 )通过实验掌握了那些新的知识 2)是否解决了提出研究的问题; 3)是否证明了课程讲授中的某些论点 4)当实验数据不合理时,应分析原因,提出新的实验方案。 由于受课程学时等条件限制,学生只能在已有的实验装置和规定的实验条件范围内进行 实验,并通过本课程的学习得到初步的培养和训练,为今后从事实验研究和进行科学实验打 好基础 二、《水污染控制工程实验》的教学要求 课前预习 为完成好每个实验,学生在课前必须认真阅读实验教材,清楚地了解实验项目的目的 要求、实验原理和实验内容,写出简明的预习提纲。 预习提纲包括 (1)实验目的和主要内容;

第一章 总 论 一、《水污染控制工程实验》的教学目的 实验教学是使学生理论联系实际，培养学生观察问题、分析问题和解决问题能力的一个 重要方面。本课程的教学目的如下： 1．加深学生对基本概念的理解，巩固新的知识。 2．使学生了解如何进行实验方案的设计，并初步掌握水净化实验研究方法和基本测试 技术。 3．通过实验数据的整理使学生初步掌握数据分析处理技术，包括如何收集实验数据； 如何正确地分析和归纳实验数据；运用实验成果验证已有的概念和理论等。 为了更好地实现教学目的，使学生学好本门课程，下面简单介绍实验研究工作的一般程 序； 1．提出问题 根据已经掌握的知识，提出打算验证的基本概念和探索研究的问题。 2．设计实验方案 确定实验目标后要根据人力、设备、药品和技术能力等方面的具体情况进行实验方案的 设计。实验方案应包括实验目的、装置、步骤、计划、测试项目和测试方法等内容。 3．实验研究 (1) 根据设计好的实验方案进行实验，按时进行测试； (2) 收集实验数据； (3) 定期整理分析实验数据。 ． 实验数据的可靠性和定期整理分析是实验工作的重要环节，实验者必须经常用已掌握的 基本概念分析实验数据。通过数据分析加深对基本概念的理解，并发现实验设备、操作运行、 测试方法和实验方向等方面的问题，以便及时解决，使实验工作能较顺利地进行。 (4) 实验小结 通过实验数据的系统分析，对实验结果进行评价。小结的内容包括以下几个方面： 1) 通过实验掌握了那些新的知识； 2) 是否解决了提出研究的问题； 3) 是否证明了课程讲授中的某些论点； 4) 当实验数据不合理时，应分析原因，提出新的实验方案。 由于受课程学时等条件限制，学生只能在已有的实验装置和规定的实验条件范围内进行 实验，并通过本课程的学习得到初步的培养和训练，为今后从事实验研究和进行科学实验打 好基础。 二、《水污染控制工程实验》的教学要求 1．课前预习 为完成好每个实验，学生在课前必须认真阅读实验教材，清楚地了解实验项目的目的 要求、实验原理和实验内容，写出简明的预习提纲。 预习提纲包括： (1) 实验目的和主要内容；

(2)需测试项目的测试方法 (3)实验中应注意事项 (4)准备好实验记录表格。 2.实验设计 实验设计是实验研究的重要环节,是获得满足要求的实验结果的基本保障。在实验教学 中,宜将此环节的训练放在部分实验项目完成后进行,以达到使学生掌握实验设计方法的目 的 3.实验操作 学生实验前应仔细检査实验设备、仪器仪表是否完整齐全。实验时要严格按照操作规程 认真操作,仔细观察实验现象,精心测定实验数据,并详细填写实验记录。实验结束后,要 将实验设备和仪器仪表恢复原状,将周围环境整理干净。学生应注意培养自己严谨的科学态 度,养成良好的工作学习习惯 4.实验数据处理 通过实验取得大量数据以后,必须对数据作科学的整理分析,去伪存真,去粗取精,以 得到正确可靠的结论 5.编写实验报告 将实验结果整理编写成一份实验报告,是实验教学必不可少的组成部分。这一环节的 训练可为今后写好科学论文或科研报告打下基础 实验报告包括下述内容 (1)实验目的; (2)实验原理 (3)实验装置和方法; (4)实验数据和数据整理结果 (5)实验结果讨论 对于科研论文,最后还要列出参考文献。实验教学的实验报告,参考文献一项可省略 实验报告的重点放在实验数据处理和实验结果的讨论

(2) 需测试项目的测试方法； (3) 实验中应注意事项； (4) 准备好实验记录表格。 2．实验设计 实验设计是实验研究的重要环节，是获得满足要求的实验结果的基本保障。在实验教学 中，宜将此环节的训练放在部分实验项目完成后进行，以达到使学生掌握实验设计方法的目 的。 3．实验操作 学生实验前应仔细检查实验设备、仪器仪表是否完整齐全。实验时要严格按照操作规程 认真操作，仔细观察实验现象，精心测定实验数据，并详细填写实验记录。实验结束后，要 将实验设备和仪器仪表恢复原状，将周围环境整理干净。学生应注意培养自己严谨的科学态 度，养成良好的工作学习习惯。 4．实验数据处理 通过实验取得大量数据以后，必须对数据作科学的整理分析，去伪存真，去粗取精，以 得到正确可靠的结论。 5．编写实验报告 将实验结果整理编写成一份实验报告，是实验教学必不可少的组成部分。这一环节的 训练可为今后写好科学论文或科研报告打下基础。 实验报告包括下述内容： (1) 实验目的； (2) 实验原理； (3) 实验装置和方法； (4) 实验数据和数据整理结果； (5) 实验结果讨论。 对于科研论文，最后还要列出参考文献。实验教学的实验报告，参考文献一项可省略。 实验报告的重点放在实验数据处理和实验结果的讨论

第二章实验设计 实验设计简介 实验设计的目的是选择一种对所研究的特定问题最有效的实验安排,以便用最少的人 力、物力和时间获得满足要求的实验结果。从广义采说,它包括明确实验目的、确定测定参 数、确定需要控制和改变的条件、选择实验方法和测试仪器、确定测量精度要求、实验方案 设计和数据处理步骤等。实验设计是实验研究过程的重要环节,通过实验设计可以使我们的 实验安排在最有效的范围内,以保证通过较少的实验得到预期的实验结果 在生产和科学研究中,实验设计方法已得到广泛应用,概括地说,包括三方面的应用: (1)在生产过程中,人们为了达到优质、高产、低消耗等目的,常需要对有关因素的最 佳点进行选择,一般是通过试验来寻找这个最佳点。试验的方法很多,为能迅速地找到最佳 点,这就需要通过实验设计,合理安排实验点,才能最迅速地找到最佳点。例如,混凝剂是 水净化常用的化学药剂,其投加量因具体情况不同而异,因此,常需要多次实验确定最佳投 药量,此时便可以通过实验设计来减少实验的工作量 (2)估算数学模型中的参数时,在试验前,若通过实验设计合理安排实验点、确定变量 及其变化范围等,可以使我们以较少的时间获得较精确的参数。 (3)当可以用几种型式描述某一过程的数学模型时,常需要通过实验来确定哪一种是较 恰当的模型(即竞争模型的筛选),此时也需要通过实验设计来保证实验向我们提供可靠的信 息,以便正确地进行模型筛选 实验设计的方法很多,有单因素试验设计、双因素试验设计、正交试验设计、析因分 析试验设计、序贯实验设计等。各种试验设计方法的目的和出发点不同,因此,在进行实验 设计时,应根据研究对象的具体情况决定采用哪一种方法 在生产过程和科学研究中,对试验指标有影响的条件,通常称为因素。有一类因素,在 实验中可以人为地加以调节和控制,叫做可控因素。例如,混凝试验中的投药量和pH值是 可以人为控制的,属于可控因素。另一类因素,由于技术、设备和自然条件的限制,暂时还 不能人为控制的,叫做不可控因素。例如,气温、风对沉淀效率的影响都是不可控因素。 实验方案设计一般只适用于可控因素。下面说到因素,凡没有特别说明的,都是指可控 因素。在试验中,影响因素通常不止一个,但我们往往不是对所有的因素都加以考察。有的 因素在长期实践中已经比较清楚,可暂时不考察,固定在某一状态上,只考察一个因素,这 种考察一个因素的试验,叫做单因素试验。考察两个因素的试验称双因素试验。考察两个以 上因素的试验称多因素试验。 在试验设计中用来衡量试验效果好坏所采用的标准称为试验指标,或简称指标。例如, 在进行地面水的混凝试验时,为了确定最佳投药量和最佳pH值,选定浑浊度作为评定比较 各次试验效果好坏的标准,即浊度是混凝试验的指标。 进行试验方案设计的步骤如下 1.明确试验目的、确定试验指标 研究对象是需要解决的问题,一般不止一个。例如,在进行混凝效果的研究时,要解决 的问题有最佳投药量问题、最佳pH值问题和水流速度梯度问题。我们不可以通过一次试验 把所有这些问题都解决,因此,试验前应首先确定这次试验的目的究竟是解决哪一个或者哪 几个主要问题,然后确定相应的试验指标

第二章 实验设计 一、 实验设计简介 实验设计的目的是选择一种对所研究的特定问题最有效的实验安排，以便用最少的人 力、物力和时间获得满足要求的实验结果。从广义采说，它包括明确实验目的、确定测定参 数、确定需要控制和改变的条件、选择实验方法和测试仪器、确定测量精度要求、实验方案 设计和数据处理步骤等。实验设计是实验研究过程的重要环节，通过实验设计可以使我们的 实验安排在最有效的范围内，以保证通过较少的实验得到预期的实验结果。 在生产和科学研究中，实验设计方法已得到广泛应用，概括地说，包括三方面的应用： (1) 在生产过程中，人们为了达到优质、高产、低消耗等目的，常需要对有关因素的最 佳点进行选择，一般是通过试验来寻找这个最佳点。试验的方法很多，为能迅速地找到最佳 点，这就需要通过实验设计，合理安排实验点，才能最迅速地找到最佳点。例如，混凝剂是 水净化常用的化学药剂，其投加量因具体情况不同而异，因此，常需要多次实验确定最佳投 药量，此时便可以通过实验设计来减少实验的工作量。 (2) 估算数学模型中的参数时，在试验前，若通过实验设计合理安排实验点、确定变量 及其变化范围等，可以使我们以较少的时间获得较精确的参数。 (3) 当可以用几种型式描述某一过程的数学模型时，常需要通过实验来确定哪一种是较 恰当的模型(即竞争模型的筛选)，此时也需要通过实验设计来保证实验向我们提供可靠的信 息，以便正确地进行模型筛选。 实验设计的方法很多，有单因素试验设计、双因素试验设计、正交试验设计、析因分 析试验设计、序贯实验设计等。各种试验设计方法的目的和出发点不同，因此，在进行实验 设计时，应根据研究对象的具体情况决定采用哪一种方法。 在生产过程和科学研究中，对试验指标有影响的条件，通常称为因素。有一类因素，在 实验中可以人为地加以调节和控制，叫做可控因素。例如，混凝试验中的投药量和 pH 值是 可以人为控制的，属于可控因素。另一类因素，由于技术、设备和自然条件的限制，暂时还 不能人为控制的，叫做不可控因素。例如，气温、风对沉淀效率的影响都是不可控因素。 实验方案设计一般只适用于可控因素。下面说到因素，凡没有特别说明的，都是指可控 因素。在试验中，影响因素通常不止一个，但我们往往不是对所有的因素都加以考察。有的 因素在长期实践中已经比较清楚，可暂时不考察，固定在某一状态上，只考察一个因素，这 种考察一个因素的试验，叫做单因素试验。考察两个因素的试验称双因素试验。考察两个以 上因素的试验称多因素试验。 在试验设计中用来衡量试验效果好坏所采用的标准称为试验指标，或简称指标。例如， 在进行地面水的混凝试验时，为了确定最佳投药量和最佳 pH 值，选定浑浊度作为评定比较 各次试验效果好坏的标准，即浊度是混凝试验的指标。 进行试验方案设计的步骤如下； 1．明确试验目的、确定试验指标 研究对象是需要解决的问题，一般不止一个。例如，在进行混凝效果的研究时，要解决 的问题有最佳投药量问题、最佳 pH 值问题和水流速度梯度问题。我们不可以通过一次试验 把所有这些问题都解决，因此，试验前应首先确定这次试验的目的究竟是解决哪一个或者哪 几个主要问题，然后确定相应的试验指标