活性污泥法實(shí)驗(yàn)

1、活性污泥實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察完全混合活性污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行，掌握活性污泥處理法中控制參 數(shù)（如污泥負(fù)荷、泥齡、溶解氧濃度）對系統(tǒng)的影響；2、加深對活性污泥生化反應(yīng)動力學(xué)基本概念的理解；3、掌握生化反應(yīng)動力學(xué)系數(shù) K、Ks、Vmax、丫、Kd、a、b等的測定。二、實(shí)驗(yàn)原理活性污泥好氧生物處理是指在有氧參與的條件下， 微生物降解污水中的有機(jī) 物。整個(gè)過程包括微生物的生長、有機(jī)底物降解和氧的消耗，整個(gè)過程變化規(guī)律 如何正是活性污泥生化反應(yīng)動力學(xué)研究的內(nèi)容， 活性污泥生化反應(yīng)動力學(xué)內(nèi)容包 括：（1）底物的降解速度與有機(jī)底物濃度、活性污泥微生物量之間的關(guān)系；（2）活性污泥微生物的增殖速度與有機(jī)底物濃度、活

2、性污泥微生物量之間的關(guān)系；（3）有機(jī)底物降解與氧需。1、底物降解動力學(xué)方程Monod方程：dS 、，S/八V max（ 1）dtKs SVmax有機(jī)底物最大比降解速度，Ks飽和常數(shù)，在穩(wěn)定條件下，對完全混合活性污泥系統(tǒng)中的有機(jī)底物進(jìn)行物料平衡：pl QSoQ RQSe （Q RQ）Se V 0（2）dt整理后，得Q(So sedSVdt于是有Q（So Se） So Se 、， S/Vmax（XVXtKs S而Q（So se So Se f/m , f/M為污泥負(fù)荷。 XVXt完全混合曝氣池中S=Se,所以（4）式整理后可得Xt Ks 11So Se Vmax Se Vmax(3)(5)（5）式

3、為一條直線方程，以 為橫坐標(biāo)，So Se （污泥負(fù)荷）為縱坐標(biāo)，直SeXt線的斜率為上二，截距為,可分別求得Vmax、Ks。又因?yàn)樵诘偷孜餄舛葪l件下，SevvKs，所以有（6）（7）K 0dSSeSeVmaxV max K SedtKs SeKsSo SeKSeXt以Se為橫坐標(biāo)，So Se （污泥負(fù)荷）為縱坐標(biāo)，可求得直線斜率XtVmaxVmax2、活性污泥微生物增殖動力學(xué)方程活性污泥微生物增殖的基本方程式：必 YdS Kd Xv（8）dt dt丫活性污泥微生物產(chǎn)率系數(shù)Kd-活性污泥微生物的自身氧化率Xv -混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，MLVSS活性污泥微生物每日在曝氣池內(nèi)的凈增殖量為:X Y

4、 (Sa Se)Q Kd V Xv(9)將上式各項(xiàng)除以XvV，得XXvVyQ(So se) XvVKd(10)而產(chǎn) F/MrF/Mr污泥去除負(fù)荷以總為縱軸，以Q(So Se)XvV（污泥去除負(fù)荷）為橫軸，直線斜率為Y 值，Kd為縱軸截距。3、有機(jī)底物降解與氧需方程在曝氣池內(nèi)，活性污泥微生物對有機(jī)物氧化分解過程的需氧率和其本身在內(nèi)源代謝的自身氧化過程都是耗氧過程。這兩部分氧化過程所需要的氧量，由下式求定:02 aQ(So Se) bVXv(11)O2混合液需氧量a活性污泥微生物對有機(jī)污染物氧化分解過程的需氧率b活性污泥微生物通過內(nèi)源代謝的自身氧化過程的需氧率b（ 12）O2上2為縱坐標(biāo)，可求得a

5、,b值。VXv02 Q（So Se）VXv a VXv以q（s。se （污泥去除負(fù)荷）為橫坐標(biāo)、VXv三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、帶有擋板的完全混合式曝氣沉淀池2、空氣壓縮機(jī)3、原水箱4、泵5、空氣擴(kuò)散管四、實(shí)驗(yàn)步驟1、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)后，會出現(xiàn) “登錄”對話框，請認(rèn)真填寫班級、姓名、學(xué)號三項(xiàng)內(nèi)容， 它們將被記錄到實(shí)驗(yàn)報(bào)告文件當(dāng)中。同時(shí)還可以選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 選“不測定耗氧速度 ”，則實(shí)驗(yàn)過程中溶解氧濃度穩(wěn)定 在 2.0mg/l ，且不需要調(diào)節(jié)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)閥來適應(yīng)活性污泥微生物變化引起的需氧 量的變化，減少實(shí)驗(yàn)操作，簡化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2、打開原水進(jìn)水閥 ,彈出進(jìn)水閥調(diào)節(jié)面板，調(diào)節(jié)閥的開度，向曝氣沉淀池中注入 原水。3、點(diǎn)

6、污泥接種圖向曝氣池中接入培養(yǎng)好的污泥。4、點(diǎn)擊壓縮空氣調(diào)節(jié)閥，并調(diào)整閥門開度，向曝氣池中輸入氧氣。5、點(diǎn)擊回流擋板高度調(diào)節(jié)的上下按鈕，調(diào)節(jié)擋板高度，使沉淀池中的污泥回流 到曝氣池，以保持實(shí)驗(yàn)過程中曝氣池中活性污泥微生物濃度（ MLSS ）穩(wěn)定 （1300-3000mg/l）。6、點(diǎn)擊剩余污泥排放閥，調(diào)節(jié)閥門開度，以調(diào)整泥齡保持在一定的范圍（5-15天）。7、觀察右邊的數(shù)據(jù)，并不斷調(diào)整溶解氧濃度（Do）、活性污泥微生物濃度（MLSS）、 泥齡（SRT）、污泥負(fù)荷（F/M），待其穩(wěn)定后，開始記錄數(shù)據(jù)。8、點(diǎn)擊原水 BOD 調(diào)節(jié)的上下按鈕來調(diào)整進(jìn)水水質(zhì)或者點(diǎn)擊原水進(jìn)水閥門來調(diào)節(jié) 水量，以改變不同的污

7、泥負(fù)荷 （0.2-1.2）。9、調(diào)整溶解氧濃度（Do）、活性污泥微生物濃度（MLSS），使其穩(wěn)定在上一次 測定值，改變泥齡（SRT）、污泥負(fù)荷（F/M），待其穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)。10、記錄四組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)完畢。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):Qin(l/d)GwCVd)Z(nc/1)02Do (1*/1)F/MjSVIVtl)SRT g)2、計(jì)算結(jié)果:t (t d?(So-Se)/Kt3(Sq-S?)/XvVdX/ZvV1/SeXt/(SQ-Se)02/KvV3、底物降解與底物濃度曲線:1.2204060BO100I Su1204、活性污泥增長曲線:dx/(Xv+v).6.4.3.2.1.2.

8、8, Q (So-Se) /XvV1. 25、底物降解曲線:1.5*5X+T/tSoSe).02.04.06,os.1!1/Se* 126、耗氧速度曲線:1.2- 02,3.2.4,e六、注意事項(xiàng)1、 實(shí)驗(yàn)過程中，要終保持溶解氧濃度（Do）保持在2.0mg/l左右；2、在保持活性污泥微生物濃度（MLSS）（1300-3000mg/l）穩(wěn)定的情況下，測定不同 的污泥負(fù)荷（F/M）時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)。MLSS的穩(wěn)定靠溶解氧、回流比和泥齡的調(diào)節(jié) 來實(shí)現(xiàn)。注意排泥流量，保持泥齡（SRT）在5-15天,污泥負(fù)荷越高，增長的污泥越多，排泥量越大，泥齡也越短實(shí)驗(yàn)七 活性污泥法污水處理活性污泥法在我國，以至在全世界

9、仍然是污水處理的主體工藝之一。近幾 十年來在活性污泥法的反應(yīng)理論、凈化功能、 運(yùn)行方式、 工藝系統(tǒng)方面均取得了 迅速發(fā)展，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行方案的選擇和優(yōu)化。如果缺乏同類設(shè)計(jì)參考， 隨著原水水質(zhì)、控制目標(biāo)、運(yùn)行方式的變化， 需要通過可行性實(shí)驗(yàn)獲得設(shè)計(jì)參數(shù)。 這種實(shí)驗(yàn)工作除了通水流程和實(shí)驗(yàn)裝置的建設(shè)外 , 還有物理、化學(xué)和生物指標(biāo)的 分析工作?；钚晕勰喾ㄌ幚砉に嚨墓に噮?shù)和環(huán)境參數(shù)多， 每個(gè)子環(huán)節(jié)相互影響， 達(dá)到穩(wěn)定的響應(yīng)時(shí)間長， 給實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動造成極大的困難。 通過本虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí) 施，可以通過計(jì)算機(jī)仿真， 掌握活性污泥和其它生化處理方法可行性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) 方法。其中的相應(yīng)模塊也可以在設(shè)計(jì)簡化計(jì)

10、算和比較方案?；钚晕勰喾ㄌ摂M儀器操作流程圖 5.2 為一般活性污泥法處理污水的工藝流程簡圖。圖 5.3 為仿真運(yùn)行的 操作流程框圖。 活性污泥法污水處理虛擬儀器面板如圖 5.4 所示。圖中以粉紅底 色顯示的數(shù)值為控制量，以綠色為底色顯示的數(shù)值為讀出量。謖洽零逓池it 尺勺：施總' 愴 寬和迪揮1挎刮漬出i討1十二交.池1svi應(yīng)柩汚昵 儼度另城機(jī)整制 鶴M開啟供氣話心養(yǎng)訪汁*L 停砌時(shí)間，藥積 氧后.污泥負(fù) 荷污尿齡粕去 梵率出水B如潦度 動島曲純話性衿跡度. 喑搭址秋宜限虞ilki l圖5.3活性污泥仿真實(shí)驗(yàn)的操作流程框圖首先設(shè)定進(jìn)水流量和進(jìn)水 BOD濃度mg/L ;設(shè)計(jì)曝氣池池體尺

11、寸：池長、 池寬和池深；設(shè)計(jì)二沉池的容積，設(shè)定 SVI和運(yùn)行水溫。開風(fēng)機(jī)，控制閥門開啟 程度，供氣量由儀表讀出?？刂苹亓鞅?，對應(yīng)曝氣池中生化反應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)隨上 述控制量的變化而改變。虛擬儀器顯示出回流污泥濃度，曝氣池中活性污泥濃度， 溶解氧濃度等。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中最關(guān)心的曝氣池運(yùn)行參數(shù)，也在儀表上讀出，它們是：停留時(shí)間、容積負(fù)荷、污泥負(fù)荷、污泥齡和去除率等。虛 擬儀器還以動態(tài)圖形描繪了出水 BOD濃度的時(shí)間曲線。為了提高效率，運(yùn)行的 速度較快；操作者可以按下紀(jì)錄儀上的暫停鍵來贏得讀數(shù)和改變控制量的時(shí)間。 需要指出的是這里顯示的污泥齡是全池微生物總量與該瞬時(shí)反應(yīng)時(shí)微生物凈增 量的比值

12、，如果微生物凈增為負(fù)值，污泥齡也顯示負(fù)值，預(yù)示著泥量的減少，需 要通過調(diào)整其他參數(shù)，才能正常地連續(xù)運(yùn)行。污泥齡就有了參考意義。圖5.4活性污泥法處理污水的虛擬儀器面板圖活性污泥法處理污水的監(jiān)測臺帳污水處理廠的監(jiān)測臺帳是指按照時(shí)間順序?qū)ΡO(jiān)測結(jié)果建立的日常工作紀(jì)錄 表。根據(jù)不同的運(yùn)行條件和處理情況， 紀(jì)錄的項(xiàng)目會有所不同。例如焦化廢水要 測定進(jìn)出水的酚和氰，深度處理的污水廠要測定氨氮等。使用虛擬實(shí)驗(yàn)完成活性 污泥法處理污水的監(jiān)測臺帳。例5.1用仿真實(shí)驗(yàn)建立活性污泥法污水處理的監(jiān)測臺帳設(shè)某活性污泥法污水處理廠的水處理設(shè)施為池長 =80m、寬=6m,深=3.4m ；開 啟1#風(fēng)機(jī)，控制閥門開啟程度為0

13、.45，讀出供氣量45 M3/min ;回流比=0.36 , 二沉池的容積=220 M3 , SVI=120 ,運(yùn)行水溫=22 C,將進(jìn)水BOD濃度儀表量 程設(shè)置為600 mg/L。設(shè)建立監(jiān)測臺帳的工作從 2003年7月1日至15日，每 天早9: 00進(jìn)行測定；仿真實(shí)驗(yàn)開始后，系統(tǒng)即處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，按下暫停(Pause )鍵，在儀表盤上設(shè)置進(jìn)水 BOD濃度和進(jìn)水流量，釋放暫停鍵，直至水處理設(shè)施運(yùn)行24小時(shí)以后，按下暫停鍵，在在儀表盤讀出出水情況和監(jiān)測臺帳中的相應(yīng)項(xiàng)目，重新設(shè)置進(jìn)水 BOD濃度和進(jìn)水流量，然后釋放暫停鍵運(yùn)行。獲得如表5.1所示的監(jiān)測臺帳。根據(jù)監(jiān)測臺帳繪制時(shí)間序列圖， 并觀察水處

14、理設(shè) 施的運(yùn)行狀況是運(yùn)行管理的經(jīng)常性工作， 圖5.5和圖5.6分別是進(jìn)出水情況和處 理效果的時(shí)間序列圖。表5.1活性污泥法處理污水的監(jiān)測臺帳序號日期進(jìn)水流 量M3/h進(jìn)水BODmg/L出水BODmg/L活性污泥g/L回流污泥g/L溶解氧mg/L12003-7-19751247.463.2611.582.7222003-7-210555657.323.0910.752.4432003-7-311253357.622.769.452.8142003-7-411042543.792.528.833.8752003-7-511029631.902.137.665.2462003-7-612545053

15、.012.056.803.9772003-7-711046748.592.568.853.5582003-7-812552563.332.297.563.1192003-7-910951253.382.769.503.03102003-7-108555045.883.8614.032.10112003-7-1111048750.322.789.693.13122003-7-1212048755.402.327.793.47132003-7-1312544652.442.056.843.99142003-7-1412546054.282.076.873.86152003-7-1511044145

16、.612.538.803.76-C里購逞茶W圖5.5進(jìn)水情況時(shí)間序列圖O1X-o fl6日O8o o o o Au OW 8 6 4 2圖5.6出水情況和去除率的時(shí)間序列圖活性污泥可控工藝參數(shù)的影響實(shí)驗(yàn)活性污泥污水處理具有許多可控工藝參數(shù)，例如：曝氣池的池體尺寸、二沉 池的容積、SVI、運(yùn)行水溫、回流比、進(jìn)水 BOD濃度、風(fēng)機(jī)和控制閥門等每個(gè) 控制參數(shù)都會影響水處理的結(jié)果。在此僅舉 2例說明。例5.2用仿真實(shí)驗(yàn)考察進(jìn)水流量對活性污泥法的影響保持污水處理廠的水處理設(shè)施，池長 =80m、寬=6m,深=3.4m ;供氣量45M3/min ;回流比=0.36，二沉池的容積=220 M3 , SVI=1

17、20，運(yùn)行水溫=22 C不變，設(shè)進(jìn)水BOD濃度保持為400 mg/L，考察進(jìn)水流量從80改變至240 M3/h 時(shí)對活性污泥法污水處理的影響。 在相應(yīng)對話框內(nèi)輸入上述值，用類似例5.1的 方法獲得仿真實(shí)驗(yàn)記錄表如表 5.2。繪制進(jìn)水流量對應(yīng)活性污泥濃度、回流污泥 濃度和池中溶解氧濃度的影響如圖5.7所示。表5.2進(jìn)水流量對活性污泥法污水處理的影響實(shí)驗(yàn)記錄序號進(jìn)水流量M3/h出水BODmg/L活性污泥g/L回流污泥g/L溶解氧mg/L去除率18029.913.8014.303.0792.5210037.202.9310.613.7390.7312045.042.117.214.3688.7414

18、052.771.524.854.7186.8516059.991.193.544.7485.0618067.031.002.784.6183.2720073.980.952.614.3281.5822081.160.912.474.0479.7924088.610.882.353.7777.8圖5.7水量對活性污泥、溶解氧和回流污泥濃度的影響例5.3用仿真實(shí)驗(yàn)考察運(yùn)行水溫對活性污泥法污水處理的影響使用例5.2數(shù)據(jù)，設(shè)定進(jìn)水流量120 M3/h，進(jìn)水BOD濃度分別為400和 200 mg/L考察運(yùn)行水溫從10 C改變至30 C時(shí)對活性污泥法污水處理的影響。解：輸入相應(yīng)值，用類似例5.2方法獲得仿

19、真實(shí)驗(yàn)記錄表如表5.3。繪制水 溫改變對活性污泥處理效果的影響如圖 5.8所示。水溫的改變會從微生物的反應(yīng) 速度和充氧能力兩方面影響活性污泥處理效果，最后表現(xiàn)的是綜合結(jié)果。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，水溫的升高有利于提高活性污泥的處理效果，且這種影響在程度上與BOD進(jìn)水濃度有關(guān)。表5.3水溫改變對活性污泥法影響實(shí)驗(yàn)記錄表序號水溫進(jìn)水BODmg/L出水BODmg/L活性污泥g/L回流污泥g/L溶解氧mg/L去除率%11040053.462.026.895.3486.6421840047.072.046.964.6988.2332640044.722.056.984.2788.8243040044.322.0

20、56.994.0688.9251020033.721.274.528.5483.1461820028.551.34.597.3585.7373020025.971.314.646.0687.02工鮒卷41圖5.8水溫改變對活性污泥處理效果的影響水處理動力學(xué)參數(shù)測定實(shí)驗(yàn)在一定的運(yùn)行條件下，活性污泥法污水處理的動力學(xué)參數(shù)k2,vmax,Ks，是一個(gè)常數(shù)。一般根據(jù)污水廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)室連續(xù)流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析獲得。使用獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果監(jiān)測臺帳表 5.1。考察：根據(jù)監(jiān)測臺帳的原始數(shù)據(jù)，加以進(jìn)一步運(yùn)算獲得表 5.4，將1/Se看作自變 量x ；將XT/(SO-Se)看作因變量y;對所獲得的15組樣本值進(jìn)行線性回歸的 統(tǒng)計(jì)分析，回歸結(jié)果為bi并可進(jìn)一步求得vmax = 0.073 (1/h) = 1.75 (1/d)k2 = 0.00546 1/(d.mg/L)Ks=3855 X0.073 = 282 mg/L而相關(guān)系數(shù)R = 0.606 ;根據(jù)相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)表，對于a =0.05的顯著性水平有R0.05 = 0.514，說明回歸結(jié)果在5%置信度下可信。