城市生活污水生化處理綜合實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)十 城市生活污水生化處理綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過(guò)觀察推流式活性污泥法處理系統(tǒng)的運(yùn)行，加深對(duì)其運(yùn)行特點(diǎn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。（2）掌握活性污泥處理法中控制參數(shù)在實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行中的作用與意義。（3）進(jìn)一步了解活性污泥生物處理原理、過(guò)程及影響因素。二、實(shí)驗(yàn)原理 活性污泥法是當(dāng)前污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，自1914年在英國(guó)開(kāi)創(chuàng)以來(lái)，已有90多年的歷史。它的主要原理就是采取必要的人工措施，創(chuàng)造適宜的條件，向反應(yīng)器曝氣池中提供足夠的溶解氧，滿足活性污泥微生物生化作用的需要，并使得有機(jī)物、微生物、溶解氧三相充分混合，從而強(qiáng)化活性污泥微生物的新陳代謝作用，加速微生物對(duì)水中有機(jī)物的降解，以達(dá)到凈

2、化水體的目的。1、活性污泥凈化反應(yīng)過(guò)程 在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機(jī)污染物被活性污泥微生物攝取、代謝、利用的過(guò)程，即經(jīng)過(guò)了“活性污泥反應(yīng)”過(guò)程。經(jīng)過(guò)這一過(guò)程的結(jié)果就是污水得到凈化，微生物獲得能量而合成新細(xì)胞，使活性污泥得到增長(zhǎng)。主要包括兩個(gè)階段：（1） 初期吸附作用：這是由于活性污泥有很強(qiáng)的吸附能力，可以在較短的時(shí)間內(nèi)在物理吸附和生物吸附的共同作用下將污水中的有機(jī)物凝聚和吸附而得到去除。（2） 微生物代謝作用：在這一階段中吸附在活性污泥中的有機(jī)物在一系列酶的作用下被微生物攝取，一方面有機(jī)物得到降解去除，另一方面。微生物自身得到繁殖增長(zhǎng)。2、影響活性污泥凈化反應(yīng)的主要因素（1） 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為BOD：

3、N：P=100：5：1；（2） 溶解氧含量，通常在出口處溶解氧濃度不低于2mg/L；（3） pH值，通常最佳pH值范圍介于6.58.5之間；（4） 水溫，通常是1535；（5） 有毒物質(zhì)影響。3、活性污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式 以推流方式運(yùn)行的活性污泥處理系統(tǒng)的曝氣池呈矩形，廢水由一端進(jìn)入，推流式流過(guò)整個(gè)池子，從另一端流出。其特點(diǎn)是污水凈化過(guò)程的吸附和穩(wěn)定階段在同一池中完成，進(jìn)口有機(jī)物濃度高，沿池長(zhǎng)逐漸降低，需氧量也沿池長(zhǎng)逐漸降低.最大優(yōu)點(diǎn)是處理效率高，出水質(zhì)好。缺點(diǎn)是耐沖擊負(fù)荷能力差，能耗大。4、運(yùn)行參數(shù)的控制（1）污泥負(fù)荷 污泥負(fù)荷是活性污泥生物處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及運(yùn)行上的一項(xiàng)最重要參數(shù)，它表示的

4、是曝氣池內(nèi)單位質(zhì)量（kg）的活性污泥，在單位時(shí)間（d）內(nèi)能夠接受，并將其降解到預(yù)定程度的有機(jī)物污染物量（COD），它是決定有機(jī)污染物降解速度，活性污泥增長(zhǎng)速度，以及溶解氧被利用的最重要的因素。它同時(shí)也對(duì)污泥凝聚、吸附性能產(chǎn)生影響。（2）入流污水水質(zhì)水量 水量：須用流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)定。 水質(zhì)：COD、BOD5、TP、TN、NH3-N、SS、色度、濁度等須準(zhǔn)確測(cè)定。（3）曝氣池污泥濃度：MLSS：15003000mg/L。（4）污泥回流比和內(nèi)回流比 污泥回流比： 式中：Q-入流污水量；Qr-回流污泥量。（5）污泥齡 污泥齡是指曝氣池內(nèi)活性污泥總量與每日排放污泥量之比，它表示的是活性污泥在曝氣池內(nèi)的平均

5、停留時(shí)間，也稱為“生物固體平均停留時(shí)間”。污泥齡可由下式計(jì)算： 近似計(jì)算，本實(shí)驗(yàn)控制SRT=1d。 式中：V-曝氣池有效容積； X-曝氣池內(nèi)污泥濃度； Qw-作為剩余污泥排放的污泥量； Xr-剩余污泥濃度。（6）曝氣池和二沉池的水力停留時(shí)間 污水在曝氣池內(nèi)的水力停留時(shí)間一般用Ta表示。Ta與入流污水量及池容的大小有關(guān)。計(jì)算公式如下： 式中：Va-曝氣池的有效容積； Q-入流污水量；Qr-回流污泥量?；旌弦涸诙脸貎?nèi)的停留時(shí)間一般用Tc表示。 式中：Vc-二沉池的有效容積； Q-入流污水量；Qr-回流污泥量。（7）溶解氧濃度：DO>2.0mg/L。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1、實(shí)驗(yàn)室建有一套水解好

6、氧脫氮除磷生化處理裝置。2、本實(shí)驗(yàn)需要建立CODcr、NH3-N、NO3，總磷測(cè)定裝置。四、實(shí)驗(yàn)試劑略五、實(shí)驗(yàn)操作步驟1、檢查水解好氧脫氮除磷裝置系統(tǒng)管路閥門是否完好，有無(wú)滲水漏氣現(xiàn)象。2、開(kāi)啟生活污水進(jìn)水閥門，開(kāi)啟好氧池脫氮池進(jìn)水閥門，關(guān)閉O池、脫氮池排泥閥。3、對(duì)活性污泥進(jìn)行培養(yǎng)和馴化：有條件的地方最好由已運(yùn)行的活性污泥池接種。若沒(méi)有這樣的條件也可以自己培養(yǎng)。培養(yǎng)方法是用稀釋后的糞便水或生活污水進(jìn)行靜態(tài)悶曝，在此過(guò)程中控制好溫度，使溫度最好在2030之間。在開(kāi)始階段，COD濃度在1000mg/L以上為最好，以提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。曝氣12天就可以出現(xiàn)模糊不清的絮凝體，大約710d，30min

7、沉降比可達(dá)到15%20%，在培養(yǎng)的過(guò)程中可以采用間歇靜態(tài)換水方式，即先使混合液靜沉11.5h后排除上清夜，然后再投入新的生活污水或糞便水。注意投加量應(yīng)隨污泥量的增加而增加。在培養(yǎng)初期階段可以1d換1次水，以后酌情可增加到2次，每次從停止曝氣到重新曝氣不宜超過(guò)2h。污泥培養(yǎng)成熟后，引入待處理的污水進(jìn)行馴化，使污泥中的菌種達(dá)到優(yōu)化，以適應(yīng)該污水的處理要求。4、調(diào)節(jié)進(jìn)氣量和各運(yùn)行參數(shù)，使進(jìn)出水達(dá)到穩(wěn)定。5、當(dāng)水解好氧池運(yùn)行正常，進(jìn)出水達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，控制水力停留時(shí)間，使之達(dá)到H：O：R1：3：1。分別采H池、O池出水、出水測(cè)定COD、BOD5、pH、色度、SS、NH3N、TN、TP（任意選取）和污泥性質(zhì)

8、中的混合液懸浮固體和回流污泥懸浮固體（MLSS）、混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）、污泥沉降比（SV）和污泥指數(shù)（SVI）等。與原水作對(duì)比求COD、BOD5、NH3N、TN、TP的降解率。6、調(diào)節(jié)污泥回流量和出水回流的進(jìn)水量，進(jìn)行脫氮(反硝化)和降磷實(shí)驗(yàn)，分別采樣檢測(cè)NO2、NO3和TP，計(jì)算其去除率。當(dāng)處理運(yùn)行正常時(shí)，定時(shí)采樣對(duì)污染物主要指標(biāo)監(jiān)測(cè)一次。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入下表。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果整理表1 活性污泥性質(zhì)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)記錄表測(cè)定日期SVMLSSMLVSSSVI表2 運(yùn)行參數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表測(cè)定日期Q（mL/s）F/M污泥回流比內(nèi)回流比SRTTaTc表3 水質(zhì)指標(biāo)COD實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（mg/L

9、）測(cè)定日期進(jìn)水CODO池出水CODCOD去除率出水COD 總COD去除率表4 水質(zhì)指標(biāo)NH3-N實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（mg/L）測(cè)定日期進(jìn)水NH3-NO池出水NH3-NNH3-N去除率出水NH3-N 總NH3-N去除率表5 水質(zhì)指標(biāo)TP實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（mg/L）測(cè)定日期進(jìn)水TPO池出水TPTP去除率出水TP 總TP去除率七、思考題1、城市生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水為什么要采取水解好氧脫氮除磷工藝？這種工藝方法具有哪些優(yōu)越性？2、通過(guò)本實(shí)驗(yàn)畫(huà)出工藝流程圖(高程布置)。3、本實(shí)驗(yàn)的工藝方法與傳統(tǒng)A1O1A2O2有何異同、試比較這兩種工藝方法的優(yōu)缺點(diǎn)？說(shuō)明HOR工藝在中小城市污水處理的應(yīng)用的意義？4、你本人的

10、實(shí)驗(yàn)，你對(duì)HOR工藝流程有何改進(jìn)意見(jiàn)或建議？附錄1 ：為了評(píng)價(jià)處理效果，必須對(duì)進(jìn)、出水水質(zhì)的污染指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需監(jiān)測(cè)下列指標(biāo)COD、BOD5、pH、色度、SS、NH3N、TN、TP（任意選?。┖臀勰嘈再|(zhì)中的混合液懸浮固體和回流污泥懸浮固體（MLSS）、混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）、污泥沉降比（SV）和污泥指數(shù)（SVI）等。一、氨氮(NH3-N)的測(cè)定1、實(shí)驗(yàn)原理調(diào)節(jié)試樣的pH在6.07.4的范圍內(nèi)，加入NaOH使之呈堿性，蒸餾釋出的氨被接收瓶中的硼酸吸收。氨與納氏試劑（碘化汞與碘化鉀的堿性溶液）反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)化合物，其色度與氨氮含量成正比，在425nm處測(cè)定吸光度，計(jì)算其含量。2、

11、實(shí)驗(yàn)步驟（1）、用半微量的凱氏定氮裝置進(jìn)行水蒸氣蒸餾圖1 半微量的凱氏定氮裝置1-蒸餾燒瓶-水蒸氣發(fā)生器，2-汽水分離器-反應(yīng)殘液放出口，3-小漏斗-反應(yīng)物加入口，4-冷凝管，5-定氮反應(yīng)器，6-錐形瓶-吸收裝置。A、 洗滌反應(yīng)裝置往蒸汽發(fā)生瓶加入蒸餾水至其體積的三分之二處，加入幾粒沸石和4滴甲基橙，再加入3mL濃硫酸，然后置于電爐上加熱使水沸騰。讓水蒸氣由1-6的方向進(jìn)行蒸餾，直至冷凝管下端有水滴出時(shí)，停止加熱或水蒸氣發(fā)生裝置內(nèi)的蒸氣由平衡管排出，反應(yīng)器內(nèi)的溶液由于倒吸回流至2(即汽水分離器內(nèi))放出。如此反復(fù)3-4次，半微量凱氏定氮裝置清洗干凈。B、銨的蒸餾與吸收水蒸氣發(fā)生裝置內(nèi)的蒸氣由平衡

12、管排出，打開(kāi)小漏斗下面的夾子，向反應(yīng)瓶5加入20.00mL（10.00mL）水樣，再加入5.00mL10%的NaOH溶液，立即旋緊夾子，把盛有10.00mL2%硼酸溶液的錐形瓶（6）置于冷凝管下端，出口與液面接觸，讓水蒸氣由1-6的方向進(jìn)行蒸餾，直至冷凝管下端有水滴出時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，水蒸氣蒸餾8min。取出錐形瓶，把硼酸吸收液定量轉(zhuǎn)入50mL的容量瓶中，用無(wú)氨水稀釋定容。反應(yīng)裝置采用A的清洗方法清洗干凈，進(jìn)行下一個(gè)水樣的蒸餾。（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制吸取0.0，0.5，1.00，3.00，5.00，7.00，10.00mL10g/mL的銨標(biāo)準(zhǔn)使用液于50mL的比色管中，加1.0mL酒石酸鉀鈉溶液，混勻

13、；加1.5mL納氏試劑，混勻。加水至標(biāo)線定容。放置10min后，在波長(zhǎng)420nm處，用1cm的比色皿，以水為參比，測(cè)定吸光度。由測(cè)得的吸光度，減去零濃度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，繪制氨氮濃度（g/mL)對(duì)校正吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。（3）水樣的測(cè)定 吸取10.00mL（20.00mL）經(jīng)蒸餾預(yù)處理后的餾出液于50mL的比色管中，加1.0mL酒石酸鉀鈉溶液，混勻；加1.5mL納氏試劑，混勻。加水至標(biāo)線定容。放置10min后，同標(biāo)準(zhǔn)曲線步驟測(cè)量吸光度。（4）空白試驗(yàn)以無(wú)氨水代替水樣，作全程序空白測(cè)定。3、計(jì)算由水樣測(cè)得的吸光度減去空白試驗(yàn)的吸光度后，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出氨氮（或由線性方程計(jì)算得出）濃

14、度C，由下式計(jì)算出水樣氨氮的含量?；蚨?、COD測(cè)定-微波消解測(cè)定1、實(shí)驗(yàn)原理 在強(qiáng)酸性溶液中，準(zhǔn)確加入過(guò)量的k2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液，加熱，將水樣中還原性物質(zhì)（主要是有機(jī)物）氧化，過(guò)量的k2Cr2O7以試亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，根據(jù)消耗的k2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液量計(jì)算水樣化學(xué)需氧量。 實(shí)驗(yàn)采用微波消解COD測(cè)定儀，它的工作原理與回流法一樣采用硫酸-重鉻酸鉀消解體系，但其微波加熱方式與傳統(tǒng)的電熱板不同，不是通過(guò)有外至內(nèi)的溫度傳遞來(lái)加熱樣品；而是利用2450MHz的微波作用于反應(yīng)液內(nèi)部，引起分子間產(chǎn)生高速摩擦作用所產(chǎn)生的熱量來(lái)消解樣品，其加熱消解速率大大高于傳統(tǒng)的電熱方式。 2、測(cè)定

15、步驟：（1）密封消解法：用移液管吸取5.00mL水樣加入消解罐中，分別加入5.00mLk2Cr2O7消解液和5.00mLAg2SO4-H2SO4催化劑，旋緊密封蓋，搖勻，放入微波爐爐腔內(nèi)。將“方法選擇”撥至“0”處。根據(jù)爐腔內(nèi)樣品的數(shù)目，將“樣品數(shù)目”撥至相對(duì)應(yīng)的位置。再將時(shí)間選擇旋鈕撥至“15”（密封法）處，插電，儀器會(huì)自動(dòng)完成整個(gè)消解過(guò)程。（2）滴定消解結(jié)束后，待消解罐冷卻后打開(kāi)，把消解后的溶液轉(zhuǎn)移至250mL錐形瓶中，用蒸餾水沖洗消解罐（包括罐冒）23次，保持溶液體積大約70mL，溶液冷卻后，加3滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)，記錄硫

16、酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。（3）空白試驗(yàn) 測(cè)定水樣的同時(shí)，取5.00mL重蒸餾水，按同樣操作步驟作空白試驗(yàn)，記錄滴定空白時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。（4） 每天需對(duì)亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算亞鐵的物質(zhì)的量濃度。3、計(jì)算 三、TP的測(cè)定1、實(shí)驗(yàn)原理在中性條件下用過(guò)硫酸鉀（或硝酸高氯酸）使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物。2、實(shí)驗(yàn)步驟（1）水樣的消解與測(cè)定吸取25.00 mL（5.00mL水樣于50mL比色管中，用純水稀釋至25.00mL）水樣于50 mL比色管中，加入4.00mL過(guò)硫酸鉀，將

17、具塞刻度管的蓋塞緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊(或用其他方法固定)，放在大燒杯中置于高壓蒸氣消毒器中加熱，待壓力達(dá)1.1kgcm2，相應(yīng)溫度為120時(shí)、保持30min后停止加熱。待壓力表讀數(shù)降至零后，取出放冷。分別向各份消解液中加入1mL抗壞血酸溶液混勻，30s后加2mL鉬酸鹽溶液充分混勻，稀釋定容至50.00mL。室溫下放置15min后，使用光程為10mm比色皿，在700nm波長(zhǎng)下，以水做參比，測(cè)定吸光度。（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制吸取0.0，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0，15.0mL2.0g/mL的磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液50mL的比色管中。加水至25mL。然后按水樣的消解步驟進(jìn)行

18、處理。由測(cè)得的吸光度，減去零濃度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，繪制磷濃度（g/mL)對(duì)校正吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。（3）空白試驗(yàn)以蒸餾水代替水樣，作全程序空白測(cè)定。3、計(jì)算由水樣測(cè)得的吸光度減去空白試驗(yàn)的吸光度后，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出磷（或由線性方程計(jì)算得出）濃度C，由下式計(jì)算出水樣總磷的含量。四、活性污泥性質(zhì)1.實(shí)驗(yàn)步驟（1）將12.5cm的定量中速濾紙折好并放入已編號(hào)的稱量瓶中，在103105的烘箱中烘2h，取出稱量瓶，放入干燥器中冷卻30min，在電子天平上稱重，記下稱量瓶編號(hào)和質(zhì)量m1（g）。（2）將已編號(hào)的瓷坩堝放入馬弗爐中，在600溫度下灼燒30min，取出瓷坩堝，放入干燥器中冷卻30m

19、in，在電子天平上稱重，記下坩堝編號(hào)和質(zhì)量m2（g）。（3）用100mL量筒量取曝氣池混合液100mL（V1），靜置沉淀30min，觀察活性污泥在量筒中的沉降現(xiàn)象，到時(shí)記錄下沉淀污泥的體積V2（mL）。（4）從已知編號(hào)和稱重的稱量瓶中取出濾紙，防置到已插在250mL三角瓶瓶上的玻璃漏斗中，將測(cè)定過(guò)沉降比的100mL量筒內(nèi)的泥水全部倒入漏斗，過(guò)濾(用水沖凈量筒，水也倒入漏斗)。（5）將過(guò)濾后的污泥連濾紙放入原稱量瓶中，在烘箱103105烘至恒重（2h），取出稱量瓶，放入干燥器中冷卻30min，在電子天平上稱重，記下稱量瓶編號(hào)和質(zhì)量m3（g）。（6）取出稱量瓶中已烘干的污泥和濾紙，放入已編號(hào)和稱重的坩堝中，在電爐上炭化后，置于馬弗爐中，于600下灼燒至恒重。取出瓷坩堝，放入干燥器中冷卻30min，在電子天平上稱重，記下坩堝編號(hào)和質(zhì)量m4（g）。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記