环境工程研究生实验讲义2

环境工程研究生实验参考讲义邹华张一波江南大学高浓度有机废水UASB－好氧偶联废水处理实验UASB处理高浓度有机废水活性污泥法处理有机废水菌胶团微结构显微摄影实验活性污泥动力学系数、增长系数及内源呼吸系数测定生物挂膜及膜法水处理实验实验一UASB反应器处理有机废水实验一、实验目的和要求：厌氧生物处理技术不仅用于有机污泥、高浓度有机废水，而且还能够处理低浓度废水，与好氧生物处理相比较，厌氧生物处理具有有机物负荷高、污泥产量低等一系列明显的优点。

升流式厌氧污泥床（UASB）是厌氧生物处理的一种主要构筑物，它集厌氧生物反应与沉淀分离于一体，有机负荷和去除效率高，不需要搅拌设备。

本实验利用UASB反应器模型进行有机废水处理的运转实验，了解其内部构造，掌握UASB反应器运行的基本条件与工艺参数。

二、实验原理：UASB反应器中废水自下而上地通过污泥床。

在底部有一个高浓度、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里转化为CH4和CO2。

由于产生污泥消化气体的结果，在污泥层的上部可形成一个污泥悬浮层。

反应器的上部为澄清区，设有三项分离器，完成沼气、污水、污泥三相的分离。

被分离的消化气体从上部导出，被分离的污泥则自动落到下部反应区。

在污泥悬浮层可放置软性填料或悬浮填料，在厌氧处理污水过程中填料上将生长大量微生物组成的生物膜，能明显提高UASB的处理能力。

本实验装置的本体由有机玻璃制作，外部尺寸：长×宽×高=1000mm×500mm×2300mm，下部为双层圆柱体，内径为ф140mm发酵柱，外层为ф170mm保温柱，高1700mm。

上部为三相分离器，柱体上有进水阀、排泥阀、出水阀、气阀等。

三、UASB反应器的启动和运行；首先必须熟悉实验模型的构造、管道的走向、各种装置的作用和使用方法。

进而熟悉模型的工作原理。

在此基础上开始反应器的启动和运行。

经清水试运行后，将污泥接入UASB反应器，接种污泥量为反应器总体积的1/3。

控制进水温度为35±1℃，PH值5-7，污水用人工配制的模拟高浓度有机废水（配制方法见下表），COD约3000毫克/升。

控制柱塞泵的流量。

模拟高浓度有机废水配方表污泥培养驯化期间，COD浓度控制在1000～2000毫克/升。

逐步提高容积负荷，每次提高0.5kgCOD/(m3d)左右，运行时间为10d，当运行稳定后（去除率稳定或提高，不出现酸化等异常现象）再提高负荷。

经过一段时间运行，当COD去除率已达80%左右，可认为污泥培养和驯化已完成。

运行阶段使进水COD控制在3000毫克/升，每隔4小时取样一次，在反应器中部取样口取样，测定CODcr、挥发性污泥浓度、颗粒污泥直径等参数。

测定污水进水和出水的CODcr、挥发性污泥浓度、PH。

反应器连续运行，测量记录各参数。

四、实验仪器设备和材料：1．UASB反应器模型（有效容积5L）。

2．721型可见分光光度计。

3．1毫升，5毫升移液管数根。

4．电热恒温鼓风干燥箱。

5．马弗炉。

6．电子天平。

五、实验运转记录：六、数据处理和方法：1．COD的测定见附录。

2．VSS和SS的测定见附录。

3．绘制COD去除率和COD容积负荷的关系曲线。

实验二生物挂膜及膜法水处理实验一、实验目的和要求：生物接触氧化池是生物膜法的一种主要设施，又称为淹没曝气式生物滤池。

池内设置填料，填料淹没在废水中，池底放置曝气装置，空气来自鼓风机。

通过本实验可以了解接触氧化池的内部构造，掌握接触氧化池的启动方法，观察到微生物生长情况，能看到气泡、水流、生物膜的状态。

通过该装置进行有机废水动态实验，可确定废水的可生化性和工艺参数。

二、实验原理：从实验模型可清楚地看到接触氧化池的构造，淹没在废水中的填料上长满生物膜，废水在于生物膜接触过程中，水中的有机物均被微生物吸附，氧化分解和转化为新的生物膜。

从填料上脱落的生物膜，可以随水流到二次沉淀池，通过沉淀与水分离，废水得到净化。

微生物所需要的氧气来自水中，空气来自池子底部的布气装置，在气泡上升过程中，一部分氧气溶解在水里。

实验模型主体包括池体、半软性填料、陶瓷微孔曝气器。

配套装置包括水泵、配水箱、空气压缩机、木桌等。

池体用有机玻璃制作，填料由化学纤维编结成束，呈绳状连接。

三、实验运行方法：首先必须熟悉实验模型的构造、管道的走向、各种装置的作用和使用方法。

进而熟悉模型的工作原理。

在此基础上开始反应器的启动和运行。

经清水试运行后，将污泥接入反应器，接种污泥量为反应器总体积的1/3。

控制进水温度为35±1℃，PH值5-7，污水用人工配制的模拟高浓度有机废水（配制方法见下表），COD 约400毫克/升。

控制柱塞泵的流量。

挂膜期间，COD浓度控制在500毫克/升。

逐步提高容积负荷，每次提高0.05kgCOD/(m3d)左右，运行时间为10d，当运行稳定后（去除率稳定或提高）再提高负荷。

运行阶段使进水COD控制在300毫克/升，每隔4小时取样一次，在反应器中部取样口取样，测定CODcr、挥发性污泥浓度、颗粒污泥直径等参数。

测定污水进水和出水的CODcr、挥发性污泥浓度、PH。

反应器连续运行，测量记录各参数。

四、实验仪器设备和材料：1．接触氧化池模型。

（长×宽×高=410mm×410mm×940mm）2．721型可见分光光度计。

3．1毫升，5毫升移液管数根。

4．电热恒温鼓风干燥箱。

5．马弗炉。

6．电子天平。

七、实验运转记录：八、数据处理和方法：1．COD的测定见附录。

2．VSS和SS的测定见附录。

3．绘制COD去除率和COD容积负荷的关系曲线。

实验三活性污泥法处理有机废水实验一、实验目的和要求：活性污泥法是应用最广泛的一种好氧生物处理方法，许多新型的污水处理工艺是在传统活性污泥法的基础上开发出来的。

过去都是根据经验数据进行设计和运行，近年来对活性污泥动力学方面做了许多研究，希望通过对有机污泥物降解和微生物生长规律的研究，能更合理地进行曝气池的设计和运行。

通过本实验，可以了解活性污泥法曝气池的构造和主要工艺参数，加深对活性污泥法动力学基本概念的理解。

二、实验原理：实验模型本体为生物反应器（曝气池）。

活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放四个部分组成。

在曝气池中的污泥称为活性污泥，是一个细菌的混合群体，常以菌胶团的形式存在。

在活性污泥的曝气池过程中，废水中有机物的变化可以划分为吸附和稳定两个阶段。

在吸附阶段，主要是废水中的有机物转移到活性污泥上去；在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上去的有机物为微生物所利用。

构成活性污泥法有三个基本要素：（1）微生物；（2）有机物；（3）溶解氧。

废水连续稳定地流入曝气池，经处理后泥水混合液连续地排至沉淀池，在沉淀池泥水分离，处理水排出，同时污泥也从沉淀池连续地回流到曝气池内。

实验时先要经过活性污泥培养期，先将作为菌种的活性污泥加入曝气池，使污泥浓度约2g/L，开动系统运行，使污泥浓度保持稳定，一般情况下，连续运行2～4周就能使系统处于稳定状态，从而可以进行正式的废水实验。

本实验装置配有曝气池、空气泵、水泵、连接的水管和气管等。

三、实验步骤：1．分别将实验一厌氧出水和未经厌氧处理过的有机废水进行稀释，将好氧实验进水的COD 控制在500毫克/升，取样测定其CODcr、氨氮等参数。

2．反应器连续曝气8小时以上，每间隔1小时测定曝气池上清液的CODcr、氨氮等参数。

四、实验仪器设备和材料：1．圆型曝气池。

（直径×高度=ф400mm×500mm）2．溶解氧测定仪。

3．721型可见分光光度计。

4．1毫升，5毫升移液管数根。

5．电热恒温鼓风干燥箱。

6．马弗炉。

7．电子天平。

五、实验运转记录：六、数据处理和方法：1．COD、NH3-N的测定见附录。

2．绘制进出水COD、NH3-N随时间变化的曲线。

3．用简图绘制曝气池中用显微镜观察到的菌胶团和微型动物形态。

实验四 活性污泥法动力学系数的测定一、实验目的活性污泥法是应用最广泛的一种生物处理方法。

过去都是根据经验数据来进行设计和运行。

近年来国内外对活性污泥法动力学方面做了不少研究，目的是希望通过对有机污染物降解和微生物增长规律的研究，能更合理地进行曝气池的设计和运行。

通过本实验希望达到下述目的：（1）加深对活性污泥法动力学基本概念的理解；（2）了解用间歇进料方式测定活性污泥法动力学系数a 、b 和K 的方法。

二、实验原理活性污泥法去除有机污染物动力学模型有多种。

在此以两个较常见的关系式来讨论如何通过实验确定动力学系数。

（1）o ee v S S KS X t-= （9－1） 式中：O S ——进水有机污染物浓度，以COD 或BOD 表示（mg/l ）;e S ——出水中有机污染物浓度（mg/l ）； v X ——曝气池内挥发性悬浮固体浓度（g/l ）；t ——水力停留时间（h ）K ——有机污染物降解系数（1d -）;(2)01ecv S S ab X tθ-=- (9－2) （即0()v e v X aQ S S b V X ∆=--⋅⋅）式中：c θ——泥龄（d ）;a ——污泥增长系数（kg/kg ）;b ——内源呼吸系数（也称衰减系数）（1d -）。

其余符号同前。

活性污泥法动力学系数的测定，可以在连续进料生物反应器系统或间歇进料生物反应器系统中进行。

其方法如下。

1．连续进料生物反应器系统试验 连续进料生物反应器系统的特点是，污水连续稳定地回流到生物反应器，经处理后连续排出，同时污泥也连续地回流到生物反应器内。

这种实验系统可用以模拟完全混合型活性污泥系统和推流型活性污泥系统。

缺点是实验设备略多些，实验期间发生故障的机率较间接进料实验装备略大些。

实验装置如图9－1所示。

实验时，先将作为菌种的活性污泥加入反应器，使反应器内的MLVSS 浓度约为2.0g/l 左右，然后按实验设计确定的进水流量、回流比引进无水和回流污泥，并通过压缩空气，使系统开始运行。

运行期间每天要测定MLVSS，以便确定每日的排泥量。

每日排去的污泥量应等于每日增殖的污泥量，使反应器内的MLVSS推持在恒定的水平。

一般情况下，连续运行2至4周（3至5倍的泥龄左右），系统便可处于稳定状态。

判断实验系统是否稳定的方法是：（1）测定反应器内混合液的耗氧速率（即呼吸速率，测定方法可参考试验八）；（2）测定出水BOD。

当二者的数据都稳定时，可认为实验系统已经稳定。

如果用3－5个生化反应器，在S0相同的条件下，按3—5个不同的水力停留时间进行实验。

待实验系统稳定后，测定个反应器的S0、S e、X和ΔX，连续测定7—10天，便可得到3－5组实验数据。

式（9－1）表明，若将实验数据处理后点绘在以（S0－S e）／X v t为纵坐标，S e为横坐标的坐标纸上，便可得到一条通过原点的直线，该直线的斜率为有机污染物降解系数K，如图9－2所示。