固废试验

实验1 固体废物厌氧发酵实验

一,实验目的

1,掌握有机垃圾（本实验采用污水处理厂二沉池或浓缩池污泥）厌氧发酵产甲烷的过程和机理;

2,了解厌氧发酵的操作特点以及主要控制条件.

二,实验原理

厌氧发酵是指在厌氧状态下利用厌氧微生物使固体废物中的有机物转化为CH4和CO2的过程.厌氧发酵产生以CH4为主要成分的沼气.

参与厌氧分解的微生物可以分为两类,一类是由一个十分复杂的混合发酵细菌群将复杂的有机物水解,并进一步分解为以有机酸为主的简单产物,通常称为水解菌.第二阶段的微生物为绝对厌氧细菌,其功能是将有机酸转变为甲烷,被称之为产甲烷菌.

厌氧发酵一般可以分为三个阶段,即水解阶段,产酸阶段和产甲烷阶段,每一阶段各有其独特的微生物类群起作用.

（1）液化阶段

发酵细菌利用胞外酶对有机物进行体外酶解,是固体物质变成可溶于水的物质,然后,细菌再吸收可溶于水的物质,并将其分解为不同产物.高分子有机物的水解速率很低,它取决于物料的性质,微生物的浓度,以及温度,pH等环境条件.纤维素,淀粉等水解成单糖类,蛋白质水解成氨基酸,再经脱氨基作用形成有机酸和氨,脂肪水解后形成甘油和脂肪酸.

（2）产酸阶段

水解阶段产生的简单的可溶性有机物在产氢和产酸细菌的作用下,进一步分解成挥发性脂肪酸,醇,酮,醛CO2和H2等.

（3）产甲烷阶段

产甲烷菌将第二阶段的产物进一步降解成CH4和CO2,同时利用产酸阶段所产生的H2将部分CO2再转变为CH4.产甲烷阶段的生化反应相当复杂,其中72%的CH4来自乙酸,主要反应有:

三,实验设备与试剂

1,实验装置:厌氧发酵反应器;

2,发酵原料:生活垃圾;

3,接种:可采用活性污泥接种,取就近的污水处理厂污泥间的脱水剩余活性污泥,在培养过程中可以不添加其他培养物;

4,分析方法:

(1)TS和VS的检测采用重量法;

(2) COD的检测采用K2Cr2O7氧化法;

(3)pH值使用精密pH计测定;

(4)甲烷和二氧化碳浓度可采用9000D型便携式红外线分析系统;

(5)TN采用TOC/TN分析仪;

(6)挥发性脂肪酸,以乙酸计,滴定法.

四,实验步骤

1,污泥训话;将脱水污泥加水过筛以除去杂质,然后放入恒温室内厌氧驯化一天. 2,按实验要求配置好有机垃圾（二沉池或浓缩池污泥）的样品放置于备料池中备用.

3,将培养好的接种污泥投入反应器,采用有机垃圾和污泥VS之比为1:1的混合物料.用CO2和N2的混合气通入反应器底部2～3min,以吹脱瓶中剩余的空气.立即将反应器密封,将系统置于恒温中进行培养.恒温系统温度升至35℃时,测定即正式开始.

4,记录每日产气量以及相关参数,直到底物的VFA的80%已被利用.

5,为了消除污泥自身消化产生甲烷气体的影响,需作空白实验,空白实验是以去离子水代替有机垃圾,其他操作与活性测定实验相同.

6,分别设置不同的反应温度,以及不同的有机垃圾与活性污泥的配比参考不同温度对厌氧发酵产甲烷的影响.

五,原始数据记录表

有机垃圾厌氧发酵产甲烷实验记录

pH

甲烷含量(g)

日产气量(mL)

有机负荷(m/s)

序号

六,思考题

1,分析厌氧发酵的三阶段理论和两阶段理论的异同点.

2,厌氧发酵装置有哪些类型试比较它们的优缺点.

3,影响厌氧发酵的因素有哪些

污泥过滤脱水——污泥比阻的测定实验

实验项目性质：综合性 所属课程名称：水污染控制工程 实验计划学时：10

1 实验目的

（1）通过实验掌握污泥比阻的测定方法。 （2）掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂。 （3）掌握确定污泥的最佳泥凝剂投加量。

2 实验原理

污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。污泥比阻愈大，过滤性能愈差。

过滤时滤液体积V （mL ）与推动力p （过滤时的压强降，g/cm 2），过滤面积F （cm 2），过滤时间t （s ）成正比；而与过滤阻力R (cm*s 2/mL ），滤液黏度μ[g/(cm*s)]成正比。

)(m L R pFt

V μ=

(6-1)

过滤阻力包括滤渣阻力R z 和过滤隔层阻力R g 构成。而阻力只随滤渣层的厚度增加而增大，过滤速度则减少。因此将式(6-1)改写成微分形式。

)(g z R R pF dt dV +=

μ (6-2)

由于只R g 比R z 相对说较小，为简化计算，姑且忽略不计。

F V C pF pF

dt dV ''μα

δ

μα== (6-3)

式中：α’

—— 单位体积污泥的比阻； δ—— 滤渣厚度；

C ’—— 获得单位体积滤液所得的滤渣体积。

如以滤渣干重代替滤渣体积，单位质量污泥的比阻代替单位体积污泥的比阻，则(6-3)式可改写为

CV pF dt

dV μα2

=

(6-4)

式中，α为污泥比阻，在CGS 制中，其量纲为s 2/g ，在工程单位制中其旦纲为cm/g 。在定压下，在积分界线由0到t 及0到V 内对式(6- 4)积分，可得

V pF C V t ∙=22μα (6-5)

式(6-5)说明在定压下过滤，t ／V 与V 成直线关系，其斜率为

22/pF C

V V t b μα==

C b

K C b pF =∙

=

μ

α2

2 (6-6)

需要在实验条件下求出b 及C 。

b 的求法。可在定压下(真空度保持不变)通过测定一系列的t ～V 数据，用图解法求斜率(见图6-1)。

C 的求法。根据所设定义

滤液）

滤饼干重/mL ()(0g Q C Q Q C y

d

y -=

(6-7)

式中 Q 0——污泥量，mL ；

Q y ——滤液量，mL ； C d ——滤饼固体浓度，g/mL 。 根据液体平衡Q 0＝Q y +Q d 根据固体平衡Q 0C 0＝Q y C y +Q d C d 式中 C o ——污泥固体浓度，g ／mL ； C y ——污泥固体浓度，g ／mL ； Q d ——污泥固体滤饼量，mL 。

可得 d y d y C C C C Q Q --=

)

(00

代入式（6-7），化简后得

滤液）

率饼干重/mL ()(0g Q C Q Q C y

d

y -=

(6-8)

上述求C 值的方法，必须测量滤饼的厚度方可求得，但在实验过程中测量滤饼厚度是很困难的且不易量准，故改用测滤饼含水比的方法。求C 值。

滤液）

滤饼干重/mL (100C 1001

g C C C C f

f

i i ---=

式中 C i ——l00g 污泥中的干污泥量； C f ——100g 滤饼中的干污泥量。