水處理試驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)書2016

1、水處理實(shí)驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)書實(shí) 驗(yàn)課程 水處理實(shí)驗(yàn)技術(shù)開課實(shí)驗(yàn)室 水處理實(shí)驗(yàn)室學(xué)生姓名學(xué) 號開課時(shí)間至學(xué)年第學(xué)期水資源與環(huán)境工程學(xué)院水處理實(shí)驗(yàn)室制2016年5月目錄實(shí)驗(yàn)一混凝沉淀實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 硝化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 反硝化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 好氧吸磷實(shí)驗(yàn)五 厭氧釋磷實(shí)驗(yàn)六 活性污泥性質(zhì)的測定 18實(shí)驗(yàn)七 曝氣充氧實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八污泥過濾脫水-污泥比阻的測定 24說明1、每位同學(xué)自行打印指導(dǎo)書，指導(dǎo)書雙面打印、裝訂2、每次實(shí)驗(yàn)每位同學(xué)均需攜帶實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。實(shí)驗(yàn)一 混凝沉淀實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?要求認(rèn)識幾種混凝劑， 掌握其配制方法， 學(xué)會(huì)求得一般天然水體最佳混凝條件 (包括投藥量、 pH 值、 水流速度梯度 )的基本方法。2觀察混凝現(xiàn)

2、象，從而加深對混凝理論的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理水中粒徑小的懸浮物以及膠體物質(zhì)， 由于微粒的布朗運(yùn)動(dòng)， 膠體顆粒間的靜電斥力和膠體的表面作用， 致使水中這種含濁狀態(tài)穩(wěn)定。向水中投加混凝劑后， 由于能降低顆粒間的排斥能峰，降低膠粒的E電位,實(shí)現(xiàn)膠?！懊摲€(wěn)”：同時(shí)也能發(fā)生高聚物式高分子混凝劑的吸附架橋作用；網(wǎng)捕作用；而達(dá)到顆粒的 凝聚。混凝是水處理工藝中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 它所處理的對象， 主要是水中懸浮物和膠體物質(zhì)。 要去除 懸浮物和膠體， 首先要消除或降低膠體顆粒的穩(wěn)定性， 此過程稱為脫穩(wěn)。 脫穩(wěn)的顆粒在一定的水力條件下， 才能形成較大且較密實(shí)的礬花容易下沉。自投加混凝劑直至形成較大礬花的過程叫混

3、凝。從膠體顆粒表層 較大礬花是一個(gè)連續(xù)的過程，為了研究方便可以劃分為混合和反應(yīng)兩個(gè)階段?；旌想A段要求渾水和混凝劑 快速均勻混合，一般來說，該階段只能產(chǎn)生用用眼睛難以看見的微絮凝體；反應(yīng)階段要?jiǎng)t要求將微絮凝體 形成較密實(shí)的大粒徑礬花。選擇性能良好的藥劑，創(chuàng)造適宜的化學(xué)和水力條件，是混凝的關(guān)鍵問題。由于各種原水有很大差別，混凝效果不盡相同。混凝劑的混凝效果不僅取決于混凝劑投加量，同時(shí)還取決于水的 pH 值、水流速度梯度等因素。投加混凝劑的多少，直接影響混凝效果。投加量不足不可能有 很好的混凝效果。同樣，如果投加的混凝劑過多也未必能得到好的混凝效果。水質(zhì)是千變?nèi)f化的，最佳的 投藥量各不相同，必須通過

4、實(shí)驗(yàn)方可確定。三、實(shí)驗(yàn)步驟1最佳投量確定的實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1) 用 6 個(gè) 1000mL 的燒杯取原水，所取水樣要均勻，以盡量減少取樣濃度上的誤差，放入攪拌機(jī)平臺(tái)上。(2) 測原水濁度、 pH 值。(3) 確定能形成礬花的最小混凝劑用量。通過往 6 個(gè)原水水樣可分別加入不同數(shù)量的混凝劑的實(shí)驗(yàn)確 以最小劑量為基準(zhǔn)，在16號燒杯中分別加入最小劑量1/4、1/2、2/2、3/2、4/2、5/2的混凝劑。開啟攪拌機(jī)。(5) 快速(300r/min)攪拌 30s，中速(150r/min)攪拌 5min，慢速(70r/min)攪拌 lOmin。(6) 攪拌過程中，注意觀察并記錄“磯花”的形成過程，“磯花”

5、的外觀、大小及密實(shí)程度等。(可用相機(jī)記錄)(7) 攪拌過程完成后，停機(jī)，將水樣靜止15min，觀察并記錄磯花沉淀的過程。(8) 取50ml燒杯中的上清液，立即用濁度儀測定濁度，繪曲線，在圖上求出最佳投量。2 .最佳pH值實(shí)驗(yàn)的步驟如下：(1) 用6個(gè)1000ml的燒杯取原水(水樣要均勻)，放人攪拌機(jī)平臺(tái)上，本實(shí)驗(yàn)所用原水和機(jī)械攪拌實(shí)驗(yàn) 時(shí)相同。(2) 調(diào)整pH值，用移液管依次向6個(gè)燒杯中的前三個(gè)分別加入 2.5ml、1.5ml、0.7m1 10%濃度的鹽酸。 然后再向后三個(gè)燒杯中分別加入 0.2ml、0.7ml、1.2ml 10%濃度的氫氧化鈉，分別測出 6個(gè)燒杯中各自的 pH值。(3) 再向

6、6個(gè)已調(diào)好pH值的燒杯中加入機(jī)械攪拌實(shí)驗(yàn)所得到的最佳混凝劑量。(4) 啟動(dòng)攪拌機(jī)，快速(300r/min)攪拌30s,中速(150r/min)攪拌5min，慢速(70r/min)，攪拌l0min。(5) 攪拌過程完成后，停機(jī)，將水樣靜沉15min。(6) 取水樣測定濁度，并與機(jī)械攪拌所得的結(jié)果相比較。實(shí)驗(yàn)記錄填人表1-1和表1-2中。表1-1混凝實(shí)驗(yàn)記錄表實(shí)驗(yàn)組號混凝劑名稱原水濁度原水溫度原水pH值I硫酸鋁水樣編號123456投藥量mg剩余濁度沉淀后pH值備注快速攪拌中速攪拌慢速攪拌沉淀時(shí)間n混凝劑名稱氯化鐵水樣編號123456投藥量mg剩余濁度沉淀后pH值備注快速攪拌中速攪拌慢速攪拌沉淀時(shí)間

7、表1-2混凝現(xiàn)象觀察記錄表實(shí)驗(yàn)編號觀察記錄小結(jié)水樣編號磯花的形成及沉淀過程的描述I123456n123456四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品1 六聯(lián)攪拌機(jī)。2 pH 計(jì)。3 .光電濁度儀。4. 1000ml 燒杯、1000ml 量筒、100ml、200 ml 燒杯。5. 1ml、2ml、5ml、10ml 移液管各 1 支。6 .混合器。7 . 1% A12（S04）3 溶液。8. 1% FeCb溶液。9. 10%的NaOH和10%的HCI溶液各1瓶。根據(jù)班級具體分組情況，按上述要求配置五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考題1 .繪制混凝曲線。2 .根據(jù)混凝曲線圖確定兩種藥劑的最佳投藥量和最佳適應(yīng)范圍。3.總結(jié)分析各種混凝

8、劑的特點(diǎn)、適用條件，主要優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)二 硝化實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對活性污泥法硝化過程的理解2、掌握活性污泥硝化速率的測定方法二、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)前， 氮素污染物是我國環(huán)境水體的主要污染成分之一，對人類和環(huán)境的危害較大。 危害主要表現(xiàn)為：( 1)刺激地表水中植物和藻類的過度生長，造成水體“富營養(yǎng)化”，從而導(dǎo)致水中溶解氧下降、魚類大量死亡以及水質(zhì)變差； ( 2)氨作為硝化細(xì)菌的能源，在氧化過程中消耗溶解氧，造成水體缺氧，嚴(yán)重時(shí)使水 體變黑發(fā)臭； (3)氨作為毒物，影響血液對氧的結(jié)合，使魚類致死；( 4)與氯氣作用生成氯胺，影響氯化消毒處理效果；( 5)氨轉(zhuǎn)化成硝酸鹽后， 盡管消耗水體溶解氧的能力不再

9、存在， 但仍然能引起 “富營養(yǎng)化” ， 污染飲用水的硝酸鹽還可能導(dǎo)致嬰兒的高鐵血紅蛋白癥；(6)硝酸鹽進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝胺， 則具有 “三致”作用，直接威脅人類健康。氮素污染物的來源包括城市生活污水和工業(yè)廢水。城市生活污水中的氮主要以有機(jī)氮和氨氮等形式存 在，由廚房洗滌、廁所沖洗、淋浴、洗衣等帶入，城市垃圾滲濾液含氨氮量也較高。工業(yè)廢水中的氮與工 廠的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品種類，以及工廠的管理技術(shù)和水平有關(guān)，因此各行業(yè)工業(yè)廢水的含氮污染 物的種類和濃度差異較大。此外，農(nóng)村的畜禽養(yǎng)殖污水以及含氮化肥的使用也給水體帶來大量的氮素污染 物。生物法脫氮被廣泛運(yùn)用于各類含氮污水處理中，基本原理是通過氨化

10、作用將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，再通 過硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。最后通過反硝化反應(yīng)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛鴱乃幸莩觥Ｏ趸磻?yīng)包括兩個(gè)基本的反應(yīng)步驟：一.由氨氧化菌 (ammonium oxidation bacteria ， AOB) 參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽(NO2-)的反應(yīng)(式1-1)；二.由亞硝酸氧化菌(nitrite oxidation bacteria, NOB)參與的將亞硝 酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(NO3)的反應(yīng)(式1-2)。NH 4+3/20 2宀 NO2-+H2O+2H +(1-1)NO2-+1/2O2f NO3-(1-2)AOB 主 要 有 亞 硝 化 單 胞 菌 屬 (Ni

11、trosomonas) 、 亞 硝 酸 葉 菌 屬 (Nitrosolobus) 、 亞 硝 酸 弧 菌 屬 (Nitrosovibrio)、亞硝酸螺桿菌屬(Ni trosospira)和亞硝酸球菌屬(Nitrosococcus)等問；NOB主要有硝化桿菌屬 (Nitrobacter)、硝化球菌屬(Nitrococcus卜硝化刺菌屬(Nitrospina )和螺旋菌屬(Nitrospira )4個(gè)屬(鄭平,2010 等。上述AOB和NOB均以。2作為電子受體，所以硝化反應(yīng)過程需在有氧條件下進(jìn)行。另外，硝化菌屬 于化能自養(yǎng)菌，利用無機(jī)碳化合物如CO2、CO32-、HCO3-等作為碳源合成細(xì)胞菌體

12、。三、實(shí)驗(yàn)步驟1 活性污泥的準(zhǔn)備(1) 用自來水清洗取自城市污水處理廠的活性污泥 3 遍(清洗過程：將部分沉淀污泥置于塑料容器，1 次清洗)；補(bǔ)充自來水到塑料容器有效容積內(nèi)，待污泥沉淀后，撇除上清液，此過程計(jì)算為(2) 取一定體積已清洗完的污泥放置于塑料容器，并將其定容到6L；(3) 將定容完畢的活性污泥混合液混合均勻后，取 100mL 混合液，并測量其污泥濃度( MLSS )。 2藥劑準(zhǔn)備(1) 按照擬定的氨氮濃度要求，稱取氯化銨。假如擬定配置混合液體積為6L，NH 4+-N 濃度 50mg/L ，氯化銨(分子量為 53.49)稱量質(zhì)量計(jì)算公式為： 53.49* ( 50mg/L*6L )/

13、(14*1000mg/g)=1.146g ；(2) 按照擬定的堿度要求，稱取碳酸氫鈉。假如擬定配置混合液體積為6L，NH4+-N 濃度 50mg/L ，堿度要求為50mg/L*7=350mg/L(以CaCO?計(jì))，碳酸氫鈉(分子量為84.01 )稱量質(zhì)量計(jì)算公式為：(84.01*2)*(350mg/L*6L ) /(100*1000mg/g)=3.53g 。3硝化過程注意：下述實(shí)驗(yàn)，每一組需做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn) 自來水清洗三遍后再開始下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。(1) 基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn) 按照分組順序，每一個(gè)班第一組設(shè)定氨氮濃度為(NH4+-N :堿度)為 1: 7。實(shí)驗(yàn)過程為： 稱量所需的氯化銨和碳酸氫鈉，將其加入到 調(diào)

14、整曝氣量，以泥水充分混合為要求；1 必做，其余實(shí)驗(yàn)任選其一。做完實(shí)驗(yàn) 1 后，污泥需用40mg/L ，之后每一組遞加 10mg/L 。堿度設(shè)定比值6L 準(zhǔn)備好的活性污泥混合液； 通過調(diào)整曝氣量實(shí)現(xiàn)泥水混合后，用2個(gè)5mL離心管采集第1次水樣并開始計(jì)時(shí)，之后每間隔15分鐘用2個(gè)5mL離心管采集一次水樣，直到計(jì)時(shí)滿60分鐘，共采集10個(gè)水樣； 計(jì)時(shí)滿 60 分鐘后，停止曝氣并取出曝氣頭，待污泥沉淀后，撇除上清液。再用自來水清洗污泥三 次以滿足開展下一批次實(shí)驗(yàn)的要求。(2) 氨氮濃度調(diào)整實(shí)驗(yàn)將氨氮濃度調(diào)整為基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)時(shí)氨氮濃度的 50%，并按相應(yīng)的 1： 7 比例調(diào)整堿度投量。其余步驟參照 基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)

15、行。曝氣量、取樣時(shí)間等條件均不變。(3) 曝氣量調(diào)整實(shí)驗(yàn)在基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過肉眼觀察或者氣體流量計(jì)調(diào)整曝氣流量(增大、減小均可)。氨氮濃度、堿度投量、取樣時(shí)間等條件均不變。(4) 堿度投量調(diào)整實(shí)驗(yàn)在基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，調(diào)整氨氮與堿度的比值(NH 4+-N ：堿度)為 1： 3.5。氨氮濃度、曝氣量、取樣時(shí)間等條件均不變。4氨氮濃度的測定(1) 水樣處理將實(shí)驗(yàn)過程中采集的 20個(gè)水樣分兩次放置于離心機(jī)，在 4000轉(zhuǎn)條件下，離心 5 分鐘。離心完成后， 移取上清液 3mL 于 50mL 比色管。(2) 指標(biāo)測定將放置了水樣的比色管用蒸餾水定容到 50mL 標(biāo)線， 然后分別加入配置好的 1mL

16、酒石酸鉀鈉溶液， 勻。再加入 1.5mL 納氏試劑，混勻。 ( 另取一根未加水樣的比色管，加注 50mL 蒸餾水，并同步加入酒石 酸鉀鈉和納氏試劑，作為空白水樣，用于吸光度測定時(shí)調(diào)零。 )每個(gè)比色管加注藥劑后，均需震蕩混勻。 最后靜置顯色，顯色時(shí)間為 10 分鐘。顯色完成后，在波長 420nm 處，用光程為 20mm 比色皿，以空白水樣為參比調(diào)零，測量各水樣吸光 度A。(3) 指標(biāo)計(jì)算氨氮濃度計(jì)算公式為：NH4+-N= A*280/3 (mg/L )比降解速率計(jì)算公式為： +3r = d NH 4 +-N /( dt * MLSS )(kg-N/m 3.d)四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品1曝氣泵；2離心機(jī)

17、；3 8L 塑料容器；4 1000ml 燒杯、 1000ml 量筒、 5ml 離心管多個(gè)；51ml、2ml、5ml、10ml 移液管各 1 支；6氣體流量計(jì)；7分光光度計(jì)；8氯化銨；9碳酸氫鈉；10酒石酸鉀鈉溶液和納氏試劑。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考題1硝化過程具有哪些影響因素，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定其影響程度？ 2根據(jù)氨氮降解曲線計(jì)算氨氮比降解速率。實(shí)驗(yàn)三 反硝化實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對活性污泥法反硝化過程的理解2、掌握活性污泥比反硝化速率的測定方法二、實(shí)驗(yàn)原理 反硝化反應(yīng)是由異養(yǎng)型兼性厭氧微生物完成的生物化學(xué)反應(yīng)過程，在缺氧條件下，將硝化過程產(chǎn)生的 硝態(tài)氮或者亞硝態(tài)氮還原為氮氧化物或氮?dú)?。他們多?shù)

18、是兼性細(xì)菌，有分子態(tài)氧存在時(shí)，反硝化菌氧化分 解有機(jī)物，利用分子氧作為最終電子受體。在無分子態(tài)氧條件下，反硝化菌也需要分解有機(jī)物，并利用硝 態(tài)氮中的n5+和n3+作為電子受體。反硝化菌是兼性厭氧菌，既能進(jìn)行有氧呼吸，也能進(jìn)行無氧呼吸。反硝化反應(yīng)包括兩個(gè)基本的反應(yīng)：一 . 由一群異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物作為碳源，將亞硝酸鹽(NO2-)還原為氮氧化物或者氮?dú)獾姆磻?yīng)(式 3-1)；二 . 仍由異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物作為碳源，將硝酸鹽 (NO3-) 還原為氮氧化物或者氮?dú)獾姆磻?yīng)(式 3-2)。NO2+3H (電子供體一有機(jī)物0.5N2 t +出0+20才(3-1)N0(+5H (電子供體一有機(jī)物0.5N

19、2 t + H2O+2OH-(3-2)從上面式子可以看出，反硝化過程中硝態(tài)氮還原為氮?dú)獾倪^程中生產(chǎn)堿度，生成的堿度可以補(bǔ)充硝化 過程消耗的堿度。三、實(shí)驗(yàn)步驟1活性污泥的準(zhǔn)備(同前一個(gè)硝化實(shí)驗(yàn))(1) 用自來水清洗取自城市污水處理廠的活性污泥 3遍；(2) 取一定體積已清洗完的污泥放置于塑料容器，并將其定容到6L；(3) 將定容完畢的活性污泥混合液混合均勻后， 用量筒取 100mL 混合液， 并測量其污泥濃度 ( MLSS ) 。 2藥劑準(zhǔn)備(1) 按照擬定的亞硝酸鹽氮濃度要求，稱取亞硝酸鈉。假設(shè)擬定配置混合液體積為6L， NO2-N 濃度50mg/L，亞硝酸鈉(分子量為 69.00 )稱量質(zhì)量

20、計(jì)算公式為：69* (50mg/L*6L ) /(14*1000mg/g)=1.479g 亞硝酸鈉；(2) 按照擬定的碳源要求，稱取乙酸鈉。假設(shè)擬定配置混合液體積為6L， NO2-N 濃度 50mg/L， C/N比為 4，那么所需的 COD 為 50mg/L*4=200mg/L ，乙酸鈉稱量質(zhì)量計(jì)算公式為： 200mgCOD/L*6L*1gCOD/ 1000mgCOD /( 0.58gCOD/g 乙酸鈉) =2.07g 乙酸鈉。3反硝化過程注意：下述實(shí)驗(yàn)，每一組需做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn) 1 必做，其余實(shí)驗(yàn)任選其一。做完實(shí)驗(yàn) 1 后，污泥需用 自來水清洗三遍后再開始下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。(1) 基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn) 按照分

21、組順序，每一個(gè)班第一組設(shè)定亞硝酸鹽氮濃度為 30mg/L ，之后每一組遞加 10mg/L 。碳氮比值(COD : NO2-N )為 4: 1。實(shí)驗(yàn)過程為： 將稱量好的亞硝酸鈉和乙酸鈉，將其加入到 6L 完成清洗的活性污泥混合液； 調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速，以泥水充分混合為要求； 通過調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)泥水混合后，用 2 個(gè) 5mL 離心管采集第 1 次水樣各 5mL 并開始計(jì)時(shí)，之后每間隔10分鐘用2個(gè)5mL離心管采集一次水樣，直到計(jì)時(shí)滿40分鐘，共采集10個(gè)水樣； 計(jì)時(shí)滿 40 分鐘后，停止攪拌并移開攪拌器，待污泥沉淀后，撇除上清液。再用自來水清洗污泥三 次以滿足開展下一批次實(shí)驗(yàn)的要求。(2) 亞氮濃

22、度調(diào)整實(shí)驗(yàn) 將亞氮濃度調(diào)整為基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)時(shí)亞氮濃度的 50% ，并按相應(yīng)的 4: 1 比例調(diào)整乙酸鈉投量 。其余步驟參 照基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。攪拌器轉(zhuǎn)速、取樣時(shí)間等條件均不變。(3) 攪拌強(qiáng)度調(diào)整實(shí)驗(yàn)在基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速(增大、減小均可)。亞氮濃度、乙酸鈉投量、取樣時(shí)間等條件均不變。(4) 碳氮比調(diào)整實(shí)驗(yàn)在基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，調(diào)整 COD與亞氮的比值(COD : NOI-N)為2: 1。亞氮濃度、攪拌速度、取 樣時(shí)間等條件均不變。4亞氮濃度的測定(1) 水樣處理將實(shí)驗(yàn)過程中采集的 20 個(gè)水樣分兩次放置于離心機(jī)，在 4000 轉(zhuǎn)條件下，離心 5 分鐘。離心完成后， 移取上清液 0.2mL 于

23、 50mL 比色管。(2) 指標(biāo)測定將放置了水樣的比色管用蒸餾水定容到 50mL 標(biāo)線，然后分別加入配置好的 1mL 亞氮顯色劑，震蕩 混勻。( 另取一根未加水樣的比色管，加注 50mL 蒸餾水，并同步加入亞氮顯色劑，作為空白水樣，用于 吸光度測定時(shí)調(diào)零。 )每個(gè)比色管加注藥劑后，均需震蕩混勻。最后靜置顯色，顯色時(shí)間為20分鐘。顯色完成后， 2h 以內(nèi)，在波長 540nm 處，用光程為 10mm 比色皿，以空白水樣為參比調(diào)零，測量各 水樣吸光度 A 。(3) 指標(biāo)計(jì)算亞氮濃度計(jì)算公式為：NO2-N= A*15/3 （mg/L ）比反硝化速率計(jì)算公式為：r = d NO 2-N /（ dt *

24、MLSS ）四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品1攪拌器；2離心機(jī)；3 8L 塑料容器；4 1000ml 燒杯、 1000ml 量筒、 5ml 離心管多個(gè)；51ml、2ml、5ml、10ml 移液管各 1 支；6分光光度計(jì)；7亞硝酸鈉；8乙酸鈉；9亞氮顯色劑（參照水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版） 氮的要求配置試劑） 。kg-N/kg-MLSS.d ），按照 N-（1- 萘基 ）-乙二胺光度法測量亞硝酸鹽五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考題1反硝化過程具有哪些影響因素，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定其影響程度？2根據(jù)亞氮降解曲線計(jì)算亞氮比反硝化速率。實(shí)驗(yàn)四 好氧吸磷一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對活性污泥法除磷原理的理解2、掌握活性污泥活性好氧吸磷的

25、過程管理二、實(shí)驗(yàn)原理所謂生物除磷就是利用聚磷菌一類的微生物，能夠在數(shù)量上超過其生理需要的、從外部環(huán)境攝取磷并 以聚合的形態(tài)貯藏在體內(nèi)，形成高磷污泥并排出系統(tǒng)，從而達(dá)到從廢水中除磷的效果。生物除磷可以分為二步來完成， 具體如下： 第一步是在厭氧條件下， 因廢水中沒有溶解氧和化合態(tài)氧， 一般無聚磷能力的好氧菌及脫氮菌不能產(chǎn)生三磷酸腺昔(ATP) ，而聚磷菌卻能分解胞內(nèi)聚磷酸鹽和糖原產(chǎn)生ATP,將廢水中揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)等有機(jī)物攝入細(xì)胞，并以聚-3羥基烷酸(PHAs)(主 要包括聚-3羥基丁酸，簡稱PHB和聚-3羥基戊酸，簡稱PHV)等有機(jī)顆粒的形式

26、儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)。聚磷的分解將引起細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽的積累,由于過多磷酸鹽不能全部用于生物體合成作用,所以部分磷酸鹽被相應(yīng)的 載體蛋白通過主動(dòng)擴(kuò)散方式排到胞外,使主體溶液中磷酸鹽濃度升高。第二步是在好氧條件下, 聚磷菌利用溶解氧作為電子受體, 以厭氧條件下貯存的 PHAs 作為電子供體, 通過氧化分解作用為積累聚磷、生長繁殖和合成糖原提供能量和碳源。此過程可以觀察到細(xì)胞內(nèi)PHA: 迅速減少,而聚磷顆粒迅速增加,即磷酸鹽由廢水向聚磷菌體內(nèi)轉(zhuǎn)移。一般來說,在細(xì)菌增殖過程中,好氧 環(huán)境下攝取的磷比厭氧環(huán)境中所釋放的磷要多,廢水生物除磷正是利用微生物這一過程達(dá)到除磷的目的。三、實(shí)驗(yàn)步驟1活性污泥的準(zhǔn)備(1) 用

27、自來水清洗取自城市污水處理廠的活性污泥 3 遍(清洗過程：將部分沉淀污泥置于塑料容器,補(bǔ)充自來水到塑料容器有效容積內(nèi),待污泥沉淀后,撇除上清液,此過程計(jì)算為1 次清洗)；(2) 取一定體積已清洗完的污泥放置于塑料容器,并將其定容到4L；(3) 將定容完畢的活性污泥混合液混合均勻后, 用量筒取 100mL 混合液, 并測量其污泥濃度 ( MLSS )。 2藥劑準(zhǔn)備按照擬定的磷酸鹽濃度要求，稱取磷酸二氫鉀。假如擬定配置混合液體積為4L,PO43+-P濃度20mg/L,磷酸二氫鉀(分子量為 136.09 )稱量質(zhì)量計(jì)算公式為： 136.09* ( 20mg/L*4L )/(31*1000mg/g)=

28、0.363g 磷酸 二氫鉀； 3吸磷過程按照分組順序,每一個(gè)班第一組設(shè)定PO43+-P 濃度為 15mg/L ,之后每一組遞加 5mg/L 。實(shí)驗(yàn)過程為： 將稱量好的 PO43+-P 濃度,將其加入到 4L 完成清洗的活性污泥混合液； 調(diào)整曝氣量，以泥水充分混合為要求； 通過調(diào)整曝氣量實(shí)現(xiàn)泥水混合后，用2個(gè)5mL離心管采集第1次水樣各5mL并開始計(jì)時(shí)，之后每間隔10分鐘用2個(gè)5mL離心管采集一次水樣，直到計(jì)時(shí)滿40分鐘，共采集10個(gè)水樣； 計(jì)時(shí)滿 60 分鐘后，停止曝氣并取出曝氣頭，完成吸磷后的污泥直接用于后續(xù)的厭氧釋磷實(shí)驗(yàn)。3+4PO43+-P 濃度的測定(1) 水樣處理將實(shí)驗(yàn)過程中采集的

29、20 個(gè)水樣分兩次放置于離心機(jī)，在 4000 轉(zhuǎn) 條件下，離心 5 分鐘。離心完成后， 移取上清液 3mL 于 50mL 比色管。(2) 指標(biāo)測定將放置了水樣的比色管用蒸餾水定容到 50mL 標(biāo)線，然后分別加入配置好的 1mL 的 1 0%抗壞血酸溶 液，混勻。 30s 后再加入 2.0mL 鉬酸鹽溶液，混勻。 (另取一根未加水樣的比色管，加注 50mL 蒸餾水，并 同步加入抗壞血酸和鉬酸鹽溶液，作為空白水樣，用于吸光度測定時(shí)調(diào)零。)每個(gè)比色管加注藥劑后，均需震蕩混勻。最后靜置顯色，顯色時(shí)間為 15分鐘。顯色完成后，在波長 700nm 處，用光程為 10mm 比色皿，以 空白水樣為參比調(diào)零 ，

30、測量各水樣吸光 度A。(3) 指標(biāo)計(jì)算3+ 3+PO4 -P 濃度計(jì)算公式為：PO4 -P =A*18/3 (mg/L )比硝化速率計(jì)算公式為：r = d : PO43+-P /( dt * MLSS )( kg-P/ kg-MLSS.d )四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品1 曝氣泵；2離心機(jī)；3 8L 塑料容器；4. 1ml、2ml、5ml、10ml移液管各1支，1000ml燒杯、1000ml量筒、5ml離心管多個(gè)；5氣體流量計(jì)；6. 分光光度計(jì)；7. 磷酸二氫鉀；9. 10抗壞血酸和鉬酸鹽溶液(配制參照水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考題1 .吸磷過程具有哪些影響因素？2.根據(jù)磷降解

31、曲線計(jì)算比吸磷速率。實(shí)驗(yàn)五 厭氧釋磷一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對活性污泥法除磷原理的理解2、掌握活性污泥活性厭氧釋磷的過程管理二、實(shí)驗(yàn)原理所謂生物除磷就是利用聚磷菌一類的微生物，能夠在數(shù)量上超過其生理需要的、從外部環(huán)境攝取磷并 以聚合的形態(tài)貯藏在體內(nèi)，形成高磷污泥并排出系統(tǒng)，從而達(dá)到從廢水中除磷的效果。生物除磷可以分為二步來完成， 具體如下： 第一步是在厭氧條件下， 因廢水中沒有溶解氧和化合態(tài)氧， 一般無聚磷能力的好氧菌及脫氮菌不能產(chǎn)生三磷酸腺昔(ATP) ，而聚磷菌卻能分解胞內(nèi)聚磷酸鹽和糖原產(chǎn)生ATP,將廢水中揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)等有機(jī)物攝入細(xì)胞，并

32、以聚-3羥基烷酸(PHAs)(主 要包括聚-3羥基丁酸，簡稱PHB和聚-3羥基戊酸，簡稱PHV)等有機(jī)顆粒的形式儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)。聚磷的分解將引起細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽的積累,由于過多磷酸鹽不能全部用于生物體合成作用,所以部分磷酸鹽被相應(yīng)的 載體蛋白通過主動(dòng)擴(kuò)散方式排到胞外,使主體溶液中磷酸鹽濃度升高。第二步是在好氧條件下, 聚磷菌利用溶解氧作為電子受體, 以厭氧條件下貯存的 PHAs 作為電子供體, 通過氧化分解作用為積累聚磷、生長繁殖和合成糖原提供能量和碳源。此過程可以觀察到細(xì)胞內(nèi)PHA: 迅速減少,而聚磷顆粒迅速增加,即磷酸鹽由廢水向聚磷菌體內(nèi)轉(zhuǎn)移。一般來說,在細(xì)菌增殖過程中,好氧 環(huán)境下攝取的磷比厭

33、氧環(huán)境中所釋放的磷要多,廢水生物除磷正是利用了微生物這一過程達(dá)到除磷的目 的。三、實(shí)驗(yàn)步驟1活性污泥的準(zhǔn)備將完成好氧吸磷實(shí)驗(yàn)的污泥沉淀撇除上清液,補(bǔ)齊自來水后用于厭氧釋磷。2藥劑準(zhǔn)備按照擬定的碳源要求，稱取乙酸鈉。假設(shè)擬定配置混合液體積為 4L,吸磷時(shí)的PO43+-P濃度為20mg/L, C/P 比 為 20 , 那 么 所 需 的 COD 為 20mg/L*20=400mg/L , 乙 酸 鈉 稱 量 質(zhì) 量 計(jì) 算 公 式 為 ： 4OOmgCOD/L*6L*1gCOD/ 1OOOmgCOD /(O.58gCOD/g 乙酸鈉)=4.14g 乙酸鈉。3釋磷過程實(shí)驗(yàn)過程為： 將稱量好的乙酸鈉,

34、將其加入到 4L 完成吸磷的活性污泥混合液； 調(diào)整攪拌強(qiáng)度,以泥水充分混合為要求( 盡量降低攪拌強(qiáng)度,以避免溶解氧對釋磷的限制 )； 通過調(diào)整攪拌強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)泥水混合后，用2個(gè)5mL離心管采集第1次水樣各5mL并開始計(jì)時(shí)，之后 每間隔10分鐘用2個(gè)5mL離心管采集一次水樣，直到計(jì)時(shí)滿 40分鐘，共采集10個(gè)水樣； 計(jì)時(shí)滿 60 分鐘后停止攪拌，待污泥沉淀后，撇除上清液。4PO43+-P 濃度的測定(1) 水樣處理將實(shí)驗(yàn)過程中采集的 20 個(gè)水樣分兩次放置于離心機(jī)，在4000 轉(zhuǎn) 條件下，離心 5 分鐘。離心完成后，移取上清液 3mL 于 50mL 比色管。(2) 指標(biāo)測定將放置了水樣的比色管用蒸餾

35、水定容到 50mL 標(biāo)線，然后分別加入配置好的 1mL 的 1 0%抗壞血酸溶 液，混勻。 30s 后再加入 2.0mL 鉬酸鹽溶液，混勻。 (另取一根未加水樣的比色管，加注 50mL 蒸餾水，并 同步加入抗壞血酸和鉬酸鹽溶液，作為空白水樣，用于吸光度測定時(shí)調(diào)零。)每個(gè)比色管加注藥劑后，均需震蕩混勻。最后靜置顯色，顯色時(shí)間為 15分鐘。顯色完成后，在波長 700nm 處，用光程為 10mm 比色皿，以 空白水樣為參比調(diào)零 ，測量各水樣吸光 度A。(3) 指標(biāo)計(jì)算PO43+-P 濃度計(jì)算公式為：3+ PO43+-P = A*18/3 (mg/L)比硝化速率計(jì)算公式為：3+r = d PO43+-

36、P/( dt * MLSS )( kg-P/ kg-MLSS.d )四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品1 攪拌器；2離心機(jī)；3 8L 塑料容器；4. 1000ml燒杯、1000ml量筒、5ml離心管多個(gè)；51ml、 2ml、 5ml、 10ml 移液管各 1 支；6. 分光光度計(jì)；7. 乙酸鈉；8. 10抗壞血酸和鉬酸鹽溶液(配制參照水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版) )。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考題1 .釋磷過程有哪些影響因素？2. 根據(jù)釋磷曲線計(jì)算比釋磷速率。三、實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備1、曝氣池（圖 5-34） ：1套； 2、電子分析天平； 1臺(tái)。 3、烘箱： 1臺(tái)；4、馬福爐：1臺(tái)；5、量筒：100 mL , 1只；6

37、、三角燒瓶：250 mL , 1只;7、短柄漏斗：1只；8、稱量瓶：$ 40 X 70 mm , 1只；9、瓷坩堝：30 mL， 1只； 10、干燥器： 1臺(tái)。實(shí)驗(yàn)七曝氣充氧實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 測定曝氣設(shè)備（擴(kuò)散器）氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa值。2 加深理解曝氣充氧機(jī)理及影響因素。3 了解掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能的測定方法，計(jì)算其充氧能力Qs值。二、基本概念和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容同時(shí)曝氣是活性污泥系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的作用是向池內(nèi)充氧，保證微生物生化作用所需之氧，保持池內(nèi)微生物、有機(jī)物、溶解氧，即泥、水、氣三者的充分混合，為微生物降解創(chuàng)造有利條件。因此了 解掌握曝氣設(shè)備充氧性能，不同污水充氧修正系數(shù)a、B值及其測定方法，不僅對工程設(shè)計(jì)人員、而且對污水處理廠（站）運(yùn)行管理人員也至關(guān)重要。此外，二級生物處理廠中，曝氣充氧電耗占全廠動(dòng)力消耗的 60%70%，因而高效節(jié)能型曝氣設(shè)備的研制是當(dāng)前污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域面臨的一個(gè)重要課題。本實(shí)驗(yàn) 的曝氣充氧裝置如圖 7-1所示。圖7-1曝氣充氧裝置示意圖曝氣是人為通過一些設(shè)備