水处理工程实验讲义.ppt

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1、水处理工程实验讲义,实验一 五日生化需氧量测定,一、实验目的,掌握生活污水或工业废水五日生化需氧量的测定。,生化需氧量是指在好氧条件下，微生物分解水中的有机物的生物化学过程中所消耗溶解氧的量。此生化全过程进行的时间很长，如在20下培养，完成此过程需100多天。目前国内外都采用20培养五天作为检验指标，称为五日生化需氧量(BOD5)。分别测定样品培养前后的溶解氧，二者之差即为BOD5值，以氧的mg/L表示。,二、实验原理,水样用稀释水稀释，确定合适的倍数非常重要。稀释倍数太大或太小，则五天培养后剩余的溶解氧太多或太少，甚至为零，都不能得到可靠的结果。稀释的程度应使五天培养中所消耗的溶解氧大于2m

2、g/L,而剩余溶解氧在1mg/L以上。在此前提条件下，稀释倍数可以估算，也可以依据经验值法来确定。对于不含或少含微生物的废水，在测定BOD5时应进行接种。,三、实验仪器,恒温培养箱(20l)，520升细口玻璃瓶，1000mL量筒，BOD培养瓶，曝气装置，虹吸管，玻璃搅拌棒，各规格的(胖肚、刻度)移液管等。,四、实验试剂,测定溶解氧所需的试剂，氯化钙溶液，三氯化铁溶液，硫酸镁溶液，磷酸盐缓冲溶液，葡萄糖谷氨酸标准溶液，稀释水，接种液，接种稀释水等。,稀释水的配制：使蒸馏水的溶解氧为20时的饱和溶解氧，在这含有饱和溶解氧蒸馏水中，每l000mL加入上述四种溶液各1mL。水样预处理：测定污水的COD

3、Mn值或CODCr值。调节水样pH值至中性。在测定前水样若pH值过高或过低、含有少量游离氯、含过饱和溶解氧及有毒物质等均需预处理后再进行测定。,五、实验过程及实验步骤,3.不经稀释水样的测定：溶解氧含量高、有机物含量较少的地面水，可以不经稀释，直接用虹吸管将混合均匀的水样虹吸入两个溶解氧瓶中(在虹吸过程中不能损失或带入溶解氧)，水样注满溶解氧瓶并溢出少许，加塞。其中一瓶立刻测定溶解氧，另一瓶加满水封后，放入培养箱，在201培养5天，培养过程中注意添加水封，从开始放入培养箱算起，经过五昼夜后，取出测定剩余的溶解氧。,4.经稀释水样的测定：（1）确定稀释比：根据测得的COD值计算出稀释倍数，一般同

4、时做34种稀释倍数。（2）即用虹吸先把一些稀释水引入1000mL的量筒中(约所需体积的1/3)，再用移液管吸取所需水样的体积，加入量筒中。（3）用稀释水稀释到所需的体积（注意：本次实验所稀释的总体积为700mL），小心摇匀，将此配好的水样用虹吸法引入带编号的2个培养瓶中，至完全充满，盖好盖子，水封。此为第一种稀释倍数的培养液(在整个操作过程应避免产生气泡)。其余的几种稀释倍数培养液，亦按上法操作。同一稀释配制两瓶。,5.葡萄搪谷氨酸标准溶液的测定：配制稀释比为2的葡萄糖谷氨酸标准溶液的稀释水样。按经稀释水样的测定步骤进行（用接种稀释水进行稀释）。6.用培养瓶装两瓶稀释水作为空白培养。7.检查瓶

5、子的编号，每一种稀释倍数中取一瓶及一瓶空白液测当天溶解氧，其余各瓶水封后送入20培养箱中培养5d。8.从开始培养起，经过5个整昼夜后，取出测定溶解氧。,表 BOD5与试验稀释比,六、实验结果分析及思考题,式中，c1一稀释试样培养前的溶解氧，mgL;c2一稀释试样培养五天后的溶解氧，mg/L；B1一稀释水(或接种稀释水)培养前的溶解氧，mg/L；B2一稀释水(或接种稀释水)培养五天后的溶解氧，mgL;f稀释水用量在稀释试样中所占的百分数，以小数表示；P一水样用量在稀释试样中所占的百分数，以小数表示。,1.计算公式,2.数据记录,3.实验结果分析,4.思考题,七、实验注意事项,在配稀释水时应用含2

6、0时的饱和氧浓度的蒸馏水进行配制，同时也需注意营养盐及菌种。配制培养液时，在混匀搅拌的同时赶走空气泡，并用虹吸管进行装瓶。控制好培养温度和时间。在测定溶解氧时，也应注意相关的事项。,实验二 活性污泥形态及生物相的观察,一、实验目的,1 通过显微镜直接观察活性污泥菌胶团和原生动物，掌握用形态学的方法来判别菌胶团的形态、结构，并据此判别污泥的性状。2 掌握识别原生动物的种属以及用原生动物来间接评定活性污泥质量和污水处理效果的方法。,二、实验原理,在活性污泥法中起主要作用的是由各种微生物组成的混合群体菌胶团。细菌是菌胶团主体。活性污泥的净化能力和菌胶团的组成和结构密切相关，而水温、pH值、溶解氧浓度

7、、营养物等环境因素也对微生物的新陈代谢有着重要的影响。活性污泥菌胶团的微生物中除细菌外，还有真菌、原生动物和后生动物等多种微生物群体。当运行条件和环境因素发生变化时，原生动物种类和形态亦随之发生变化。,若游泳型或固着型的纤毛虫类(如循纤虫、盖纤虫、钟虫等)大量出现时，说明处理系统运行正常。因此，原生动物在某种意义上可以用来指示活性污泥系统的运行状况和处理效果。原生动物通过一般的光学显微镜就可以观察。通过观察菌胶团的形状、颜色、密度以及是否有丝状菌存在，还可以判断有无污泥膨胀的倾向等。因此，用显微镜观察菌胶团是监测处理系统运行的一项重要手段。本实验就是通过测定曝气池中的溶解氧浓度、pH值、温度，

8、通过观察菌胶团的特征考察不同条件下活性污泥形态及生物相的变化。,三、实验仪器,1 有条件情况下，本实验应尽量在活性污泥法污水处理系统厂进行。若无条件，必须在实验室进行时，应建立相应的活性污泥系统，包括曝气池、沉淀池、曝气系统、污泥回流系统和进出水系统。2 普通光学显微镜、温度自动控制仪、载玻片、盖玻片等。3 酸度计。4 溶解氧测定仪。,四、实验试剂,活性污泥,五、实验过程及实验步骤,1 首先确认活性污泥处理系统的运行状况，测定和记录活性污泥系统的相关参数，如溶解氧、温度、pH值等。2 调试显微镜。3 从曝气池中取少许混合液，沉淀后取一滴加到干净的载玻片的中央，盖上盖玻片，加盖玻片时应使其中央接

9、触到水滴后才放下，以避免在片内形成气泡，影响观察。,4 把载玻片放在显微镜的载物台上，将标本放到圆孔的正中央，转动调节器，对准焦距，进行观察。5 观察生物相全貌，注意污泥絮粒的大小、结构的松紧程度、菌胶团和丝状菌比例及生长情况，并加以记录和必要描述，观察微型动物种类、活动状况。进一步观察微型动物的结构特征。如纤毛虫的运动情况、菌胶团细菌的胶原薄厚及色泽、丝状菌菌丝的生长情况等，画出所见原生动物和菌胶团等微生物形态草图。,六、实验结果分析及思考题,测定活性污泥系统的溶解氧、pH值、温度，并记录。记录观察所取污泥的形状、结构、有无丝状菌、原生动物的情况。分析环境因素对污泥形态及生物相的影响。,1.

10、实验数据及结果分析,2.思考题,观测曝气池中的环境因素和生物相有何意义?丝状菌的大量繁殖对活性污泥处理系统有何危害?,七、实验注意事项,1 注意观察活性污泥的颜色、气味、浊度等。2 活性污泥取样时应搅拌均匀。3 注意显微镜的正确使用。,实验三 污泥沉降比(SV)和污泥体积指数(SVI)的测定,一、实验目的,掌握表征活性污泥沉淀性能的指标沉降比和污泥体积指数的测定和计算方法。明确沉降比、污泥体积指数和污泥浓度三者之间的关系，以及它们对活性污泥法处理系统的设计和运行控制的重要意义。加深对活性污泥的絮凝及沉淀特点和规律的认识。,二、实验原理,二次沉淀池是活性污泥系统的重要组成部分。二次沉淀池的运行状

11、态，直接影响处理系统的出水质量和回流污泥的浓度。影响二次沉淀池沉淀效果的主要因素是混合液（活性污泥）的沉降情况。活性污泥的沉降性能用污泥沉降比和污泥指数来表示。污泥沉降比（Sludge Volume，SV）为曝气池出水的混合液在100mL的量筒中静置沉淀30min后，沉淀后的污泥体积和混合液的体积（100mL）之比值（）。,污泥体积指数（SVI），即曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的容积（以mL计）。即：,污泥沉降比是评价活性污泥的重要指标之一，在一定程度上反映了活性污泥的沉降性能，而且测定方法简单、快速、直观。当污泥浓度变化不大时，用污泥沉降比可快速反映出活性污泥的沉降性

12、能以及污泥膨胀等异常情况。当处理系统水质、水量发生变化或受到有毒物质的冲击影响或环境因素发生变化时，曝气池中的混合液浓度或污泥指数都可能发生较大的变化，单纯地用污泥沉降比作为沉降性能的评价指标则很不充分，因为污泥沉降比中并不包括污泥浓度的因素。这时，常采用污泥体积指数（SVI）来判定系统的运行情况。,简单地说，污泥体积指数是经30min沉淀后的污泥密度的倒数，因此它能客观地评价活性污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及时地反映出是否有污泥膨胀的倾向或已经发生污泥膨胀。SVI越低，沉降性能越好。对城市污水，一般认为 SVI300 污泥膨胀,正常情况下，城市污水SVI值在100150之间。此外，SVI

13、大小还与水质有关，当工业废水中溶解性有机物含量高时，正常的SVI值偏高；而当无机物含量高时，正常的SVI值可能偏低。影响SVI值的因素还有温度、污泥负荷等。从微生物组成方面看，活性污泥中固着型纤毛类原生动物（如钟虫、盖纤虫等）和菌胶团细菌占优势时，吸附氧化能力较强，出水有机物浓度较低，污泥比较容易凝聚，相应的SVI值也较低。,三、实验仪器,SV及SVI测定装置。活性污泥法处理系统。过滤器、烘箱、马弗炉、天平、称量瓶等。虹吸管、吸球等提取污泥的器具。100ml量筒、定时器(秒表)等。,四、实验试剂,活性污泥,五、实验过程及实验步骤,将虹吸管吸入口放入曝气池的出口处，用吸球将曝气池的混合液吸出并形

14、成虹吸。通过虹吸管将混合液置于100ml量筒中，至100ml刻度处。并从此时开始计算沉淀时间。将装有污泥的100ml量筒静置，观察活性污泥絮凝和沉淀的过程和特点，在第30min时记录污泥界面以下的污泥容积。将经30min沉淀的污泥和上清液一同倒人过滤器中，测定其污泥干重。计算测定的污泥浓度。,1.实验结果分析,根据测定污泥沉降比（SV%）和污泥浓度（MLSS），计算污泥指数（SVI）。通过所得到的污泥沉降比和污泥指数，评价该活性污泥法处理系统中活性污泥的沉降性能，是否有污泥膨胀的倾向或已经发生膨胀，并分析其原因。,六、实验结果分析及思考题,2.思考题,1.污泥沉降比和污泥体积指数二者有什么区别

15、和联系？2.活性污泥的絮凝沉淀有什么特点和规律？3.当曝气池中MLSS一定时，如发现SVI大于200，应采取什么措施？为什么？4.对于城市污水来说，SVI大于200或小于50各说明什么问题？,七、实验注意事项,称量瓶在恒重和灼烧时应将盖子打开,称重时应盖好盖子。干燥器的盖子在打开和关上时应用手推或拉,勿往上拎。3.过滤和沉降污泥的浓度应一致。4.电子天平称重时要随时关门,称重物要轻拿轻放。5.活性污泥取样时应搅拌均匀。,实验四 完全混合式活性污泥法处理系统的观测和控制运行,一、实验目的,1通过观察完全混合型活性污泥法处理系统的运行，加深对该处理系统的特点和运行规律的认识；2通过对模型实验系统的

16、调试和控制，初步培养进行小型模拟实验的基本技能；3熟悉和了解活性污泥法处理系统的控制方法，进一步理解污泥负荷、污泥龄、溶解氧浓度等控制参数及在实际运行中的作用和意义。,二、实验原理,活性污泥法是污水处理的最主要的方法之一。从国内外的污水处理现状来看，95以上的城市污水和几乎所有的有机工业废水都采用活性污泥法来处理。因此，了解和掌握活性污泥处理系统的特点和运行规律以及实验方法是很重要的。本实验用完全混合式活性污泥法模型，对于特定的处理系统在定的环境条件下，运行的控制因素有污泥负荷、污水停留时间、曝气池中溶解氧浓度(可用气水比来控制)污泥排放量等等。这些参数也是设计污水处理厂的重要参考资料。,三、

17、实验仪器,1活性污泥处理小型设备。2供气系统；空压机、贮气罐、减压阀，转子流量计、输送管路。3配水系统：集水池、酸水箱、小型泵、酸水管、排水管。4温度控制仪、加热器。5溶解氧测定仪。6测定分折所需用的药品及仪器。,四、实验试剂,活性污泥,五、实验过程及实验步骤,1活性污泥的培养利驯化，采用中南民族大学工商学院污水处理站污泥接种，然后采用连续培养驯化。2每套试验装置的污泥浓度或进水流量可以控制在不同的范围。3认真观察曝气池中气水混合，二沉池中的絮凝沉淀以及污泥从二沉池向曝气池回流等情况。,4若曝气池中的气水液混合不充分，可通过流量计加大曝气量；若二沉池中的沉淀状态不佳，可以通过调节回流污泥的挡板

18、，减小回流污泥量。若回流污泥不畅，则可提高挡板来增大回流缝的高度。5进行如下项目的测定并记录。进水流量：可用容积法计量；进出水的COD(或BOD)值，出水的悬浮物(SS)浓度；曝气池的混合液浓度；曝气池内的溶解氧浓度。每日排放的污泥浓度和污泥流量。,六、实验结果分析及思考题,1.实验结果分析,2.思考题,1）通过本实验系统的观测和控制，阐述完全混合式活性污泥法的优缺点。2）控制曝气池中的溶解氧浓度对处理系统的运行有何影响?3）控制BOD5污泥负荷对处理系统的运行有何影响?,七、实验注意事项,1由于实验模型设备规模小，须准确地测定流量、容积等数据，以免引起较大的误差。2防止进水管路和空气管路的堵

19、塞，注意调节回流污泥挡板，时刻保证污泥回流畅通。3排放的污泥量可用容积法测定，其浓度则要在排放完毕后，搅拌均匀再测定。4正确使用和掌握溶解氧测定仪和其它仪器。,实验五 污泥比阻的测定,一、实验目的,（1）通过实验进一步理解比阻的概念，掌握污泥比阻的测定方法。（2）通过比阻测定评价污泥脱水性能。（3）了解化学调理对污泥脱水性能的影响。（4）掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂。掌握确定污泥脱水的泥凝剂浓度和最佳投加量。,二、实验原理,污泥脱水是将含水率降低到85%以下的操作。污泥经脱水后具有固体特性（成块或饼状），便于运输和最终处理。常用的脱水方法有真空过滤、压滤、离心等。污泥机械脱水是以过滤介质两面的

20、压差作为推动力，达到泥水分离和污泥浓缩的目的。影响污泥脱水的因素有很多，主要有：污泥浓度（或含水率）；污泥种类及性质；污泥预处理方法；压力差；过滤介质种类、性质。,污泥比阻r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。即单位过滤面积上滤饼单位干重所具有的阻力。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。投加混凝剂可以改善污泥的脱水性能，使污泥的比阻减小。本实验主要考察混凝剂投加前后污泥过滤性能的改变。,在定压下过滤，tV与V成直线关系,b的求法。以抽滤实验为基础，在定压下（真空

21、度保持不变）通过测定一系列的tV数据，用图解法求斜率（见右图）。即测定不通过滤时间t时的滤液量V，以滤液量V为横坐标，以t/V为纵坐标，所得直线的斜率为b。,根据所设定义式中 Q0污泥量，mL；Qy滤液量，mL；Cb滤饼固体浓度，g/mL。上述求值的方法，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，故改用测滤饼含水率的方法。求值。,的求法,三、实验仪器,(2)秒表；滤纸。(3)烘箱。(4)布氏漏斗。,(1)实验装置如图6-1。,图6-1 比阻实验装置图1真空泵；2吸滤瓶；3真空度调节阀；4真空表；5布式漏斗；6吸滤垫；7计量管,四、实验试剂,FeCl3、A12(

22、SO4)3等,五、实验过程及实验步骤,(1)测定污泥的含水率，求出其固定浓度C0。(2)配制FeCl3(10g/L)和A12(SO4)3(10g/L)混凝剂或聚丙烯酰胺（0.3%）絮凝剂。(3)用FeCl3混凝剂调节污泥(每组加一种混凝剂)，加量分别为干污泥质量的0(不加混凝剂)，2，4，6，8，10。(4)在布氏漏斗上(直径6580mm)放置滤纸，用水润湿，贴紧周底。,(5)开动真空泵，调节真空压力，大约比实验压力小1/3实验时真空压力采用266mmHg（35.46kPa）或532mmHg（70.93kPa）关掉真空泵。(6)加入l00mL需实验的污泥于布氏漏斗中，开动真空泵，调节真空压力至

23、实验压力；达到此压力后，开始启动秒表，并记下开动时计量管内的滤液V0。(7)每隔一定时间(开始过滤时可每隔10 s或15s，滤速减慢后可隔30 s或60s)记下计量管内相应的滤液量。(8)一直过滤至真空破坏，如真空长时间不破坏，则过滤20min后即可停止。,(9)关闭阀门取下滤饼放人称量瓶内称量。(10)称量后的滤饼干105的烘箱内烘干称量。(11)计算出滤饼的含水率，求出单位体积滤液的固体量。(12)量取加A12(SO4)3混凝剂的污泥(每组的加量与FeCl3量相同)及不加混凝剂的污泥，按实验步骤(2)(11)分别进行实验。(13)量取加聚丙烯酰胺（0.3%）絮凝剂的污泥(每组的加量分别为干

24、污泥质量的0，0.1，0.2，0.5)及不加混凝剂的污泥，按实验步骤(2)(11)分别进行实验。,六、实验结果分析及思考题,1.计算公式,式中 Cil00g污泥中的干污泥量；Cf100g滤饼中的干污泥量。,2.数据记录,(1)测定并记录实验基本参数，记录格式如下。实验日期：年 月 日原污泥的含水率及固体浓度C0：含水率（%）；固体浓度C0（mg/L）。实验真空度/mmHg：。不加混凝剂的滤饼的含水率（%）：。加混凝剂滤饼的含水率（%）：。(2)将布氏漏斗实验所得数据按表6-1记录并计算。,表6-1 布氏测斗实验所得数据,3.实验结果分析,(1)以tV为纵坐标，V为横坐标作图，求b。(2)根据原

25、污泥的含水率及滤饼的含水率求出。(3)列表计算比阻值(表6-2比阻值计算表)。(4)以比阻为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标，作图求出最佳投加量。,表6-2 比阻值计算表,tan=,4.思考题,（1）判断生污泥、消化污泥脱水性能好坏，分析其原因。（2）污泥比阻的定义？测定污泥比阻在工程上有何实际意义。（3）测定污泥比阻应注意的问题？,七、实验注意事项,(1)检查计量管与布氏漏斗之间是否漏气。(2)滤纸称量烘干，放到布氏漏斗内，要先用蒸馏水湿润，而后再用真空泵抽吸一下，滤纸要贴紧不能漏气。(3)污泥倒入布氏漏斗内时，有部分滤液流入计量筒，所以正常开始实验后记录量筒内滤液体积。(4)污泥中加混凝剂后应

26、充分混合。(5)在整个过滤过程中，真空度确定后始终保持一致。,实验六 间歇式活性污泥法综合实验,一、实验目的,（1）通过实验了解SBR系统的特点，主要组成部分和内部构造。（2）掌握SBR工艺各工序的运行操作要点，加深对SBR法工艺及运行过程的认识。（3）通过污泥性能指标的测定和生物相的观察，加深对活性污泥系统的了解。（4）就某种污水进行动态试验，以确定工艺参数和处理水的水质。,二、实验原理,间歇式活性污泥法，又称序批式活性污泥法（简称SBR）是一种不同于传统的连续活性污泥法的活性污泥处理工艺。SBR工艺也是通过活性污泥的絮凝、吸附、沉淀等过程来实现有机物的去除；所不同的只是其运行方式。SBR系

27、统包含预处理池、一个或几个反应池及污泥处理设施。反应池兼有调节池和沉淀池的功能。,SBR工作过程通常包括5个阶段：进水阶段（加入基质）；反应阶段（基质降解）；沉淀阶段（泥水分离）；排放阶段（排上清液）；闲置阶段（恢复活性）。这5个阶段都是在曝气池内完成，从第一次进水开始到第二次进水开始称为一个工作周期。每一个工作周期中的各阶段的运行时间、运行状态可根据污水性质、排放规律和出水要求等进行调整。对各个阶段采用一些特殊的手段，又可以达到脱氮、除磷，抑制污泥膨胀等目的。,三、实验仪器,1 SBR法实验装置及计算机控制系统一套。2 水泵。3 水箱。4 空气压缩机。5 电子显微镜。6 DO仪。7 COD测

28、定仪或测定装置。,四、实验试剂,COD相关试剂。,五、实验过程及实验步骤,1 活性污泥的培养和驯化（1）取已建污水活性污泥或带菌土壤为菌种，在SBR反应器内以生活污水为营养培养活性污泥。（2）污泥培养初期，每天闷曝22h，静置2h，排除1/3废水，再加入新鲜废水。（3）培养数天后如发现污泥呈黄褐色，絮凝和沉淀性能良好，上清液清澈透明，泥水界面清晰，镜检菌胶团密实，生物相丰富，说明污泥已培养成功。,2 打开计算机并设置各阶段控制时间（填入表1中），启动控制程序。3 水泵将原水送入反应器，达到设定水位后停泵（由水位继电器控制）。4 打开气阀开始曝气，达到设定的时间后停止曝气，关闭气阀。5 反应器内

29、的混合液开始静沉，达到设定的静沉时间后，阀1打开滗水器开始工作，关闭阀1打开阀2，排出反应器内的上清液。,6 滗水器停止工作，反应器处于闲置状态。7 准备开始进行写一个工作周期。8 取曝气阶段内活性污泥进行生物相的观察。,六、实验结果分析及思考题,1.计算公式,计算在给定条件下SBR法的有机物去除率,式中：Sa进水中有机物浓度，mg/L；Se出水中有机物浓度，mg/L；,2.数据记录,SBR法实验记录,3.实验结果分析,(1)计算在给定条件下SBR法的有机物去除率(2)生物相的描述包括污泥的颜色、生物相是否丰富、菌胶团是否致密、边界是否明显和典型的微生物。,4.思考题,1 简述SBR法与传统的活性污泥法的异同？2 SBR法工艺上的特点及滗水器的作用。3 如果对脱氮除磷有要求，应怎样调整各阶段的控制时间？,七、实验注意事项,1.在清水和污水中测定是的实验条对应完全一致；2.测定完后将桶内污水倒掉并冲洗干净；3.实验结束后将桌上仪器设备恢复原样，并做好清洁工作。,