水質(zhì)工程學實驗報告(DOC)

1、實驗一曝氣充氧實驗一、 實驗目的(1) 掌握氧轉(zhuǎn)移機理及影響因素。(2) 學會圖解法求曝氣設備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa方法。(3) 了解掌握曝氣設備清水充氧性能的測定方法。二、 實驗原理活性污泥處理過程中氧氣設備的作用是使氧氣、活性污泥、營養(yǎng)物三者充分 混合，使污泥處于懸浮狀態(tài)，促使氧氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相，從液相轉(zhuǎn)移到活性污 泥上，保證微生物有足夠的氧進行物質(zhì)代謝。由于氧的供給是保證生化處理過程 正常進行的主要因素，因此工程設計人員通常通過實驗來評價曝氣設備的供氧能 力。一dc根據(jù)氧轉(zhuǎn)移基本方程二a(CsC)積分整理后，所得到的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)表dt達式為2.303Cs一Coln。tCs Ct式中：KL

2、a總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1；t 曝氣時間，h;CS-飽和溶解氧濃度 mg/L;C0-曝氣筒內(nèi)初始溶解氧濃度 mg/L，本實驗中 t=0 時，co=0 ；Ctt 時刻曝氣筒內(nèi)溶解氧濃度 mg/L ；整理得In心t，以In 79為縱坐標，t 為橫坐標繪制直線，通cs G2.303cs q過圖解法求得直線斜率可以確定 KLa值。本實驗采用間歇非穩(wěn)態(tài)法， 即實驗過程中不進水也不出水的清水實驗對充氧 性能進行測定。、實驗設備與儀器La環(huán)境1101肖竹天11233022(1) 溶解氧側(cè)定儀。(2) 空氣壓縮機。(3) 曝氣筒，內(nèi)徑 18.5cm,有效水深為 2.2m。(4) 攪拌器。(5) 秒表。(6) 分析天

3、平。四、實驗用試劑(1) 脫氧劑：無水亞硫酸鈉。(2) 催化劑：氧化鉆(0.1mg/L)。五、實驗操作步驟(1) 向曝氣筒中注入清水至 2.2m，取水樣測得水中溶解氧值 5.66mg/L，并 根據(jù)溶解氧濃度公式確定水中溶解氧量：218.523V d H ()2.2 =0.0591m =59.1L44100G二C *V =5.66 59.1 =334.506mg(2) 計算脫氧劑無水硫酸鈉用量其反應式為INaSO, + O.5INa.SO,由方程式得 一0232 1，即亞硫酸鈉的用量可以由下式計算2Na2SO42528g =(1.11.5)G 8，其中(1.11.5)為安全系數(shù)，通常取 1.5,

4、則g =1.5G 8 =1.5 334.506 8 = 4014.072mg = 4.014g(3)計算催化劑用量。 所用催化劑濃度為0.1mg/L,則加入催化劑量為0.1 59.1=5.91mg。(4)將所得的脫氧劑與催化劑加入曝氣筒內(nèi)充分混合后，反應10min 左右 測DO 值。環(huán)境1101肖竹天11233022(5)當水樣脫氧至零后，開始正常曝氣，計時每隔1、2、3 等分鐘取樣一 次，在現(xiàn)場測定 DO 值，直至水中溶解氧值不再增長，飽和溶解氧為 12.62mg/L(6) 記錄數(shù)據(jù)。環(huán)境1101肖竹天11233022六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理根據(jù)公式計算不同時刻InCC的值，并將計算數(shù)據(jù)填入下

5、表，以In為CsCtCs Ct縱坐標，t 為橫坐標繪制直線，通過圖解計算斜率方法，求出KLa值。曝氣充氧實驗計算數(shù)據(jù)t/mina(mg/L)lnCs一C0Cs- G10.430.03529.361.3542.511.562.477312.223.4523.512.434.196412.494.576512.545.061612.484.501曝氣充氧實驗所得關系圖環(huán)境1101肖竹天11233022則由圖可以看出，KLa=0.676,KLa=1.57h-1。2.303七、思考題1. 簡述曝氣在活性污泥生物處理法中的作用。答：曝氣的作用主要有：1)充氧。活性污泥法是利用好氧活性污泥處理污水的一種生

6、物處理方法，其原理就是利用微生物在好氧條件下的氧化分解和代謝去除水中有機污染物。所以，充氧很重要。2)攪拌混勻作用。曝氣可以使活性污泥分布均勻，從而使去除率更高。2. 簡述曝氣充氧原理及影響氧轉(zhuǎn)移因素。答：曝氣充氧是指人為通過一些設備，強制加速向水體中傳遞氧氣，使空氣中的 氧氣、活性污泥和污染物三者 充分混合，使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，促使氧氣 從水相移到液相，從液相轉(zhuǎn)移到活性污泥上，保證微生物有足夠的氧進行物質(zhì)代 謝。影響因素有曝氣水水質(zhì)，曝氣水水溫，氧分壓，氣液間接觸面積和時間，水 的紊流程度等。3. 分析曝氣的種類和各自特點。答：曝氣方法主要有三種，即鼓風曝氣、機械曝氣、鼓風機械曝氣。鼓風

7、曝氣是在鼓風機的作用下，經(jīng)過空氣擴散，在水中形成不同尺寸的氣泡。氣 泡經(jīng)上升和隨水流動，最后在液面處破裂，在這一過程中產(chǎn)生氧向混合液中轉(zhuǎn)移 的作用。機械曝氣采用機械裝置在驅(qū)動力作用下使混合液充分攪動，促進氧的轉(zhuǎn)移。 鼓風機械曝氣是以上兩者的結(jié)合。4. 氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa 的意義是什么？答：表征曝氣池中溶解氧濃度從起始提高到飽和所需要的時間。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)表達式為2.303 Cs- cIn0tCs- Ctot (min)T-關系圖線性 （關系圖5 4 3 2(訂/(CP會三一1 OLa環(huán)境1101肖竹天112330225.鼓風曝氣設備與機械曝氣設備充氧性能指標有何不同？答：(1)動力效率 Ep：

8、即每消耗 1kwh 電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量， 單位是 kgO2 / (kW-h)。(2)氧的利用率EA通過鼓風曝氣轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量， 占總供氧量的百 分比(%)。(3)氧的轉(zhuǎn)移效率 EL：也稱充氧能力，通過機械曝氣裝置，在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn) 移到混合液中的氧量，單位是 kg/h0通常用動力效率和氧的利用率兩項指標評判鼓風曝氣設備的性能，而用動力效率和氧的轉(zhuǎn)移效率兩項指標評判機械曝氣設備的性能。最基本的差異如下：1)鼓風曝氣設備；布氣均勻、氧轉(zhuǎn)移率高、能耗低、攪拌效果略差些。2)機械曝氣設備；布氣不勻、氧轉(zhuǎn)移率低、能耗大、攪拌效果好一些。實驗二污泥吸附性能的測定一、實驗目的(1) 通過實驗加深對

9、活性污泥活性的理解。(2) 學會對污泥吸附性能的實驗測定及計算方法。二、實驗原理活性污泥是活性污泥法污水處理系統(tǒng)中的主體作用物質(zhì)， 活性污泥的性能優(yōu) 劣，對活性污泥處理系統(tǒng)的凈化效果起著決定性的影響，所以，只有活性污泥反應器一一曝氣池中的活性污泥具有很高的活性才能有效地降解水中的有機污染 物，達到凈化水體的目的。通常，活性好的活性污泥從外觀上看呈黃褐色絮絨顆 粒狀，因此，它又被稱為 生物絮凝體”。它主要是由棲息在活性污泥上的大量微 生物聚集而成。通常來講，性能優(yōu)良的活性污泥應該具有很強的吸附性能和凝聚 沉降性能。由于活性污泥具有很大表面積，當活性強的活性污泥(通?；钚晕勰嗌系奈?生物處于內(nèi)源呼

10、吸器)與污水接觸時，就會在較短時間內(nèi)，將污水中呈懸浮和膠 體狀的有機污染物凝聚吸附在自身表面，從而使有機物得到去除，即所謂的初期吸附去除”。在此階段 COD 含量會急劇下降，但接下來 COD 含量略有升高， 這是因為吸附在活性污泥表面的部分非溶解性小分子重新回到污水中造成的。此時，活性污泥微生物進入營養(yǎng)過剩的 壯齡”階段，因而微生物處于分散狀態(tài)，這 也進一步促使 COD 值上升，而隨著活性污泥凈化反應的不斷進行，有機物不斷 被降解，COD 值又緩慢下降。整個過程可由圖 1 表示。環(huán)境1101肖竹天11233022治療污泥吸附曲踐環(huán)境1101肖竹天11233022圖 1 活性污泥吸附曲線三、實驗

11、儀器及設備秒表、量筒（100ml）、錐形瓶、磁力攪拌器、溶氧儀、污泥離心濃縮機四、實驗用試劑50g/L 的葡萄糖溶液，濃縮污泥、蒸餾水五、實驗步驟（1）將活性污泥濃縮脫水后去除上清液。（2）取 80ml 污泥于錐形瓶中，再加入 200ml 葡萄糖溶液。（3）將溶氧儀探頭放進錐形瓶內(nèi)，保持探頭與錐形瓶的接口處密封，記下 0min 時的溶解氧讀數(shù)。（4）打開磁力攪拌器攪拌混合液，每隔 0.5min 讀一次數(shù)，記錄下溶解氧的 變化。（5）同時做對照實驗，取 280ml 蒸餾水重復上述操作，并記錄數(shù)據(jù)。實驗 數(shù)據(jù)見下表。（6）繪制吸附曲線見下圖-系列1系列2t/min圖1活性污泥吸附曲線Igm氧解溶O

12、D環(huán)境1101肖竹天11233022時間 t/min污泥吸附清水DO mg/lDOmg/l0.510.776.601.010.376.381.510.136.312.09.926.292.59.736.343.09.616.393.59.436.304.09.216.274.58.956.265.08.716.265.58.536.316.08.316.286.58.146.227.07.926.167.57.726.258.07.486.228.57.276.229.07.076.209.56.926.2210.06.746.2010.56.546.2011.06.206.3011.55.8

13、36.3912.05.516.3912.55.236.2513.04.986.2113.54.796.27環(huán)境1101肖竹天1123302214.04.576.3614.54.346.3215.04.116.1815.53.926.3016.03.706.1716.53.516.2217.03.296.2017.53.096.1818.02.866.1818.52.636.1819.02.466.2019.52.316.1920.02.206.1820.52.106.2021.02.066.2121.52.046.2222.01.976.2222.51.896.2323.01.826.2323

14、.52.066.2324.02.196.2524.52.086.2525.02.016.2625.52.026.2626.01.876.2626.51.606.2727.01.526.2727.51.516.2728.01.406.28環(huán)境1101肖竹天1123302228.51.346.2929.01.296.2929.51.266.2830.01.236.28實驗三 污泥沉降性能的測定一、實驗目的(1) 掌握污泥吸附性能、污泥沉降比、污泥指數(shù)的測定及計算方法。(2) 加深對活性污泥的沉淀特點和規(guī)律的認識。二、實驗原理活性污泥是活性污泥法污水處理系統(tǒng)中的主體作用物質(zhì)，活性污泥性能的優(yōu) 劣，對

15、活性污泥處理系統(tǒng)的凈化效果起著決定性的影響，所以，只有活性污泥反應器一曝氣池中的活性污泥具有很高的活性才能有效地降解水中有機污染物，達到凈化水體的預定目標。通常，活性好的活性污泥從外觀上呈黃褐色絮絨顆粒狀， 因此，它又通常被稱作 生物絮凝體”它主要是由棲息在活性污泥上大量的微生 物聚集而成。通常來講，性能優(yōu)良的活性污泥應該具有很強的吸附性能和凝聚沉 淀性能。在工程上人們也常通過測定污泥吸附或沉淀性能來判斷污泥活性。一般應用以下兩個指標來評價活性污泥的沉降性能：1污泥沉降比(Settling Velocity)，簡稱為 SV 污泥沉降比又稱為 30min 沉降 率。它是指混合液在量筒中靜置 30

16、min 后所形成的沉淀污泥的容積 V 占原混合 液容積 Vo的百分率，以百分數(shù)表示，即 SV=1OOV/Vo( %)污泥沉降比不僅在一 定程度上反映了活性污泥的沉降性能，還能夠反映曝氣池運行過程中的活性污泥 量，可用以控制、調(diào)節(jié)剩余污泥的排放量，還能通過它及時發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異常 現(xiàn)象，它是評價污泥數(shù)量和質(zhì)量的重要參數(shù)。2污泥指數(shù)(Sludge Volume Index)，簡稱為 SVI 污泥指數(shù)也稱為污泥容積 指數(shù)。它是指曝氣池出口處的混合液，在經(jīng)過 30min 凈沉后，每克干污泥所形成 的沉淀污泥所占有容積，單位為 ml/g，通常習慣把單位省去。SVI 值可通過下式 計算，即環(huán)境1101肖竹

17、天11233022 M混合fe0min靜沉形成活性污泥容積說)5VxlO山昆合液中懸浮固體干重&TMLSS :污泥干重，g/l 污泥指數(shù)表示的是經(jīng) 30min 靜沉后污泥濃度的倒數(shù)， 因此它能客觀的評價活性污泥的松散程度和沉淀、凝聚的性能，及時地反映出污 泥是否有膨脹的傾向或已經(jīng)發(fā)生污泥膨脹。SVI 越低，沉降性能越好。對城市污水，一般認為 SVIV100 沉降性能好，100vSVIV200 沉降性能一般，200300 污泥膨脹。正常情況下，城市污水在 100-150 間。三、實驗設備及儀器(1) 實驗用模型(2) 烘箱(1 臺)(3) 秒表、量筒(100ml)、濾紙、漏斗、三角瓶、移

18、液管、稱量瓶、干燥器(4) 測懸浮物儀器(5) 可選用污泥離心濃縮機四、實驗用試劑(1) 水樣(生活污水或自行配制)五、實驗步驟(1) 將活性污泥濃縮脫水后去除上清液。(2) 量取一定量的濃縮污泥放入大燒杯中。(3) 用虹吸管準備取出 100ml 混合液注入 100ml 量筒內(nèi)，當液面到 100ml 刻度 時開始計時，并觀察沉淀過程，當時間為 1min，3min，5min，10min，15min， 20min，30min 時分別記下污泥容積。(4) 沉淀 30min 時的污泥容積即為污泥沉降比。(5) 將經(jīng) 30min 沉淀后的污泥和上清夜用定量濾紙過濾，測污泥濃度。(6) 將以上測得數(shù)據(jù)記入

19、表 2。六、數(shù)據(jù)記錄及整理表 2 沉降性能實驗數(shù)據(jù)時間/mi筒內(nèi)污泥所占體9524.518.516.114.013.012.2環(huán)境1101肖竹天11233022積/mlMLSS124.96g/LSV(ml/L)950245185161140130122SVI(ml/g)7.601.961.481.291.121.040.98（1） 測定污泥沉降比 SV 值。填入上表（2） 計算污泥容積指數(shù) SVI 值。填入上表（3）以污泥容積為縱坐標，以時間為橫坐標，繪制污泥容積隨時間變化曲線污泥界面下的容積隨時間的變化t/min七、思考題1分析影響活性污泥吸附性能的因素。答：活性污

20、泥的性能指標包括：混合液懸浮固體 （MLSS），污泥沉降比（SV）, 污泥指數(shù)污泥體積指數(shù)（SVI），污泥密度指數(shù)（SDI）。影響活性污泥性能的環(huán)境因素： 溶解氧 一一溶解氧濃度以不低于 2mg/L 為 宜 （24mg/L） 。水溫一一維持在 1525 攝氏度，低于 5 攝氏度微生物生長緩慢。營養(yǎng)料一一在培養(yǎng)微生物時，可按菌體的主要成分比例供給營養(yǎng)。 微生物賴 以生活的主要外界營養(yǎng)為碳和氮，此外，還需要微量的鉀，鎂，鐵，維生素等。碳源-異氧菌利用有機碳源，自氧菌利用無機碳源。氮源-無機氮（NH3 及 NH4+ ）和有機氮（尿素，氨基酸，蛋白質(zhì)等）。 一 般比例關系：BOD : N : P=10

21、0: 5: 1 好氧生物處理：BOD5=500 1000mg/l 有毒物質(zhì)主要毒物有重金屬離子（如鋅，銅，鎳，鉛，鉻等）和一些非金屬化合物（如 酚，醛，氰化物，硫化物等）。2. 發(fā)育良好地污泥具有哪些特征？答：首先，污泥的顏色為棕褐色，沉降性能良好。SVI 值保持在 70100,沒有10050系列丄01310環(huán)境1101肖竹天11233022污泥膨脹發(fā)生。MLSS 值一般在 24g/L。3. 污泥容積指數(shù)與污泥沉降比區(qū)別于聯(lián)系。答：區(qū)別：容積指數(shù)表示單位質(zhì)量的干污泥所占有的體積數(shù)。沉降比表示沉降30min 后，污泥占總混合液體積的百分數(shù)。聯(lián)系：SVI=SV/MLSS。兩者都是評價污泥性能的指標

22、。4. 分析活性好的污泥的沉降過程有何特征。答：性能好的污泥，沉降的速度和效率高。自由沉降的速度快，混合液很快就分 層。絮凝沉淀時，絮凝體顆粒較大，粒度均勻，下降速度快。下層開始成層沉淀 和壓縮沉淀的時間短，最后的污泥體積指數(shù) SVI 較小，污泥較緊密。實驗四不含好氧微生物的污水曝氣充氧修正系數(shù)a、B值的測定一、實驗目的(1) 了解a B的意義。(2) 掌握非耗氧微生物污水a(chǎn), B的測定方法。二、實驗原理曝氣水的水質(zhì)對氧轉(zhuǎn)移的影響表現(xiàn)在以下兩個方面：由于待曝氣充氧的污水中含有各種各樣的雜質(zhì)，它們會對氧的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生一定的影響，所以相對于清水，污水曝氣充氧得到的氧轉(zhuǎn)移系數(shù) 卜；會比清水的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)

23、值低，為此引入修正系數(shù)環(huán)境1101肖竹天11233022或一心申用由于污水中含有大量鹽分，它會影響氧在水中的飽和度，相對于相同條件下清水 而言，污水中氧的飽和度耳鶻要比清水中的飽和度低，為此引入修正系數(shù)一P =由此可知，.的測定實際上就是分別測定同一曝氣設備在清水和污水中充氧的氧總 轉(zhuǎn)移系數(shù)及飽和溶解氧值。對曝氣液體內(nèi)無生物消耗物質(zhì)的清水，曝氣池的上清液等，曝氣池內(nèi)存在如下關系：dc/dt = KLa(C-C) )對曝氣池混合液曝氣充氧時，由于有生物耗氧物質(zhì)，池內(nèi)存在如下關系式：立丁二=,：一門-鳥式中：一單位污泥好氧速率；x污泥濃度。實驗采用間歇非穩(wěn)態(tài)方法進行，當水樣為污水或曝氣池上清液時，

24、在相同條件下按照 清水充氧實驗方法，分別進行清水與污水充氧實驗，求出清水充氧的忙衛(wèi)、_和污水中充氧的_、_ ，并按式、求出、值。三、實驗設備及儀器曝氣罐： 有機玻璃內(nèi)徑 18cm,高度 H=2.2m,內(nèi)設工字形布氣管， 孔徑 0.75mm, 熱電偶測溫計，攪拌葉片，溶解氧測定儀探頭等。儀器控制箱：裝有溶解氧測定儀轉(zhuǎn)子流量計、電壓表、溫度表、可控硅電壓調(diào)整器等；溶解氧記錄儀；小型空氣壓縮機；實驗用水樣；環(huán)境1101肖竹天11233022脫氧劑：無水亞硫酸鈉；催化劑：氯化鉆 0.1mg/L四、實驗步驟及記錄1)向曝氣筒中注入清水至 2.2m，取清水樣測得水中溶解氧值 5.66mg/L,并根據(jù) 溶解

25、氧濃度公式確定水中溶解氧量：n2n18 523V d2H ()22.2 =0.0591m3=59.1 L44100G =C Z -5.66 59.1 =334.506mg同樣，取污水水樣測得溶解氧為 5.60mg/L,同理計算水中溶解氧量為 330.96mg。2)計算脫氧劑無水硫酸鈉用量其反應式為INaSC + O: * J INa.SO.由方程式得 一0232=-，即亞硫酸鈉的用量可以由下式計算2Na2SO42528g=(1.11.5)G 8，其中(1.11.5)為安全系數(shù)，通常取 1.5，則清水：g =1.5G 8=1.5 334.506 8 = 4014.072mg =4.014g污水：

26、 g=3.972g(3)計算催化劑用量。所用催化劑濃度為0.1mg/L,則加入催化劑量為0.1 59.1 =5.91mg。(4) 將所得的脫氧劑與催化劑分別加入兩個曝氣筒內(nèi)充分混合后，反應10min 左右測 DO 值。(5)當水樣脫氧至零后，開始正常曝氣，計時每隔1、2、3 等分鐘取樣一次，在現(xiàn)場測定 DO 值，直至水中溶解氧值不再增長，飽和溶解氧為 12.62mg/L(6) 記錄數(shù)據(jù)。環(huán)境1101肖竹天11233022六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果整理根據(jù)公式計算不同時刻In一00的值，并將計算數(shù)據(jù)填入下表，以In 5一5Cs Ctcs ct為縱坐標，t 為橫坐標繪制直線，通過圖解計算斜率方法，求出KLa值清水曝氣充氧實驗計算數(shù)據(jù)t/minCt(mg/L)1 Cs c0ln-Cs G10.430.03529.361.3542.511.562.477312.223.4523.512.434.196412.494.576512.545.061612.48/污水曝氣充氧實驗計算數(shù)據(jù)t/minCt(mg/L