09污水可生化性實(shí)驗(yàn)

誠(chéng)信做人；數(shù)據(jù)真實(shí)；分析合理；富于創(chuàng)新《環(huán)工綜合實(shí)驗(yàn)（2）》（工業(yè)污水可生化性實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)報(bào)告專(zhuān)業(yè)環(huán)境工程班級(jí)環(huán)工0902姓名王健指導(dǎo)教師余陽(yáng)成績(jī)東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心二0一二年五月實(shí)驗(yàn)題目工業(yè)污水可生化性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類(lèi)別綜合實(shí)驗(yàn)室學(xué)院樓2136實(shí)驗(yàn)時(shí)間2012年5月19日13:00時(shí)~16:20時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度:25.4℃相對(duì)濕度:39%同組人數(shù)4人（王玉佳、馬莉、孫揚(yáng)雨、王玥力）承諾人簽名目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3二、實(shí)驗(yàn)原理 3（一）內(nèi)源呼吸 3（二）測(cè)定原理 3（三）相關(guān)問(wèn)題 5三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及試劑 5（一）設(shè)備 5（二）試劑 6四、實(shí)驗(yàn)步驟 6五、實(shí)驗(yàn)記錄及原始數(shù)據(jù) 7六、實(shí)驗(yàn)處理與分析 8七、思考題 11實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解內(nèi)源呼吸及生化呼吸的基本含義。（2）分析含酚廢水的生物降解及生物毒性。（3）掌握快速判斷污水可生化性的方法。實(shí)驗(yàn)原理（一）內(nèi)源呼吸定義：在正常情況下，微生物利用外界供給的能源進(jìn)行呼吸叫外源性呼吸。如果外界沒(méi)有供給能源，而是利用自身內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能源物質(zhì)進(jìn)行呼吸叫做內(nèi)源呼吸。微生物處于內(nèi)源呼吸階段時(shí)，耗氧的速率恒定不變。微生物與有機(jī)物接觸后，其耗氧的特性反應(yīng)了有機(jī)物被氧化分解的規(guī)律。一般來(lái)說(shuō)，耗氧量大、耗氧速率高，即說(shuō)明該有機(jī)物易被微生物降解，反之亦然。（二）測(cè)定原理測(cè)定不同時(shí)間的內(nèi)源呼吸耗氧量及有機(jī)物接觸后的生物呼吸耗氧量，可得內(nèi)源呼吸線及生化呼吸線，通過(guò)比較即可判斷廢水的可生化性。當(dāng)生化呼吸線位于內(nèi)源呼吸線上時(shí)廢水中有機(jī)物一般可被微生物氧化分解的；當(dāng)生化呼吸線與內(nèi)源呼吸線重合時(shí)，有機(jī)物可能是不能被微生物降解的，但它對(duì)微生物的降解無(wú)擬制作用；當(dāng)生化呼吸線位于內(nèi)源呼吸線下時(shí)，說(shuō)明有機(jī)物對(duì)微生物的生命活動(dòng)產(chǎn)生了明顯的擬制作用。在污水好氧生物處理中，當(dāng)污水中的底物與微生物接觸后，微生物對(duì)底物即進(jìn)行代謝，同時(shí)呼吸耗氧。物質(zhì)代謝所消耗的氧包括兩個(gè)部分：①氧化分解有機(jī)污染物，使其分解為CO2、H2O、HN3（存在含氮有機(jī)物時(shí)）等，為合成新細(xì)胞提供能量；②供微生物進(jìn)行內(nèi)源呼吸，使細(xì)胞物質(zhì)氧化分解。下例可以說(shuō)明物質(zhì)代謝過(guò)程中的這一關(guān)系。合成：8CH2O+3O2+NH3→C5H7NO2+3CO2+6H2O3CH2O+3O2→3CO2+3H2O+能量5CH2O+NH3→C5H7NO2+3H2O從以上反應(yīng)式可以看到，約1/3的CH2O（酪蛋白）被微生物氧化分解為CO2和H2O，同時(shí)產(chǎn)生能量供微生物合成新細(xì)胞，這一過(guò)程需要消耗氧。內(nèi)源呼吸：C5H7NO2+5O2→5CO2+2H2O+NH3由上述反應(yīng)式可以看到，內(nèi)源呼吸過(guò)程氧化1g微生物需要的氧量1.42g（5O2/C5H7NO2=160/113=1.42）。微生物進(jìn)行物質(zhì)代謝過(guò)程的需氧速率可以用下式表示：總的需氧速率=合成細(xì)胞的需氧速率+內(nèi)源呼吸的需氧速率即式中：——總的需氧速率，；——降解有機(jī)物，合成新細(xì)胞的好樣速率，；——微生物能內(nèi)源呼吸需氧速率，。這兩部分氧化過(guò)程所需要的氧量可由下式計(jì)算：式中：——混合液需氧量，；——活性污泥微生物降解1kg有機(jī)物的需氧量，；——污水流量，；——被活性污泥微生物降解的有機(jī)物濃度，；——活性污泥微生物自身氧化需氧量，；——曝氣池水容積，；——揮發(fā)性污泥濃度（），。式（9-2）中的系數(shù)、是活性污泥法處理系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)。對(duì)生活污水，為0.42~0.53，為0.188~0.11。式（9-1）中=-，基本上為一常量；=，為有機(jī)負(fù)荷，這說(shuō)明不僅與微生物性能有關(guān)，還與有機(jī)負(fù)荷、有機(jī)物總量有關(guān)。當(dāng)污水中的底物主要為可生物降解的有機(jī)物時(shí)，微生物的氧吸收量累計(jì)值為一條猶如BOD測(cè)定的耗氧過(guò)程線（下圖中曲線1）。溶解氧的吸收量（即消耗量）與污水中的有機(jī)物濃度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，間歇反應(yīng)器中有機(jī)物濃度較高，微生物吸收氧的速率也較快，以后隨著反應(yīng)器中有機(jī)物濃度的減少，氧吸收速率也逐漸減慢，直至最后等于內(nèi)源呼吸速率（下圖中的曲線2）。如污水中無(wú)底物，微生物直接進(jìn)入內(nèi)源呼吸，其氧吸收（累計(jì)）過(guò)程為一通過(guò)原點(diǎn)的直線（曲線3）。如果污水中某一種或幾種組分對(duì)微生物的生長(zhǎng)有毒害抑制作用，那么氧的吸收將會(huì)受到毒物的限制，而低于內(nèi)源呼吸量（曲線4）。如果新投入微生物于廢水中，則微生物需要一個(gè)馴化過(guò)程（曲線2）。（三）相關(guān)問(wèn)題1、如何求好氧呼吸速率？如何求好氧呼吸氧吸收量累計(jì)值？每隔30min，取桶中廢水于溶解氧測(cè)定儀的廣口瓶中，每10s測(cè)一次溶解氧量，連續(xù)6min，可得到一組溶解氧值，并通過(guò)以時(shí)間為橫坐標(biāo)，溶解氧為縱坐標(biāo)的直線，其斜率即為好氧呼吸速率。測(cè)完180min后，可得到7組不同時(shí)段的溶解氧，即得到7個(gè)時(shí)間點(diǎn)的好氧呼吸速率，再根據(jù)下式求得某時(shí)間段的好氧呼吸氧吸收量累計(jì)值。其中：全部時(shí)間內(nèi)再以(Ou)n為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)作圖，比較不同環(huán)境下微生物的好養(yǎng)狀況。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及試劑（一）設(shè)備溶解氧測(cè)定儀：測(cè)定水中溶解氧的裝置。其工作原理是氧透過(guò)隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴(kuò)散電流，通過(guò)測(cè)量此電流，得到水中溶解氧的濃度。根據(jù)濃度不同，隔膜電極分為極譜式和原電池式兩種類(lèi)型。極譜式隔膜電極以銀-氯化銀作為對(duì)電極，電極內(nèi)部電解液為氯化鉀，電極外部為厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜擋住了電極內(nèi)外液體交流，使水中溶解氧滲入電極內(nèi)部，兩電極間的電壓控制在0.5-0.8V，通過(guò)外部電路測(cè)得擴(kuò)散電流可知溶解氧濃度。原電池式用銀作陽(yáng)電極，鉛作陰電極。陽(yáng)電極和銀電極浸入氫氧化鉀電解池中，形成兩個(gè)半電池，外層同樣用薄膜封住。溶解氧在陽(yáng)極被還原，產(chǎn)生擴(kuò)散電流，通過(guò)測(cè)定擴(kuò)散電流可得溶解氧濃度?；钚晕勰嗯囵B(yǎng)及馴化裝置：裝置由四個(gè)馴化桶、曝氣裝置、空壓機(jī)組成（二）試劑苯酚：對(duì)微生物的呼吸有抑制作用，所以選擇其作為抑制劑。氯化銨、磷酸氫二鉀、葡萄糖等：作為營(yíng)養(yǎng)放入到培養(yǎng)桶中，檢測(cè)其對(duì)微生物呼吸的作用。實(shí)驗(yàn)步驟1、分別取活性污泥2.5L與可生化實(shí)驗(yàn)裝置的三個(gè)有機(jī)玻璃容器中，其中1號(hào)容器中加入15g葡萄糖、0.5gNH4Cl、0.13gKH2PO4，2號(hào)容器加入10ml苯酚，3號(hào)容器不加任何物質(zhì)；2、給3個(gè)容器連續(xù)曝氣10分鐘，在一直曝氣的條件下，每隔30min，用廣口瓶分別取1、2、3容器污泥測(cè)定好氧呼吸速率，每10s測(cè)一次，連續(xù)6min，180min后實(shí)驗(yàn)結(jié)束。第一組：無(wú)添加任何物質(zhì)第二組：加入苯酚第三組：加入營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)記錄及原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析第一組：在0時(shí)刻時(shí)，根據(jù)無(wú)添加物溶解氧的數(shù)據(jù)，以時(shí)間為x軸，溶解氧量為y軸，可得下圖：可知第一組0時(shí)刻的好氧呼吸速率為O0=-0.003mg/L·s同理，根據(jù)余下各時(shí)刻的溶解氧量畫(huà)圖可得：O30=-0.0018mg/L·sO60=-0.0016mg/L·sO90=-0.003mg/L·sO120=-0.0054mg/L·sO150=-0.0045mg/L·sO180=-0.0048mg/L·s因此，根據(jù)下式可求得各時(shí)段內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計(jì)值：mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L全部時(shí)間內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計(jì)值：mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L同樣根據(jù)此方法可得到第二組、第三組的好氧呼吸氧吸收量累計(jì)值：全部時(shí)間內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計(jì)值mg/L時(shí)間無(wú)苯酚營(yíng)養(yǎng)00003010.85.17546.356018.456.07586.49028.86.75130.9512047.79.225168.315069.97512.15190.818090.92713.5214.65再以(Ou)n為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)作圖，得下圖：由上圖曲線的位置關(guān)系可知：添加苯酚時(shí)會(huì)抑制微生物的好氧呼吸，而添加營(yíng)養(yǎng)將會(huì)促進(jìn)微生物的好氧呼吸。七、思考題1、BOD/CODcr也可判斷廢水的可生化性，試與本實(shí)驗(yàn)方法比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答：生物處理法優(yōu)點(diǎn)：速度快，準(zhǔn)確，直觀缺點(diǎn)：1.對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求高，在實(shí)驗(yàn)前儀器要校準(zhǔn)；2.對(duì)于水質(zhì)復(fù)雜、污染物種類(lèi)繁多的工業(yè)污水，由于污水中含有難以生物降解的有機(jī)物，或含有能夠抑制或毒害微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)，或缺少微生物生長(zhǎng)所需要的某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件，造成測(cè)定效果不一定顯著。BC比優(yōu)點(diǎn)：比較簡(jiǎn)單，能較好的反應(yīng)微生物氧化分解特性。缺點(diǎn)：測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)2、請(qǐng)簡(jiǎn)述如何求1立方米體積好氧活性污泥中的微生物在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)消耗的氧氣總量？答：與上述實(shí)驗(yàn)步驟相同，在培養(yǎng)裝置中注入2.5L的活性污泥，開(kāi)啟曝氣裝置10分鐘后，每隔30min，取桶中廢水于溶解氧測(cè)定儀的廣口瓶中，每10s測(cè)一次溶解氧量，連續(xù)6min，可得到一組溶解氧值，并通過(guò)以時(shí)間為橫坐標(biāo)，溶解氧為縱坐標(biāo)的直線，其斜率即為好氧呼吸速率。測(cè)完120min后，可得到5組不同時(shí)段的溶解氧，即得到5個(gè)時(shí)間點(diǎn)的好氧呼吸速率，再根據(jù)下式求得兩小時(shí)內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計(jì)值，結(jié)果乘以1m3，即為1立方米體積好氧活性污泥中的微生物在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)消耗的氧氣總量。3、某活性污泥培養(yǎng)池，在溫度一定的條件下，溶解氧恒定為3.5mg/l，已知培養(yǎng)池中活性污泥