实验十-厌氧-好氧废水生物处理实验(综合)

实验十厌氧-好氧废水生物处理实验（综合）一、实验目的和要求1．掌握COD、TN、NH4+-N、TP、MLSS、MLVSS、VFA、浊度及溶解氧的测试方法；2．掌握厌氧-好氧废水生物处理实验装置各工艺的处理过程，使出水达到排放标准；3．掌握原水水质变化后对厌氧-好氧废水生物处理实验装置运行的影响和对策，以及曝气量等对处理效果的影响；综合性实验，实验时数可安排为0.4周。二、实验设备与仪器厌氧-好氧废水生物处理实验装置、蠕动泵、紫外分光光度计、722分光光度计、微波消解装置、XL-I型消解装置、pH计、气相色谱仪、医用手提式蒸汽灭菌器或家用压力锅，常规玻璃器皿、试剂等。三、实验前准备工作1．预习实验指导书中实验十的原理和内容；2．熟悉实验装置；3．熟悉COD、总氮、氨氮、总磷、pH、MLSS、MLVSS、VFA等指标的测定方法，具体的分析项目、方法和所用仪器设备见表10-1。表10-1主要的试验仪器及分析方法序号试验项目测试方法1234567COD（生化需氧量）NH4+-N（氨氮）TN（总氮）TP（总磷）DO（溶解氧）MLSS、MLVSSpH值测定重铬酸钾滴定法纳氏试剂分光光度法过硫酸钾氧化紫外分光光度法钼酸铵分光光度法溶氧仪过滤称重法电位测定法89VFA测定生物相气相色谱仪（山东瑞红6980）显微镜观察，摄像四、实验注意事项1．实验开始前应熟悉实验装置构造，掌握实验步骤、相关测试方法；2．实验过程中，遇到突发问题应立即向指导教师汇报，以免发生实验事故；3．不得在实验室饮水及吃东西，以免食物被药品污染危害身体健康；4．应注意水解酸化中污泥的培养，每隔一定时间加入营养物质。五、实验原理此工艺将前面的厌氧段和后面的好氧段串联在一起，在厌氧段废水进行的水解厌氧处理过程中，将大分子有机物最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨等。在此过程中，不同微生物的代谢过程相互影响、相互制约，形成复杂的生态系统。432211复杂有机物碳水化合物、蛋白质、脂类简单溶解性有机物脂肪酸、醇类、丙酸、乙酸、乙醇、乳酸等甲烷、二氧化碳氢气、二氧化碳乙酸4图10-1厌氧生物降解过程1．厌氧活性污泥生物处理原理20世纪70年代以来，科学界对厌氧微生物及其代谢过程的研究取得了长足的进步，推动了厌氧处理技术的发展。复杂有机物的厌氧降解过程可以分为如图6.1所示的4个典型阶段：(1)水解阶段：淀粉、脂肪、蛋白质等高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。因此在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子，即溶解性的单体或二聚体，如单糖类，短肽及氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用；(2)发酵阶段：发酵可以定义为有机化合物即作为电子受体也是电子供体的生物降解过程。水解阶段产生的小分子化合物在发酵细菌的细胞膜内转化为更为简单的以挥发性脂肪酸为主的末端产物，并分泌到细胞外。因此，这一过程也成为酸化阶段。这一阶段的末端产物有挥发性脂肪酸(VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等；(3)产乙酸阶段：发酵阶段的末端产物在产乙酸阶段进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质；(4)产甲烷阶段：这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等在产甲烷菌的作用下被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。2．好氧活性污泥法生物处理原理活性污泥法的净化过程一般包括絮凝吸附、生物代谢、泥水分离等阶段：(1)絮凝吸附：一方面，在正常发育的活性污泥微生物体内，存在着由蛋白质、碳水化合物和核酸组成的生物聚合物，且这些生物聚合物有些是带有电荷的电介质。因此，由微生物形成的生物絮凝体具有生理、物理、化学等作用产生的吸附作用和凝聚沉淀作用。微生物与废水中呈悬浮状或部分可溶性的有机物接触后，能够使后者失稳、凝聚，并被其吸附在表面；另一方面由微生物组成的活性污泥具有较大的表面积，因此，在较短的时间内（15-30min）就能够通过吸附作用去除废水中大量的有机污染物。（2）生物代谢：被吸附在微生物细胞表面的小分子有机污染物能够直接在透膜酶催化作用下，透过细胞壁而被摄入到微生物体内，但大分子有机污染物则需在微生物体外水解酶的作用下水解成小分子，再被摄入体内。活性污泥中的微生物将有机污染物摄入体内后，以其作为营养物质加以代谢，从而使污染物得以去除，另外一部分污染物被吸附在微生物细胞表面通过剩余污泥排放的形式去除。（3）泥水分离：SBR的沉淀工序就是进行泥水分离，是活性污泥处理系统的关键步骤。良好的絮凝、沉淀与浓缩性能是正常活性污泥所具有的特性。正常的活性污泥在静置状态下于30min内即可完成絮凝沉淀和成层沉淀过程。浓缩过程比较缓慢，要达到完全浓缩，需时较长。影响活性污泥絮凝与沉淀性能的因素较多，其中以原废水的性质为主，另外，水温、PH值、溶解氧含量以及活性污泥有机负荷率也是重要的影响因素。六、实验内容1．在充分调研国内外相关资料的基础上，对UASB、SBR等工艺的处理机理和技术特点进行探讨与分析，并对试验过程中厌氧污泥的形成过程及条件进行分析讨论；2．对厌氧-好氧组合工艺处理制药废水进行考察研究，具体研究系统及各工段对有机污染物和氨氮，磷酸盐的去除效果；并对工艺运行中的影响因素进行归纳总结，提出各工段废水的优化运行参数。根据实验学时的具体安排，学生实验可选做上述部分或全部内容。七、实验方法与步骤1．单个反应器试验方法(1)厌氧水解酸化池水解酸化池操作运行稳定后(调试过程一般需要1-2周，因季节等因素而存在差异)，即可开展水解酸化污水的实验。启动蠕动泵，调节定时搅拌器，从水解酸化池出水口处收集污水水样，分别标记测定各水样COD、NH4+-N、TN、pH、TP、MLSS、VSS、VFA的值。(2)升流式厌氧污泥床反应器（UASB）升流式厌氧污泥床调试稳定后即可开展分解有机物实验。投加一定量的接种污泥，打开热水循环泵，使保温层温度恒定。开启进水蠕动泵，调节转速以控制流量。开启出水阀门，与SBR装置相连，进行运行。每隔一段时间从进出水口及取样口取样进行COD、NH4+-N、TN、TP、SS、MLSS、VFA及气体含量的测定。隔一段时间打开底部排泥管的阀门排泥。(3)SBR装置表10-2实验用水水质指标单位数值CODNH4+-NTNPO43-mg/Lmg/Lmg/Lmg/L≤150010010030a、当若试验用污水水质如表10-2所示。由表中数据可知主要污染物为COD，则SBR反应器运行步骤如图10-2所示：图10-2SBR基本运行方式启动蠕动泵，往反应器内进水；待水位达到预定位置，启动曝气泵进行曝气，将气体流量计调为20L/min；再对通过调节四路输出时间程序控制器对搅拌器、电磁阀、曝气装置以及进行定时，对实验装置进行间断周期性曝气，曝气时间根据进水情况设定，一般为4小时，开始曝气后，对5分钟，30分钟，1小时，2小时，4小时分别取样记录，测量不同时间对污水总氮、氨氮、总磷和COD的去除情况。待到曝气时间结束进行排泥，然后静置短暂时间，排除上层液，然后分别在SBR进水出水水箱中取样检测COD、NH4+-N、TN、TP值。此后反应器进入闲置，等待下一个反应周期开始。隔一段时间打开底部排泥管的阀门排泥。b、当若试验用污水水质如表10-3所示：表10-3实验用水水质指标单位数值进水曝气曝气/不曝气进水期污泥活化闲置期排水、排泥排水排泥期期静置，不曝气沉淀期曝气反应期CODNH4+-NTNPO43-mg/Lmg/Lmg/Lmg/L500≥80≥9030由表中数据可知主要污染物为NH4+-N，则SBR反应器运行步骤如图10-3所示：图10-3SBR工艺改进脱氮模式运行方式启动蠕动泵，往反应器内进水；待水位达到预定位置，启动曝气泵进行曝气，将气体流量计调为20L/min；再对通过调节四路输出时间程序控制器对搅拌器、电磁阀、曝气装置以及进行定时，对实验装置进行间断周期性曝气，曝气时间根据进水情况设定，一般为4小时，曝气结束后进行搅拌。待到搅拌时间结束静置1小时左右进行排泥，然后静置短暂时间，排除上层液，然后分别在SBR进水出水水箱中取样检测COD、NH4+-N、TN、TP值。此后反应器进入闲置，等待下一个反应周期开始。隔一段时间打开底部排泥管的阀门排泥。c、当若试验用污水水质如表10-4所示：表10-4实验用水水质指标单位数值CODNH4+-Nmg/Lmg/L10025进水曝气进水搅拌污泥活化排水、排泥静置沉淀曝气停曝搅拌TNPO43-mg/Lmg/L30≤100由表中数据可知主要污染物为PO43-，则SBR反应器运行步骤如图10-4所示：图10-4SBR工艺改进除磷模式运行方式启动蠕动泵，往反应器内进水；待水位达到预定位置，启动曝气泵进行曝气，将气体流量计调为20L/min；再对通过调节四路输出时间程序控制器对搅拌器、电磁阀、曝气装置以及进行定时，对实验装置进行间断周期性曝气，曝气时间根据进水情况设定，一般为4小时，曝气结束后，静置短暂时间，直接排水排泥。此后反应器进入闲置，等待下一个反应周期开始，然后分别在SBR进水出水水箱中取样检测COD、NH4+-N、TN、TP值。隔一段时间打开底部排泥管的阀门排泥。d、不同曝气量及排出比处理效果对比实验：启动蠕动泵，调节进水流量为15L/d；启动曝气泵，将气体流量计调为20L/min，运行SBR反应器，待滤池稳定后，分别在进水箱、5分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时取样，分别标记，测定各水样COD、总氮、氨氮、总磷的值。在上一个周期曝气结束时，排出比设为1/6，新周期启动蠕动泵，调节进水流量为15L/d，启动曝气泵，将气体流量计调为b1L/min，待SBR反应器运行稳定时，分别在进水箱、5分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时取样，分别标记，测定各水样COD、总氮、氨氮、总磷的值。待曝气结束，排出比设为1/3，待下个周期开始，继续进行上述实验。2．好氧-缺氧组合工艺不同运行模式实验步骤进水曝气进水/不曝气污泥活化排水、排泥沉淀/排泥曝气若试验用污水水质如表10-5所示。由表中数据可知主要污染物为COD，则可根据COD难易降解程度分为分如下两种工艺运行：表10-5实验用水水质指标单位数值CODNH4+-NTNPO43-mg/Lmg/Lmg/Lmg/L≤2000253030a、进水为COD易降解有机物可采用UASB+SBR工艺。UASB和SBR调试稳定后即可开展实验。投加一定量的接种污泥，打开热水循环泵，使保温层温度恒定。开启进水蠕动泵，调节转速以控制流量。开启出水阀门，启动SBR蠕动泵，往反应器内进水；待水位达到预定位置，启动曝气泵进行曝气，将气体流量计调为20L/min；再对通过调节四路输出时间程序控制器对搅拌器、电磁阀、曝气装置以及进行定时，对实验装置进行间断周期性曝气，曝气时间根据进水情况设定，一般为4小时。待到曝气时间结束进行排泥，然后静置1小时左右，排除上层液，此后反应器进入闲置，等待下一个反应周期开始。分别在水解酸化池、UASB、SBR进水出水水箱中取样检测COD、NH4+-N、TN、TP值，并在水解酸化池、UASB、SBR反应器中取样进行MLSS浓度的测定。b、进水为COD难降解有机物可采用水解酸化+UASB+SBR工艺。水解酸化池、UASB、SBR操作运行稳定后(调试过程一般需要1-2周，因季节等因素而存在差异)，即可开展水解酸化污水的实验。启动蠕动泵，调节定时搅拌器，打开UASB热水循环泵，使保温层温度恒定。开启进水蠕动泵，调节转速以控制流量。开启出水阀门，启动SBR蠕动泵，往反应器内进水；待水位达到预定位置，启动曝气泵进行曝气，将气体流量计调为20L/min；再对通过调节四路输出时间程序控制器对搅拌器、电磁阀、曝气装置以及进行定时，对实验装置进行间断周期性曝气，曝气时间根据进水情况设定，一般为4小时。待到曝气时间结束进行排泥，然后静置1小时左右，排除上层液，此后反应器进入闲置，等待下一个反应周期开始。分别在水解酸化池、UASB、SBR进水出水水箱中取样检测COD、NH4+-N、TN、TP值，并在水解酸化池