厌氧实验指导书

厌氧实验一、实验目的厌氧可用于处理有机污泥和高浓度溶解性有机工业污水(如酒精厂、食品加工厂污水),是污水和污泥处理的主要方法之一。厌氧过程受pH、碱度、温度、负荷率等因素影响,产气量与操作条件、污染种类有关。进行厌氧反应池设计以前，一般都要经过实验室试验来确定有关设计参数，因此，掌握厌氧反应实验方法是很重要的。通过本实验希望达到下述目的：(1)掌握厌氧反应实验方法；(2)了解厌氧反应过程pH、碱度、产气量、COD去除率MLVSS的变化情况，加深对厌氧反应的理解。二、实验原理厌氧反应过程是无氧条件下,兼性细菌和专性厌氧细菌降解有机物的处理过程,其终点产物身好氧处理不同：碳索、大部分转化为甲烷,氮素转化为氨和氮,硫素转化为硫化氢,中间产物除同化合成为细菌物质外,还合成为复杂而稳定的腐殖质。厌氧反应可分为三步进行：第一,固态有机物在胞外酶作用下进行水解,转化为溶解性有机物。一般情况下水解的速度很快,在厌氧反应过程中这一步不起控制作用。如果污水中无固态有机物,反应直接从第二步开始。第二,溶解性有机物在产酸菌作用下转变为乙酸、丙酸、甲醇、丁酸等简单有机物。由于产酸菌繁殖速度较快,世代时间短,反应速率快,因此,在厌氧反应过程中这一步也不起控制作用。如果污水或污泥中含有硫酸盐,另一组细菌——脱硫孤菌就利用有机物和硫酸根合成新的细胞,产生H2S、C02,在进行甲烷发酵前就代谢掉许多有机物,使甲烷产量降低。第三,上述简单有机物在甲烷细菌作用下转化为甲烷和二氧化碳。甲烷细菌由甲烷杆菌、甲烷孤菌等绝对厌氧细菌组成。由于甲烷细菌繁殖速度慢、世代时间长,所以这一反应步骤控制了整个厌氧反应过程。概括起来厌氧反应可以表示如下胞外酶产酸菌固态有机物——→溶解性有机物——→水解（脱硫孤菌）甲烷细菌有机酸——→CH4+CO2（H2S）在进行厌氧反应试验时应保证形成有机酸和甲炕的速度保持平衡，厌氧反应才能正常进行。为建立这一平衡，实验时应注意下述实条件：1.绝对厌氧由于甲烧细菌是专性夜氧细菌，试验装置（或生产性设备）应保证绝对厌氧条件。2.pH值实验系统的pH宜控制在6.2-7.5之间，碱度维持在1000-5000mg/1(CaC03)。当pH低于6.2时，实验系统内可以投加碳酸氢钠调节碱度，生产性设备中则可投加石灰调节碱度。3.营养兼性细菌、厌氧细菌与好氧细菌一样，需要氮、磷等营养元素以及各种微量元素，厌氧反应过程中氮、磷的技加量可按BOD5：N:P=100：1：0.2进行投加。如果试验污水或污泥含氮量不够，可以投加氯化锻作为氮源，但不能投加硫酸盐，因为脱硫孤菌会利用硫酸铵产生H2S、CO2及合成细胞，降低CH4的产量。4.温度有机物厌氧稳定所需要的时间受温度影响，一般认为高温厌氧反应最适宜温度为49-57℃，中温厌氧反应的最适温度为30-25℃。如图所示。(图见教材)5.混合适当混合使厌氧细菌与有机物充分接触，是使厌氧反应正常进行的必要条件。实验室里间歇进料厌氧反应实验，在温度为35℃时，每日混合3-5次。6.水力停留时间污水或污泥在厌氧反应设备中的停留时间以不引起厌氧细菌流失为准，它与操作方式有关。当温度为35℃时，对于间歇进料的实验，水力停留时间约为5-7天。7.有与好氧处理相同，有毒物质会影响或破坏厌氧反应过程。例如，重金属、HS-、NH3、碱与碱土金属(Na+、K+、Ca2+Mg2+)等都会影响厌氧反应。厌氧反应实验可以用污水、污泥,马粪等进行试验，也可以用已知成分的化学药品如醋酸、醋酸锅、谷氨酸等进行试验。本实验是在35℃条件下,采用葡萄糖和磷酸氢二钾配制成的合成污水进行试验。本实验采用间歇选料方式，进行厌氧反应科研时，一般都采用连续进料的形式。三、实验装置与设备图1污水厌氧反应实验装置示意图1.厌氧反应器2.恒温水浴箱3.搅拌机4.温度搅拌控制仪5.气体排放管6.气体计量装置8.污水储存箱9.进水管（一）实验装置实验装置由厌氧反应器、气体计量装置组成，如图1所示。厌氧反应器放在恒温水箱中，电热管加热，并以温度控制仪控制恒温箱温度。厌氧反应器设置自动搅拌，并以时间继电器控制搅拌和间隔时间。(二)实验设备和仪器仪表1.厌氧反应器（总容积30L）1套2.气体计量装置（自制）1套5.COD测定装置3套6.测定碱度仪器1套7.烘箱1台8.马辐炉1台9.分析天平1台10.气相色谱仪（选用）1台11.酸度计1台12.漏斗、螺丝夹等1套四、实验步骤1.从城市污水厂取回成熟的厌氧反应污泥,并测定其MLSS。2.取厌氧反应污泥15L,装入厌氧反应器内(控制污泥浓度为2Og/左右).3.密闭厌氧反应系统，放置一天，以便兼性细菌消耗掉厌氧反应器内的氧气。4.将厌氧反应器内的混合液搅匀，按确定的水力停留时间由放水管处排去厌氧反应器内的混合液。例如水力停留时间为5天，应排去混和液3000mL。5.按给定的配方配制污水。6.按确定的停留时间投加人工配置污水,使厌氧反应器厌氧反应器内混合液体积仍然是15L。(1)先倒少量人工配置污水于进料漏斗，微微打开螺丝夹使溶液缓缓流入厌氧反应器，并继续加人工配置污水。(2)当漏斗中溶液只剩很少量时，迅速关紧螺丝夹，以免空气进入实验装置。7.启动搅拌机搅拌厌氧反应器内混合液。8.第二天，记录气体计量装置的读数，计算一天的产气量。9.以后每天重复实验步骤4、6、7、8。一般情况下，运行2-3周可以得到稳定的厌氧反应系统。10.实验系统稳定后连续三天测定pH值、气体成分、碱度、进水COD、出水COD、MLVSS。注意事项：1.应使实验装置不漏气。2.每组宜做两个对比试验，一个为水力停留时间大于7天，另一个为小于7天，以观察pH、碱度、产气量、COD去除率变化情况。停留时间小于7天的d装置可在实验开好后的10-20天左右测定上述项目。五、实验结果整理1.记录实验设备和操作基本参数。实验开始日期年月日实验结束日期年月日厌氧反应器L，实验温度℃泥龄θ1，θ12.参考表1记录产气量和pH。3.气相色谱仪测得的气体成分可参考相关资料。4.测定碱度数据可按表12-3记录,并计算碱度(以CaCO3计)。六、实验结果讨论1、试述泥龄对厌氧反应处理的影响。2、根据实验结果讨论环境因素对厌氧反应的影响。3、你认为厌氧反应池设计的主要参数是什么？为什么？表1产气量和pH水力停留时间θt日期装置读数产气量（ml/d）pH某一水力停留时间下厌氧反应记录表日期项目t=(d)1234567891011进水量(L/d)进水COD(mg/L)出水COD(mg/L)池内MLSS(mg/L)池内MLVSS(mg/L)产气量(L/d)池内混合液碱度(mg/L)池内混合液pH值甲烧CH4含量(%)