實驗一曝氣充氧實驗一、實驗目的（1）掌握氧轉移機理及影響因素。（2）學會圖解法求曝氣設備氧總轉移系數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、營養物三者充分混合，使污泥處于懸浮狀態，促使氧氣從氣相轉移到液相，從液相轉移到活性污泥上，保證微生物有足夠的氧進行物質代謝。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。dc根據氧轉移基本方程竺=K（c-c）積分整理后，所得到的氧總轉移系數表dtLas達式為2.303c-cK=lnso。Latc-cst式中：KLa——總轉移系數，h-1；t——曝氣時間，h；cs——飽和溶解氧濃度mg/L；c0——曝氣筒內初始溶解氧濃度mg/L，本實驗中t=0時，c0=0；ct——t時刻曝氣筒內溶解氧濃度mg/L；整理得In——=La?t，以In一為縱坐標，t為橫坐標繪制直線，通c-c2.303 c-cst st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態法，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。三、實驗設備與儀器溶解氧側定儀。空氣壓縮機。(3)曝氣筒，內徑18.5cm，有效水深為2.2m。(4)攪拌器。(5)秒表。(6)分析天平。四、實驗用試劑脫氧劑：無水亞硫酸鈉。催化劑：氧化鉆(O.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，并根據溶解氧濃度公式確定水中溶解氧量：TOC\o"1-5"\h\z兀 兀 185V=—d2xH=—x( )2x2.2=0.0591m3=59.1L\o"CurrentDocument"4 4100G=C?V=5.66x59.1=334.506mg(2)計算脫氧劑無水硫酸鈉用量其反應式為2NaSO^+O."I吋Q、O 321由方程式得一匕 二土二1,即亞硫酸鈉的用量可以由下式計算2NaSO 252824g=(1.1?1.5)Gx8，其中(1.1?1.5)為安全系數，通常取1.5，貝Vg=1.5Gx8=1.5x334.506x8=4014.072mg=4.014g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0.1x59.1=5.91mg。將所得的脫氧劑與催化劑加入曝氣筒內充分混合后，反應10min左右測DO值。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)記錄數據。

六、實驗數據及結果整理TOC\o"1-5"\h\z根據公式計算不同時刻In s o的值，并將計算數據填入下表，以Ins o為c一c c一cs t s t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。4O—關無圖—線性（4O—關無圖—線性（關系圖）曝氣充氧實驗計算數據t/minct(mg/L)]c一cln oc一cs t10.430.03529.361.3542.511.562.477312.223.4523.512.434.196412.494.576512.545.061612.484.501曝氣充氧實驗所得關系圖則由圖可以看出，-=0.676,K=1.57h-1。2.303 La七、思考題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。簡述曝氣充氧原理及影響氧轉移因素。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，促使氧氣從水相移到液相，從液相轉移到活性污泥上，保證微生物有足夠的氧進行物質代謝。影響因素有曝氣水水質，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。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。鼓風曝氣是在鼓風機的作用下，經過空氣擴散，在水中形成不同尺寸的氣泡。氣泡經上升和隨水流動，最后在液面處破裂，在這一過程中產生氧向混合液中轉移的作用。機械曝氣采用機械裝置在驅動力作用下使混合液充分攪動，促進氧的轉移。鼓風機械曝氣是以上兩者的結合。氧總轉移系數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。氧總轉移系數表達式為“ 2.303]c一cK=Inso

Latc一c。s t。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：即每消耗1kw?h電能轉移到混合液中的氧量，單位是kgO2/(kW?h)。氧的利用率EA：通過鼓風曝氣轉移到混合液中的氧量，占總供氧量的百分比(％)。氧的轉移效率EL：也稱充氧能力，通過機械曝氣裝置，在單位時間內轉移到混合液中的氧量，單位是kg/h。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：鼓風曝氣設備；布氣均勻、氧轉移率高、能耗低、攪拌效果略差些。機械曝氣設備；布氣不勻、氧轉移率低、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中的主體作用物質，活性污泥的性能優劣，對活性污泥處理系統的凈化效果起著決定性的影響，所以，只有活性污泥反應器——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（通常活性污泥上的微生物處于內源呼吸器）與污水接觸時，就會在較短時間內，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過剩的“壯齡”階段，因而微生物處于分散狀態，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，有機物不斷圖1活性污泥吸附曲線三、實驗儀器及設備秒表、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，保持探頭與錐形瓶的接口處密封，記下0min時的溶解氧讀數。（4）打開磁力攪拌器攪拌混合液，每隔0.5min讀一次數，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，并記錄數據。實驗數據見下表。（6）繪制吸附曲線見下圖。——系列1系列2——系列1系列2t/min圖1活性污泥吸附曲線L/^/m氧解溶OD時間t/min污泥吸附清水DOmg/lDOmg/10.510.776.601.010.376.381.510.136.312.09.926.292.59.736.343.09.616.393.59.436.304.09.216.274.58.956.265.08.716.265.58.536.316.08.316.286.58.146.227.07.926.167.57.726.258.07.486.228.57.276.229.07.076.209.56.926.2210.06.746.2010.56.546.2011.06.206.3011.55.836.3912.05.516.3912.55.236.2513.04.986.2113.54.796.27

14.04.576.3614.54.346.3215.04.116.1815.53.926.3016.03.706.1716.53.516.2217.03.296.2017.53.096.1818.02.866.1818.52.636.1819.02.466.2019.52.316.1920.02.206.1820.52.106.2021.02.066.2121.52.046.2222.01.976.2222.51.896.2323.01.826.2323.52.066.2324.02.196.2524.52.086.2525.02.016.2625.52.026.2626.01.876.2626.51.606.2727.01.526.2727.51.516.2728.01.406.2828.51.346.2929.01.296.2929.51.266.2830.01.236.28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、污泥指數的測定及計算方法。加深對活性污泥的沉淀特點和規律的認識。二、 實驗原理活性污泥是活性污泥法污水處理系統中的主體作用物質，活性污泥性能的優劣，對活性污泥處理系統的凈化效果起著決定性的影響，所以，只有活性污泥反應器—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:污泥沉降比(SettlingVelocity),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30min后所形成的沉淀污泥的容積V占原混合液容積V0的百分率，以百分數表示，即SV=100V/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、調節剩余污泥的排放量，還能通過它及時發現污泥膨脹等異常現象，它是評價污泥數量和質量的重要參數。污泥指數(SludgeVolumeIndex)，簡稱為SVI污泥指數也稱為污泥容積指數。它是指曝氣池出口處的混合液，在經過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U混合ffeOmin靜沉形成活性污泥容積〔型W10~ "混合液中懸浮固樂干重心1 ~^LSTMLSS：污泥干重，g/1污泥指數表示的是經30min靜沉后污泥濃度的倒數，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發生污泥膨脹。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，200VSVI<300沉降性能較差，SVI>3OO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)實驗用模型烘箱(1臺)秒表、量筒(100ml)、濾紙、漏斗、三角瓶、移液管、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、 實驗步驟將活性污泥濃縮脫水后去除上清液。量取一定量的濃縮污泥放入大燒杯中。用虹吸管準備取出100ml混合液注入100ml量筒內，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。沉淀30min時的污泥容積即為污泥沉降比。將經30min沉淀后的污泥和上清夜用定量濾紙過濾，測污泥濃度。(6)將以上測得數據記入表2。六、 數據記錄及整理表2沉降性能實驗數據時間/mi筒內污泥所占體9524.518.516.114.013.012.2

積/mlMLSS124.96g/LSV(ml/L)950245185161140130122SVI(ml/g)7.601.961.481.291.121.040.981）測定污泥沉降比SV值。填入上表（2）計算污泥容積指數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

冋的變化1001001 3 5 10 15 20 30t/mirL七、思考題七、思考題分析影響活性污泥吸附性能的因素。答：活性污泥的性能指標包括：混合液懸浮固體（MLSS）,污泥沉降比（SV）,污泥指數［污泥體積指數（SVI）,污泥密度指數（SDI）］。影響活性污泥性能的環境因素：溶解氧——溶解氧濃度以不低于2mg/L為宜（2—4mg/L）o水溫一一維持在15?25攝氏度，低于5攝氏度微生物生長緩慢。營養料——在培養微生物時，可按菌體的主要成分比例供給營養。微生物賴以生活的主要外界營養為碳和氮，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，蛋白質等）一般比例關系：BOD：N：P=100：5：1好氧生物處理：BOD5=500——1000mg/l有毒物質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）。發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70?100，沒有污泥膨脹發生。MLSS值一般在2~4g/L。污泥容積指數與污泥沉降比區別于聯系。答：區別：容積指數表示單位質量的干污泥所占有的體積數。沉降比表示沉降30min后，污泥占總混合液體積的百分數。聯系：SVI=SV/MLSS。兩者都是評價污泥性能的指標。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a、B值的測定一、實驗目的了解a、卩的意義。掌握非耗氧微生物污水a,卩的測定方法。二、實驗原理曝氣水的水質對氧轉移的影響表現在以下兩個方面：⑴由于待曝氣充氧的污水中含有各種各樣的雜質，它們會對氧的轉移產生一定的影響，所以相對于清水，污水曝氣充氧得到的氧轉移系數三一會比清水的氧轉移系數三一值低，為此引入修正系數二二=[…4 ①⑵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6,'要比清水中的飽和度二低，為此引入修正系數3P=c.w/C,②由此可知，二、I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移系數及飽和溶解氧值。對曝氣液體內無生物消耗物質的清水，曝氣池的上清液等，曝氣池內存在如下關系：ic/dt=KLa(Cg-C)對曝氣池混合液曝氣充氧時，由于有生物耗氧物質，池內存在如下關系式：乂二 -：：：-'二 ③式中：、一單位污泥好氧速率；x—污泥濃度。實驗采用間歇非穩態方法進行，當水樣為污水或曝氣池上清液時，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，求出清水充氧的久二、二和污水中充氧的：-；=?、；〉「，并按式①、②求出二、二值。三、實驗設備及儀器曝氣罐：有機玻璃內徑18cm，高度H=2.2m，內設工字形布氣管，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子流量計、電壓表、溫度表、可控硅電壓調整器等；溶解氧記錄儀；小型空氣壓縮機；實驗用水樣；脫氧劑：無水亞硫酸鈉；催化劑：氯化鈷0.1mg/L。四、實驗步驟及記錄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，并根據溶解氧濃度公式確定水中溶解氧量：兀 兀185V二一d2xH二一x( )2x2.2二0.0591m3二59.1L4 4 100G二C?V二5.66x59.1二334.506mg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。計算脫氧劑無水硫酸鈉用量其反應式為2NaSO^+O.m*2曲Sq由方程式得一幺 二皂二1，即亞硫酸鈉的用量可以由下式計算2NaSO 252824g二(1.1?1.5)Gx8，其中(1.1?1.5)為安全系數，通常取1.5，貝V清水：g二1.5Gx8二1.5x334.506x8二4014.072mg二4.014g污水：g=3.972g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0.1x59.1=5.91mg。將所得的脫氧劑與催化劑分別加入兩個曝氣筒內充分混合后，反應10min左右測DO值。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)記錄數據。

六、實驗數據及結果整理根據公式計算不同時刻InCs=的值，并將計算數據填入下表，以InCsHc一c c一cst st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Kl/直。清水曝氣充氧實驗計算數據t/minct(mg/L)lnCs^oc一cs t10.430.03529.361.3542.511.562.477312.223.4523.512.434.196412.494.576512.545.061612.48/污水曝氣充氧實驗計算