生物接触氧化实验

1、生物接触氧化法处理有机工业废水的启动生物膜的接种、培养与驯化一、实验目的与实验原理生物接触氧化法是以附着在载体 （俗称填料） 上的生物膜为主， 净化有机废 水的一种高效水处理工艺。 具有活性污泥法特点的生物膜法， 兼有活性污泥法和 生物膜法的优点。 在可生化条件下， 不论应用于工业废水还是养殖污水、 生活污 水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐 冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。生物处理是有机工业废水处理的重要环节，在这里氨 /氮、亚硝酸、硝酸盐、 硫化氰等有害物质都将得到去除， 对以后流程中水质的进一步处理将起到关键作 用。如

2、果能配合 JBM 新型组合式生物填料使用，可加速生物分解过程，具有运 行管理简便、投资省、处理效果高、最大限度地减少占地等优点。1、生物接触氧化法的反应机理生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺， 其 特点是在池内设置填料， 池底曝气对污水进行充氧， 并使池体内污水处于流动状 态，以保证污水与污水中的填料充分接触， 避免生物接触氧化池中存在污水与填 料接触不均的缺陷。该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给， 生物膜生长至一定厚度后， 填料壁的 微生物会因缺氧而进行厌氧代谢， 产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物 膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流

3、出池外。生 物接触氧化法具有以下特点：（1）由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体 量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；（2）由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量 的骤变有较强的适应能力；（3）剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。 影响生物膜生长、繁殖、处理废水效果的环境因素主要有：（1）营养物：即水中碳、氮、磷之比应保持 100：5：1。（2）溶解氧：溶解氧控制在 2-4mg/L 较为适宜。（3）温度：任何一种细菌都有一个最适生长温度，随温度上升，细菌生长 加速，但有一个最低和最高生长温度范围，一般为 1045oC，适宜温

4、度为 15 35oC，此范围内温度变化对运行影响不大。（4）酸碱度：一般 PH为 6.5 8.5 。特殊时 , 超过上述规定值时，应加酸 碱调节。2、生物接触氧化法处理有机工业废水的启动 生物接触氧化法处理有机工业废水系统的启动包括微生物的接种、 培养、驯 化三个阶段。 接种可以引入用于有机废水降解的微生物； 通过培养，可以使得专 性的好氧微生物生长、繁殖、占主体地位；通过对微生物的驯化，可以筛选适合 该工艺废水处理及环境的微生物。 因此，微生物处理系统的启动对于采用生物法 处理有机工业废水的投入运行有至关重要的作用。（1）微生物的接种可从学校附近的城市污水处理厂取浓缩污泥， 置于生物接触氧化

5、池中， 进行 培养。（2）微生物的培养 是利用接种的少量微生物，逐步繁殖的培养过程。生物膜的培养实质就是在一段时间内，通过一定的手段，使处理系统中产生并积累一定量的微生物、 使生物膜达到一定厚度。可通过向置有接种污泥的生物接触氧化池投加营养物 （葡萄糖、面粉、啤酒、 KNO 3、（NH 4） 2HPO4 等），并曝气，使微生物生长、 繁殖。（3）微生物的驯化驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物， 淘汰无用的微生物。 当生物 膜的平均厚度在 2mm左右生物膜培养即告成功，直到出水 BOD5、SS、CODCr 等各 项指标达到设计要求。3、实验目的通过本综合实验， 可进一步巩固有机物废水微生物

6、法处理的原理、 环境影响 因素等，并掌握采用微生物法处理有机废水的启动、调试和运行过程。二、实验仪器1、生物接触氧化池：一座。 尺寸： 150×1500H 材质：有机玻璃2、污水泵（提升废水） ，一台。 流量： 0.5 m3/h。 扬程： 8 m。 功率： 0.1 KW。3、气泵（曝气用）：一台。 气量： 0.48 m3/min 。 压力： 5 m。4、纤维填料（组合式）：一批。5、废水调节池 尺寸： 400×400×600 H 材质： PVC6、连接各构筑物间的工艺管道、管件、阀门：一批。7、实验工艺流程图如下：三、试剂、药品1、降解有机废水的微生物：从学校附近

7、的城市污水处理厂取污泥。2、微生物培养阶段的营养物（葡萄糖、面粉、啤酒、 KNO3、（NH4）2HPO4 等）3、测 BOD5 的试剂和药品。4、测 CODCr 的试剂和药品。5、便携式溶解氧（ DO）测定仪。四、实验步骤1、某未知有机工业废水的水质分析。分析指标： pH、水温、 DO、COD、BOD、5 BOD5/CODCr、总氮、总磷。根据该 有机工业废水污染物成分，判断其可生化性。2、生物接触氧化处理系统的组装，计算主要构筑物的工艺参数。3、浓缩污泥接种从学校附近的城市污水处理厂取浓缩污泥， 置于生物接触氧化池中， 进行培 养。具体做法：将取回的浓缩污泥置于接触氧化池中， 接种污泥体积为

8、生化池有 效溶积的 10%，加满清水，然后静置 24 h ，使固着态微生物接种到填料上。4、微生物的培养将接种后的微生物系统的水放空，每天一次以 BOD5：N：P=100：5：1 比例 投加由营养物（葡萄糖、面粉、啤酒、 KNO3、（NH4）2HPO4 等）配制而成的有 机营养液，营养液的 COD以 500800 mg/L为宜。然后开始曝气培养（溶解氧平 均控制在 24 mg/L）。连续曝气 22 h（溶解氧控制在 2-4mg/L），静置沉淀 2 h 后，排放池中的水。再投机营养液、曝气。每天重复一次。持续7 d，可看到填料表面已经生长了薄薄一层黄褐色生物膜。测定指标：（1）每天测定生物接触氧

9、化池溶解氧、温度、 PH值 23 次。（2）每天测定曝气池投加的营养液的 COD、处理后（静置沉淀后的排放水） 的 COD。5、微生物的驯化经过接种、培养过程后， 接触氧化池的填料上已长满一层生物膜。 通过逐步 进水的方式，使生物膜逐渐适应该有机工业废水，并筛选出优势菌种。具体做法：进水方式见下表：日期进水配比第1天10%体积工业废水90%体积营养液220%体积工业废水80%体积营养液330%体积工业废水70%体积营养液440%体积工业废水60%体积营养液550%体积工业废水50%体积营养液660%体积工业废水40%体积营养液770%体积工业废水30%体积营养液880%体积工业废水20%体积营

10、养液990%体积工业废水10%体积营养液10100%体积工业废水每天连续曝气 22 h（溶解氧控制在 2-4mg/L），静置沉淀 2 h后，排放池中 的水。再换水、曝气、静沉、排水，每天重复上述操作一次。测定指标：（1）每天测定生物接触氧化池溶解氧、温度、 PH值 23 次。（2）每天测定曝气池投加的进水（营养液 +有机工业废水）的 COD、处理后 （静置沉淀后的排放水）的 COD。另外，在第 10 天，补测进水、出水的 BOD5。（3）驯化结束时，生物膜的生物相的镜像观察。6、需要记录的数据（1）该工业废水的水质指标的测定（ pH、水温、 DO、 COD、 BOD、5 BOD5/CODCr、

11、 总氮、总磷）（2）微生物培养阶段（ 4天）进出水的（ pH、水温、 DO、COD）。（3）微生物驯化阶段（ 4天）进出水的（ pH、水温、 DO、COD）。（ 4）驯化阶段最后一天进出水的 BOD5。（5）驯化结束时，生物膜的生物相的镜像观察。附件 1 实验分组及实验过程中的分工、值班安排1、实验分为 3 个大组，每组 23 人。2、每大组分为 4 个小组，每小组约 56 个人。 4 个小组每天轮流值班。3、各大组每天负责值班的小组同学要按照实验步骤进行系统的操作和调试，控 制系统工艺状况， 测定进出水水质， 记录实验过程中观察到的现象， 微生物生产 情况等。4、每组准备一个实验记录本，记录

12、以上数据、水温、气温、天气，每天值班的 同学签到。附件 2：COD 的测定化学需氧量的测定(重铬酸钾法)一、原理在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流，将水样中还原性物质( 主要是有机物 ) 氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂， 用硫酸亚铁铵标准溶液回滴， 根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量来计算水样化学需氧量。二、仪器1、250mL全玻璃回流装置。2、加热装置 ( 电炉) 。3、25mL或 50mL酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。三、试剂1、重铬酸钾标准溶液 (C1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L) ；精确称取预先在 120烘干 2h 的基准 或优质纯重铬酸

13、钾 12.258g 溶于水中，移入 1000mL容量瓶，稀释至标线，摇匀。2、试亚铁灵指示液： 称取 1.485g 邻菲罗啉 (C12H8N2·H2O)，0.695g 硫酸亚铁 (FeSO4·7H2O) 溶于水中，稀释至 100mL,贮于棕色瓶中。3、硫酸亚铁铵标准溶液 c(NH 4) 2Fe(SO4) 2·6H2O0.1mol/L ：称取 39.5g 硫酸亚铁铵 溶于水中， 边搅拌边缓慢加入 20mL浓硫酸，冷却后移入 1000mL容量瓶中， 加水稀释至标线， 摇匀。临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。4、硫酸硫酸银溶液：称取 5.0g 硫酸银，加入到 500ml

14、浓硫酸中，放置一天 , 不时 摇动使其溶解备用。5、浓硫酸6、硫酸汞：结晶或粉末。四、标定方法 ：准确吸取 10.00mL 重铬酸钾标准溶液于 250mL锥形瓶中，加水稀释至 110mL左右，缓 慢加入 30mL浓硫酸，摇匀。冷却后，加入 3滴试亚铁灵指示液 (约 0.15mL) ，用硫酸亚铁铵 溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。C=(0.2500 × 10.00)/V式中： C硫酸亚铁铵标准溶液的浓度 (mol/L) ；V硫酸亚铁铵标准溶液的用量 (mL) 。五、测定步骤1、取 20.00mL 混合均匀的水样(或适量水样稀释至20.00mL )置于 250mL磨口

15、的回流锥形瓶中， 准确加入 10mL 重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石， 连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入 30mL硫酸 - 硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h（ 自开始沸腾计时 ）。对于化学需氧量高的废水样，可先根据猜测的废水浓度，选择稀释倍数。稀释后废水 中浓度在 50 200mg/L 为宜。稀释时，所取废水样量不得少于5mL，如果化学需氧量很高，则废水样应多次稀释。 废水中氯离子含量超过 30mg/L 时，应先把 0.4g 硫酸汞加入回流锥形 瓶中，再加入 20.00mL 废水（或适量废水稀释至 20.00mL），摇匀。2、冷却后，用 90.00mL 水冲洗

16、冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140mL，否则因酸度太大，滴定终点不明显。3、溶液再度冷却后，加 3 滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜 色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。4、测定水样的同时，取 20.00mL 重蒸馏水，按同样操作步骤作空白实验。记录滴定空 白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。六、计算CODCr（O2， mg/L）=8 × 1000（V 0-V 1） · C/V式中： C硫酸亚铁铵标准溶液的浓度 （mol/L） ；V0滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量（mL） ；V1滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量（mL）

17、 ；V水样的体积 （mL） ；8氧（ 1/2O ）摩尔质量（ g/mol ）。七、注意事项1、使用 0.4g 硫酸汞络合氯离子的最高量可达 40mg，如取用 20.00mL 水样，即最高可 络合 2000mg/L 氯离子浓度的水样。 若氯离子的浓度较低， 也可少加硫酸汞， 使保持硫酸汞 氯离子 =10: 1（W/W）。若出现少量氯化汞沉淀，并不影响测定。2、水样取用体积可在 10.00 50.00mL 范围内，但试剂用量及浓度需按下表进行相应 调整，也可得到满意的结果。水样取用量和试剂用量表水样体积0.25000mol/LH2SO4-Ag 2SO4HgSO4(NH 4) 2Fe(SO4) 2滴定前总(mL)K2Cr2O7 溶液( mL)溶液（ mL）(g)(mol/L)体积（ mL）10.05.0150.20.0507020.010.0300.40.10014030.015.0450.60.15021040.020.0600.80.20028050.025.0751.00.2503503、对于化学需氧量小于 50mg/L 的水样，应改用 0.0250mol/L 重铬酸钾标准溶液。回 滴时用 0