09污水可生化性实验

诚信做人；数据真实；分析合理；富于创新《环工综合实验（2）》（工业污水可生化性实验）实验报告专业环境工程班级环工0902姓名王健指导教师余阳成绩东华大学环境科学与工程学院实验中心二0一二年五月实验题目工业污水可生化性实验实验类别综合实验室学院楼2136实验时间2012年5月19日13:00时~16:20时实验环境温度:25.4℃相对湿度:39%同组人数4人（王玉佳、马莉、孙扬雨、王玥力）承诺人签名目录一、实验目的 3二、实验原理 3（一）内源呼吸 3（二）测定原理 3（三）相关问题 5三、实验仪器设备及试剂 5（一）设备 5（二）试剂 6四、实验步骤 6五、实验记录及原始数据 7六、实验处理与分析 8七、思考题 11实验目的（1）理解内源呼吸及生化呼吸的基本含义。（2）分析含酚废水的生物降解及生物毒性。（3）掌握快速判断污水可生化性的方法。实验原理（一）内源呼吸定义：在正常情况下，微生物利用外界供给的能源进行呼吸叫外源性呼吸。如果外界没有供给能源，而是利用自身内部储存的能源物质进行呼吸叫做内源呼吸。微生物处于内源呼吸阶段时，耗氧的速率恒定不变。微生物与有机物接触后，其耗氧的特性反应了有机物被氧化分解的规律。一般来说，耗氧量大、耗氧速率高，即说明该有机物易被微生物降解，反之亦然。（二）测定原理测定不同时间的内源呼吸耗氧量及有机物接触后的生物呼吸耗氧量，可得内源呼吸线及生化呼吸线，通过比较即可判断废水的可生化性。当生化呼吸线位于内源呼吸线上时废水中有机物一般可被微生物氧化分解的；当生化呼吸线与内源呼吸线重合时，有机物可能是不能被微生物降解的，但它对微生物的降解无拟制作用；当生化呼吸线位于内源呼吸线下时，说明有机物对微生物的生命活动产生了明显的拟制作用。在污水好氧生物处理中，当污水中的底物与微生物接触后，微生物对底物即进行代谢，同时呼吸耗氧。物质代谢所消耗的氧包括两个部分：①氧化分解有机污染物，使其分解为CO2、H2O、HN3（存在含氮有机物时）等，为合成新细胞提供能量；②供微生物进行内源呼吸，使细胞物质氧化分解。下例可以说明物质代谢过程中的这一关系。合成：8CH2O+3O2+NH3→C5H7NO2+3CO2+6H2O3CH2O+3O2→3CO2+3H2O+能量5CH2O+NH3→C5H7NO2+3H2O从以上反应式可以看到，约1/3的CH2O（酪蛋白）被微生物氧化分解为CO2和H2O，同时产生能量供微生物合成新细胞，这一过程需要消耗氧。内源呼吸：C5H7NO2+5O2→5CO2+2H2O+NH3由上述反应式可以看到，内源呼吸过程氧化1g微生物需要的氧量1.42g（5O2/C5H7NO2=160/113=1.42）。微生物进行物质代谢过程的需氧速率可以用下式表示：总的需氧速率=合成细胞的需氧速率+内源呼吸的需氧速率即式中：——总的需氧速率，；——降解有机物，合成新细胞的好样速率，；——微生物能内源呼吸需氧速率，。这两部分氧化过程所需要的氧量可由下式计算：式中：——混合液需氧量，；——活性污泥微生物降解1kg有机物的需氧量，；——污水流量，；——被活性污泥微生物降解的有机物浓度，；——活性污泥微生物自身氧化需氧量，；——曝气池水容积，；——挥发性污泥浓度（），。式（9-2）中的系数、是活性污泥法处理系统的重要设计与运行参数。对生活污水，为0.42~0.53，为0.188~0.11。式（9-1）中=-，基本上为一常量；=，为有机负荷，这说明不仅与微生物性能有关，还与有机负荷、有机物总量有关。当污水中的底物主要为可生物降解的有机物时，微生物的氧吸收量累计值为一条犹如BOD测定的耗氧过程线（下图中曲线1）。溶解氧的吸收量（即消耗量）与污水中的有机物浓度有关。实验开始时，间歇反应器中有机物浓度较高，微生物吸收氧的速率也较快，以后随着反应器中有机物浓度的减少，氧吸收速率也逐渐减慢，直至最后等于内源呼吸速率（下图中的曲线2）。如污水中无底物，微生物直接进入内源呼吸，其氧吸收（累计）过程为一通过原点的直线（曲线3）。如果污水中某一种或几种组分对微生物的生长有毒害抑制作用，那么氧的吸收将会受到毒物的限制，而低于内源呼吸量（曲线4）。如果新投入微生物于废水中，则微生物需要一个驯化过程（曲线2）。（三）相关问题1、如何求好氧呼吸速率？如何求好氧呼吸氧吸收量累计值？每隔30min，取桶中废水于溶解氧测定仪的广口瓶中，每10s测一次溶解氧量，连续6min，可得到一组溶解氧值，并通过以时间为横坐标，溶解氧为纵坐标的直线，其斜率即为好氧呼吸速率。测完180min后，可得到7组不同时段的溶解氧，即得到7个时间点的好氧呼吸速率，再根据下式求得某时间段的好氧呼吸氧吸收量累计值。其中：全部时间内再以(Ou)n为纵坐标，t为横坐标作图，比较不同环境下微生物的好养状况。实验仪器设备及试剂（一）设备溶解氧测定仪：测定水中溶解氧的装置。其工作原理是氧透过隔膜被工作电极还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流，通过测量此电流，得到水中溶解氧的浓度。根据浓度不同，隔膜电极分为极谱式和原电池式两种类型。极谱式隔膜电极以银-氯化银作为对电极，电极内部电解液为氯化钾，电极外部为厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜挡住了电极内外液体交流，使水中溶解氧渗入电极内部，两电极间的电压控制在0.5-0.8V，通过外部电路测得扩散电流可知溶解氧浓度。原电池式用银作阳电极，铅作阴电极。阳电极和银电极浸入氢氧化钾电解池中，形成两个半电池，外层同样用薄膜封住。溶解氧在阳极被还原，产生扩散电流，通过测定扩散电流可得溶解氧浓度。活性污泥培养及驯化装置：装置由四个驯化桶、曝气装置、空压机组成（二）试剂苯酚：对微生物的呼吸有抑制作用，所以选择其作为抑制剂。氯化铵、磷酸氢二钾、葡萄糖等：作为营养放入到培养桶中，检测其对微生物呼吸的作用。实验步骤1、分别取活性污泥2.5L与可生化实验装置的三个有机玻璃容器中，其中1号容器中加入15g葡萄糖、0.5gNH4Cl、0.13gKH2PO4，2号容器加入10ml苯酚，3号容器不加任何物质；2、给3个容器连续曝气10分钟，在一直曝气的条件下，每隔30min，用广口瓶分别取1、2、3容器污泥测定好氧呼吸速率，每10s测一次，连续6min，180min后实验结束。第一组：无添加任何物质第二组：加入苯酚第三组：加入营养实验记录及原始数据数据处理与分析第一组：在0时刻时，根据无添加物溶解氧的数据，以时间为x轴，溶解氧量为y轴，可得下图：可知第一组0时刻的好氧呼吸速率为O0=-0.003mg/L·s同理，根据余下各时刻的溶解氧量画图可得：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，根据下式可求得各时段内的好氧呼吸氧吸收量累计值：mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L全部时间内的好氧呼吸氧吸收量累计值：mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L同样根据此方法可得到第二组、第三组的好氧呼吸氧吸收量累计值：全部时间内的好氧呼吸氧吸收量累计值mg/L时间无苯酚营养00003010.85.17546.356018.456.07586.49028.86.75130.9512047.79.225168.315069.97512.15190.818090.92713.5214.65再以(Ou)n为纵坐标，t为横坐标作图，得下图：由上图曲线的位置关系可知：添加苯酚时会抑制微生物的好氧呼吸，而添加营养将会促进微生物的好氧呼吸。七、思考题1、BOD/CODcr也可判断废水的可生化性，试与本实验方法比较各自的优缺点。答：生物处理法优点：速度快，准确，直观缺点：1.对实验设备要求高，在实验前仪器要校准；2.对于水质复杂、污染物种类繁多的工业污水，由于污水中含有难以生物降解的有机物，或含有能够抑制或毒害微生物生长的物质，或缺少微生物生长所需要的某些营养物质和环境条件，造成测定效果不一定显著。BC比优点：比较简单，能较好的反应微生物氧化分解特性。缺点：测定时间长2、请简述如何求1立方米体积好氧活性污泥中的微生物在两个小时内消耗的氧气总量？答：与上述实验步骤相同，在培养装置中注入2.5L的活性污泥，开启曝气装置10分钟后，每隔30min，取桶中废水于溶解氧测定仪的广口瓶中，每10s测一次溶解氧量，连续6min，可得到一组溶解氧值，并通过以时间为横坐标，溶解氧为纵坐标的直线，其斜率即为好氧呼吸速率。测完120min后，可得到5组不同时段的溶解氧，即得到5个时间点的好氧呼吸速率，再根据下式求得两小时内的好氧呼吸氧吸收量累计值，结果乘以1m3，即为1立方米体积好氧活性污泥中的微生物在两个小时内消耗的氧气总量。3、某活性污泥培养池，在温度一定的条件下，溶解氧恒定为3.5mg/l，已知培养池中活性污泥