1、#*实验一 曝气充氧实验一、实验目的（1）掌握氧转移机理及影响因素。（2）学会图解法求曝气设备氧总转移系数 KLa 方法。（3）了解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法。二、实验原理活性污泥处理过程中氧气设备的作用是使氧气、活性污泥、营养物三者充分混合，使污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行物质代谢。由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素，因此工程设计人员通常通过实验来评价曝气设备的供氧能力。根据氧转移基本方程 积分整理后，所得到的氧总转移系数表)(cKdtcsLa达式为。tsLact0ln3.2式中：KLa 总转移系数， h-1
2、； t 曝气时间，h； cs 饱和溶解氧浓度 mg/L； c0 曝气筒内初始溶解氧浓度 mg/L，本实验中 t=0 时，c 0 =0 ；ct t 时刻曝气筒内溶解氧浓度 mg/L；整理得 ，以 为纵坐标，t 为横坐标绘制直线，通tKLats30.2lnsc0ln过图解法求得直线斜率可以确定 KLa 值。本实验采用间歇非稳态法，即实验过程中不进水也不出水的清水实验对充氧性能进行测定。环境 1101 肖竹天 11233022三、实验设备与仪器（1）溶解氧侧定仪。 （2）空气压缩机。 （3）曝气筒，内径 18.5cm，有效水深为 2.2m。 （4）搅拌器。 （5）秒表。 （6）分析天平。 四、实验用
3、试剂（1）脱氧剂：无水亚硫酸钠。 （2）催化剂：氧化钻(0.1mg/L)。五、实验操作步骤（1）向曝气筒中注入清水至 2.2m，取水样测得水中溶解氧值 5.66mg/L，并根据溶解氧浓度公式确定水中溶解氧量： LmHdV 1.590.2)105.8(432 gCG6.3.96.（2）计算脱氧剂无水硫酸钠用量其反应式为由方程式得 ，即亚硫酸钠的用量可以由下式计算8125342SONa，其中（1.11.5）为安全系数，通常取 1.5，则8)5.1(Gg gmg 014.72.4016.3.1. （3）计算催化剂用量。所用催化剂浓度为 0.1mg/L，则加入催化剂量为。m91.5.0（4）将所得的脱
4、氧剂与催化剂加入曝气筒内充分混合后，反应 10min 左右测 DO 值。（5）当水样脱氧至零后，开始正常曝气，计时每隔 1、2、3 等分钟取样一次，在现场测定 DO 值，直至水中溶解氧值不再增长，饱和溶解氧为环境 1101 肖竹天 1123302212.62mg/L。（6）记录数据。六、实验数据及结果整理根据公式计算不同时刻 的值，并将计算数据填入下表，以tsc0ln为纵坐标，t 为横坐标绘制直线，通过图解计算斜率方法，求出 KLa 值。sc0ln曝气充氧实验计算数据t/min ct(mg/L) tsc0ln1 0.43 0.0352 9.36 1.3542.5 11.56 2.4773 12
5、.22 3.4523.5 12.43 4.1964 12.49 4.5765 12.54 5.0616 12.48 4.501曝气充氧实验所得关系图环境 1101 肖竹天 11233022则由图可以看出， ， =1.57 h-1。67.03.2LaKLa七、思考题1.简述曝气在活性污泥生物处理法中的作用。答：曝气的作用主要有：1) 充氧。活性污泥法是利用好氧活性污泥处理污水的一种生物处理方法，其原理就是利用微生物在好氧条件下的氧化分解和代谢去除水中有机污染物。所以，充氧很重要。2) 搅拌混匀作用。曝气可以使活性污泥分布均匀，从而使去除率更高。2.简述曝气充氧原理及影响氧转移因素。答：曝气充氧是
6、指人为通过一些设备，强制加速向水体中传递氧气，使空气中的氧气、活性污泥和污染物三者 充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，促使氧气从水相移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行物质代谢。影响因素有曝气水水质，曝气水水温，氧分压，气液间接触面积和时间，水的紊流程度等。3.分析曝气的种类和各自特点。答：曝气方法主要有三种，即鼓风曝气、机械曝气、鼓风机械曝气。鼓风曝气是在鼓风机的作用下，经过空气扩散，在水中形成不同尺寸的气泡。气泡经上升和随水流动，最后在液面处破裂，在这一过程中产生氧向混合液中转移的作用。机械曝气采用机械装置在驱动力作用下使混合液充分搅动，促进氧的转移。鼓风机械曝气是以
7、上两者的结合。4.氧总转移系数 KLa 的意义是什么？环境 1101 肖竹天 11233022答：表征曝气池中溶解氧浓度从起始提高到饱和所需要的时间。氧总转移系数表达式为。tsLactK0ln3.25.鼓风曝气设备与机械曝气设备充氧性能指标有何不同？答：(1)动力效率 Ep：即每消耗 1kwh 电能转移到混合液中的氧量，单位是kgO2(kWh)。(2)氧的利用率 EA：通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量，占总供氧量的百分比()。(3)氧的转移效率 EL：也称充氧能力，通过机械曝气装置，在单位时间内转移到混合液中的氧量，单位是 kgh。通常用动力效率和氧的利用率两项指标评判鼓风曝气设备的性能，而用
8、动力效率和氧的转移效率两项指标评判机械曝气设备的性能。最基本的差异如下：1) 鼓风曝气设备；布气均匀、氧转移率高、能耗低、搅拌效果略差些。2) 机械曝气设备；布气不匀、氧转移率低、能耗大、搅拌效果好一些。实验二 污泥吸附性能的测定一、实验目的（1）通过实验加深对活性污泥活性的理解。（2）学会对污泥吸附性能的实验测定及计算方法。二、实验原理活性污泥是活性污泥法污水处理系统中的主体作用物质，活性污泥的性能优劣，对活性污泥处理系统的净化效果起着决定性的影响，所以，只有活性污泥反应器曝气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机污染物，达到净化水体的目的。通常，活性好的活性污泥从外观上看呈黄
9、褐色絮绒颗粒状，因此，它又被称为“生物絮凝体” 。它主要是由栖息在活性污泥上的大量微生物聚集而成。通常来讲，性能优良的活性污泥应该具有很强的吸附性能和凝聚沉降性能。由于活性污泥具有很大表面积，当活性强的活性污泥（通常活性污泥上的微生物处于内源呼吸器）与污水接触时，就会在较短时间内，将污水中呈悬浮环境 1101 肖竹天 11233022和胶体状的有机污染物凝聚吸附在自身表面，从而使有机物得到去除，即所谓的“初期吸附去除 ”。在此阶段 COD 含量会急剧下降，但接下来 COD 含量略有升高，这是因为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。此时，活性污泥微生物进入营养过剩的“壮龄
10、” 阶段，因而微生物处于分散状态，这也进一步促使 COD 值上升，而随着活性污泥净化反应的不断进行，有机物不断被降解，COD 值又缓慢下降。整个过程可由图 1 表示。图 1 活性污泥吸附曲线三、实验仪器及设备秒表、量筒（100ml） 、锥形瓶、磁力搅拌器、溶氧仪、污泥离心浓缩机四、实验用试剂50g/L 的葡萄糖溶液，浓缩污泥、蒸馏水五、实验步骤（1）将活性污泥浓缩脱水后去除上清液。（2）取 80ml 污泥于锥形瓶中，再加入 200ml 葡萄糖溶液。（3）将溶氧仪探头放进锥形瓶内，保持探头与锥形瓶的接口处密封，记下0min 时的溶解氧读数。（4）打开磁力搅拌器搅拌混合液，每隔 0.5min 读一
11、次数，记录下溶解氧的变化。（5）同时做对照实验，取 280ml 蒸馏水重复上述操作，并记录数据。实验数据见下表。（6）绘制吸附曲线见下图。环境 1101 肖竹天 11233022污泥吸附 清水时间 t/minDO mg/l DOmg/l0.5 10.77 6.601.0 10.37 6.381.5 10.13 6.312.0 9.92 6.292.5 9.73 6.343.0 9.61 6.393.5 9.43 6.304.0 9.21 6.274.5 8.95 6.265.0 8.71 6.265.5 8.53 6.316.0 8.31 6.286.5 8.14 6.22DO溶解氧 mg/L
12、环境 1101 肖竹天 112330227.0 7.92 6.167.5 7.72 6.258.0 7.48 6.228.5 7.27 6.229.0 7.07 6.209.5 6.92 6.2210.0 6.74 6.2010.5 6.54 6.2011.0 6.20 6.3011.5 5.83 6.3912.0 5.51 6.3912.5 5.23 6.2513.0 4.98 6.2113.5 4.79 6.2714.0 4.57 6.3614.5 4.34 6.3215.0 4.11 6.1815.5 3.92 6.3016.0 3.70 6.1716.5 3.51 6.2217.0 3
13、.29 6.2017.5 3.09 6.1818.0 2.86 6.1818.5 2.63 6.1819.0 2.46 6.2019.5 2.31 6.1920.0 2.20 6.1820.5 2.10 6.2021.0 2.06 6.21环境 1101 肖竹天 1123302221.5 2.04 6.2222.0 1.97 6.2222.5 1.89 6.2323.0 1.82 6.2323.5 2.06 6.2324.0 2.19 6.2524.5 2.08 6.2525.0 2.01 6.2625.5 2.02 6.2626.0 1.87 6.2626.5 1.60 6.2727.0 1
14、.52 6.2727.5 1.51 6.2728.0 1.40 6.2828.5 1.34 6.2929.0 1.29 6.2929.5 1.26 6.2830.0 1.23 6.28实验三 污泥沉降性能的测定一、 实验目的（1）掌握污泥吸附性能、污泥沉降比、污泥指数的测定及计算方法。（2）加深对活性污泥的沉淀特点和规律的认识。二、 实验原理活性污泥是活性污泥法污水处理系统中的主体作用物质，活性污泥性能的优劣，对活性污泥处理系统的净化效果起着决定性的影响，所以，只有活性污泥反应器曝气池中的活性污泥具有很高的活性才能有效地降解水中有机污染环境 1101 肖竹天 11233022物，达到净化水体的
15、预定目标。通常，活性好的活性污泥从外观上呈黄褐色絮绒颗粒状，因此，它又通常被称作“生物絮凝体” 。它主要是由栖息在活性污泥上大量的微生物聚集而成。通常来讲，性能优良的活性污泥应该具有很强的吸附性能和凝聚沉淀性能。在工程上人们也常通过测定污泥吸附或沉淀性能来判断污泥活性。一般应用以下两个指标来评价活性污泥的沉降性能:污泥沉降比（Settling Velocity） ，简称为 SV 污泥沉降比又称为 30min 沉降率。它是指混合液在量筒中静置 30min 后所形成的沉淀污泥的容积 V 占原混合液容积 V0 的百分率，以百分数表示，即 SV=100V/V0（%）污泥沉降比不仅在一定程度上反映了活性
16、污泥的沉降性能，还能够反映曝气池运行过程中的活性污泥量，可用以控制、调节剩余污泥的排放量，还能通过它及时发现污泥膨胀等异常现象，它是评价污泥数量和质量的重要参数。污泥指数（Sludge Volume Index） ，简称为 SVI 污泥指数也称为污泥容积指数。它是指曝气池出口处的混合液，在经过 30min 净沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有容积，单位为 ml/g，通常习惯把单位省去。SVI 值可通过下式计算，即MLSS：污泥干重，g/l 污泥指数表示的是经 30min 静沉后污泥浓度的倒数，因此它能客观的评价活性污泥的松散程度和沉淀、凝聚的性能，及时地反映出污泥是否有膨胀的倾向或已经发生污泥膨胀。SVI 越低，沉降性能越好。对城市污水，一般认为 SVI100 沉降性能好，100SVI200 沉降性能一般，200SVI 300 沉降性能较差，SVI300 污泥膨胀。正常情况下，城市污水在100-150 间。三、 实验设备及仪器（1）实验用模型（2）烘箱（1 台）（3）秒表、量筒（100ml） 、滤纸、漏斗、三角瓶、移液管、称量瓶、干燥器（4）测悬浮物仪器（5）可选用污泥离心浓缩机
