09污水可生化性實驗

誠信做人；數(shù)據(jù)真實；分析合理；富于創(chuàng)新《環(huán)工綜合實驗（2）》（工業(yè)污水可生化性實驗）實驗報告專業(yè)環(huán)境工程班級環(huán)工0902姓名王健指導教師余陽成績東華大學環(huán)境科學與工程學院實驗中心二0一二年五月實驗題目工業(yè)污水可生化性實驗實驗類別綜合實驗室學院樓2136實驗時間2012年5月19日13:00時~16:20時實驗環(huán)境溫度:25.4℃相對濕度:39%同組人數(shù)4人（王玉佳、馬莉、孫揚雨、王玥力）承諾人簽名目錄一、實驗目的 3二、實驗原理 3（一）內(nèi)源呼吸 3（二）測定原理 3（三）相關問題 5三、實驗儀器設備及試劑 5（一）設備 5（二）試劑 6四、實驗步驟 6五、實驗記錄及原始數(shù)據(jù) 7六、實驗處理與分析 8七、思考題 11實驗目的（1）理解內(nèi)源呼吸及生化呼吸的基本含義。（2）分析含酚廢水的生物降解及生物毒性。（3）掌握快速判斷污水可生化性的方法。實驗原理（一）內(nèi)源呼吸定義：在正常情況下，微生物利用外界供給的能源進行呼吸叫外源性呼吸。如果外界沒有供給能源，而是利用自身內(nèi)部儲存的能源物質進行呼吸叫做內(nèi)源呼吸。微生物處于內(nèi)源呼吸階段時，耗氧的速率恒定不變。微生物與有機物接觸后，其耗氧的特性反應了有機物被氧化分解的規(guī)律。一般來說，耗氧量大、耗氧速率高，即說明該有機物易被微生物降解，反之亦然。（二）測定原理測定不同時間的內(nèi)源呼吸耗氧量及有機物接觸后的生物呼吸耗氧量，可得內(nèi)源呼吸線及生化呼吸線，通過比較即可判斷廢水的可生化性。當生化呼吸線位于內(nèi)源呼吸線上時廢水中有機物一般可被微生物氧化分解的；當生化呼吸線與內(nèi)源呼吸線重合時，有機物可能是不能被微生物降解的，但它對微生物的降解無擬制作用；當生化呼吸線位于內(nèi)源呼吸線下時，說明有機物對微生物的生命活動產(chǎn)生了明顯的擬制作用。在污水好氧生物處理中，當污水中的底物與微生物接觸后，微生物對底物即進行代謝，同時呼吸耗氧。物質代謝所消耗的氧包括兩個部分：①氧化分解有機污染物，使其分解為CO2、H2O、HN3（存在含氮有機物時）等，為合成新細胞提供能量；②供微生物進行內(nèi)源呼吸，使細胞物質氧化分解。下例可以說明物質代謝過程中的這一關系。合成：8CH2O+3O2+NH3→C5H7NO2+3CO2+6H2O3CH2O+3O2→3CO2+3H2O+能量5CH2O+NH3→C5H7NO2+3H2O從以上反應式可以看到，約1/3的CH2O（酪蛋白）被微生物氧化分解為CO2和H2O，同時產(chǎn)生能量供微生物合成新細胞，這一過程需要消耗氧。內(nèi)源呼吸：C5H7NO2+5O2→5CO2+2H2O+NH3由上述反應式可以看到，內(nèi)源呼吸過程氧化1g微生物需要的氧量1.42g（5O2/C5H7NO2=160/113=1.42）。微生物進行物質代謝過程的需氧速率可以用下式表示：總的需氧速率=合成細胞的需氧速率+內(nèi)源呼吸的需氧速率即式中：——總的需氧速率，；——降解有機物，合成新細胞的好樣速率，；——微生物能內(nèi)源呼吸需氧速率，。這兩部分氧化過程所需要的氧量可由下式計算：式中：——混合液需氧量，；——活性污泥微生物降解1kg有機物的需氧量，；——污水流量，；——被活性污泥微生物降解的有機物濃度，；——活性污泥微生物自身氧化需氧量，；——曝氣池水容積，；——揮發(fā)性污泥濃度（），。式（9-2）中的系數(shù)、是活性污泥法處理系統(tǒng)的重要設計與運行參數(shù)。對生活污水，為0.42~0.53，為0.188~0.11。式（9-1）中=-，基本上為一常量；=，為有機負荷，這說明不僅與微生物性能有關，還與有機負荷、有機物總量有關。當污水中的底物主要為可生物降解的有機物時，微生物的氧吸收量累計值為一條猶如BOD測定的耗氧過程線（下圖中曲線1）。溶解氧的吸收量（即消耗量）與污水中的有機物濃度有關。實驗開始時，間歇反應器中有機物濃度較高，微生物吸收氧的速率也較快，以后隨著反應器中有機物濃度的減少，氧吸收速率也逐漸減慢，直至最后等于內(nèi)源呼吸速率（下圖中的曲線2）。如污水中無底物，微生物直接進入內(nèi)源呼吸，其氧吸收（累計）過程為一通過原點的直線（曲線3）。如果污水中某一種或幾種組分對微生物的生長有毒害抑制作用，那么氧的吸收將會受到毒物的限制，而低于內(nèi)源呼吸量（曲線4）。如果新投入微生物于廢水中，則微生物需要一個馴化過程（曲線2）。（三）相關問題1、如何求好氧呼吸速率？如何求好氧呼吸氧吸收量累計值？每隔30min，取桶中廢水于溶解氧測定儀的廣口瓶中，每10s測一次溶解氧量，連續(xù)6min，可得到一組溶解氧值，并通過以時間為橫坐標，溶解氧為縱坐標的直線，其斜率即為好氧呼吸速率。測完180min后，可得到7組不同時段的溶解氧，即得到7個時間點的好氧呼吸速率，再根據(jù)下式求得某時間段的好氧呼吸氧吸收量累計值。其中：全部時間內(nèi)再以(Ou)n為縱坐標，t為橫坐標作圖，比較不同環(huán)境下微生物的好養(yǎng)狀況。實驗儀器設備及試劑（一）設備溶解氧測定儀：測定水中溶解氧的裝置。其工作原理是氧透過隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴散電流，通過測量此電流，得到水中溶解氧的濃度。根據(jù)濃度不同，隔膜電極分為極譜式和原電池式兩種類型。極譜式隔膜電極以銀-氯化銀作為對電極，電極內(nèi)部電解液為氯化鉀，電極外部為厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜擋住了電極內(nèi)外液體交流，使水中溶解氧滲入電極內(nèi)部，兩電極間的電壓控制在0.5-0.8V，通過外部電路測得擴散電流可知溶解氧濃度。原電池式用銀作陽電極，鉛作陰電極。陽電極和銀電極浸入氫氧化鉀電解池中，形成兩個半電池，外層同樣用薄膜封住。溶解氧在陽極被還原，產(chǎn)生擴散電流，通過測定擴散電流可得溶解氧濃度?；钚晕勰嗯囵B(yǎng)及馴化裝置：裝置由四個馴化桶、曝氣裝置、空壓機組成（二）試劑苯酚：對微生物的呼吸有抑制作用，所以選擇其作為抑制劑。氯化銨、磷酸氫二鉀、葡萄糖等：作為營養(yǎng)放入到培養(yǎng)桶中，檢測其對微生物呼吸的作用。實驗步驟1、分別取活性污泥2.5L與可生化實驗裝置的三個有機玻璃容器中，其中1號容器中加入15g葡萄糖、0.5gNH4Cl、0.13gKH2PO4，2號容器加入10ml苯酚，3號容器不加任何物質；2、給3個容器連續(xù)曝氣10分鐘，在一直曝氣的條件下，每隔30min，用廣口瓶分別取1、2、3容器污泥測定好氧呼吸速率，每10s測一次，連續(xù)6min，180min后實驗結束。第一組：無添加任何物質第二組：加入苯酚第三組：加入營養(yǎng)實驗記錄及原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析第一組：在0時刻時，根據(jù)無添加物溶解氧的數(shù)據(jù)，以時間為x軸，溶解氧量為y軸，可得下圖：可知第一組0時刻的好氧呼吸速率為O0=-0.003mg/L·s同理，根據(jù)余下各時刻的溶解氧量畫圖可得：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，根據(jù)下式可求得各時段內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計值：mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L全部時間內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計值：mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L同樣根據(jù)此方法可得到第二組、第三組的好氧呼吸氧吸收量累計值：全部時間內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計值mg/L時間無苯酚營養(yǎng)00003010.85.17546.356018.456.07586.49028.86.75130.9512047.79.225168.315069.97512.15190.818090.92713.5214.65再以(Ou)n為縱坐標，t為橫坐標作圖，得下圖：由上圖曲線的位置關系可知：添加苯酚時會抑制微生物的好氧呼吸，而添加營養(yǎng)將會促進微生物的好氧呼吸。七、思考題1、BOD/CODcr也可判斷廢水的可生化性，試與本實驗方法比較各自的優(yōu)缺點。答：生物處理法優(yōu)點：速度快，準確，直觀缺點：1.對實驗設備要求高，在實驗前儀器要校準；2.對于水質復雜、污染物種類繁多的工業(yè)污水，由于污水中含有難以生物降解的有機物，或含有能夠抑制或毒害微生物生長的物質，或缺少微生物生長所需要的某些營養(yǎng)物質和環(huán)境條件，造成測定效果不一定顯著。BC比優(yōu)點：比較簡單，能較好的反應微生物氧化分解特性。缺點：測定時間長2、請簡述如何求1立方米體積好氧活性污泥中的微生物在兩個小時內(nèi)消耗的氧氣總量？答：與上述實驗步驟相同，在培養(yǎng)裝置中注入2.5L的活性污泥，開啟曝氣裝置10分鐘后，每隔30min，取桶中廢水于溶解氧測定儀的廣口瓶中，每10s測一次溶解氧量，連續(xù)6min，可得到一組溶解氧值，并通過以時間為橫坐標，溶解氧為縱坐標的直線，其斜率即為好氧呼吸速率。測完120min后，可得到5組不同時段的溶解氧，即得到5個時間點的好氧呼吸速率，再根據(jù)下式求得兩小時內(nèi)的好氧呼吸氧吸收量累計值，結果乘以1m3，即為1立方米體積好氧活性污泥中的微生物在兩個小時內(nèi)消耗的氧氣總量。3、某活性污泥培養(yǎng)池，在溫度一定的條件下，溶解氧恒定為3.5mg/l，已知培養(yǎng)池中活性污泥