曝气池混合液比耗氧速率测定实验结果

一、实验目的

（1）加深理解活性污泥耗氧速率的内涵；

（2）掌握通过耗氧速率测定方法评价废水可生化性及毒性的原理及方法；

（3）掌握活性污泥耗氧速率测定方法。

二、实验原理

微生物降解有机污染物的物质代谢过程消耗的氧包括两部分：一部分用于氧化有机物使其分解成为CO2、H2O、NH3，为合成新细胞提供能量；另外一部分用于微生物内源呼吸，使细胞质氧化分解。

生物污泥在分解有机质的过程中要消耗氧气，因此单位时间内的污泥耗氧量即活性污泥耗氧速率（OUR）可用来评价活性污泥微生物代谢活性。当污水中没有底物，微生物直接进入内源呼吸，其累积耗氧曲线是一条通过原点的直线如图4－14中的曲线1所示；当污水中底物为可生物降解的有机物时，累积耗氧曲线如图4－14中的曲线2所示，开始时由于有机物浓度高，微生物呼吸耗氧速率较快，随着反应器中有机物浓度的减少，氧耗速率逐渐降低，直至最后等于内源呼吸速率；如果污水中的某一种或几种组分对微生物的生长有毒害抑制作用，微生物与污水混合后，氧耗速率便会减慢，氧耗曲线如图4－14中曲线3所示。

图4－14　微生物累计耗氧量随时间变化

如果氧耗曲线在内源呼吸曲线以上，说明污水中的底物可以被微生物氧化分解，曲线间距越大，污水的可生化性越好；当累积耗氧曲线与内源呼吸曲线重合时，说明污水中的底物不能够被微生物分解，但对微生物的生命活动无抑制作用；当累积耗氧曲线在内源呼吸曲线的下方时，表明污水中的底物对微生物产生了严重的毒害抑制作用，有机物的毒性程度不同，微生物对其利用的程度也有所不同，其相对耗氧速率变化随底物浓度变化。日常运行中，污泥OUR值的大小及其变化趋势可显示处理系统负荷的变化情况，并可以以此来控制剩余污泥的排放。活性污泥的OUR值若大大高于正常值，往往提示污泥负荷过高，此时出水水质较差，残留有机物较多，处理效果较差。若污泥OUR值长期低于正常值（这种情况往往在活性污泥低负荷的延时曝气处理系统中出现），这时出水中残存有机物的数量较少，处理完全，但如果长期运行，也会使污泥因缺乏营养而解絮。处理系统在遭受毒物冲击，导致污泥中毒时，污泥的OUR值会突然下降，这往往是最为灵敏的早期警报（图4－15）。

图4－15　相对耗氧速率随底物浓度变化

三、实验仪器

（1）电极式溶解氧测定仪。

（2）电磁搅拌器、充气泵、离心机。

（3）恒温室或恒温水箱。

（4）BOD测定瓶。

四、实验步骤

（1）从曝气池中取出一定量的活性污泥混合液，空曝2h后，静止沉淀分离，弃去上清液。

（2）取沉淀污泥放入离心管中，加入磷酸盐缓冲溶液，充分搅拌混合后置于离心机中，以3 000r／min转速离心10min，弃去上清液。

（3）再次按照步骤（2）对污泥进行洗涤离心，以洗去污泥上黏附的有机物。

（4）将洗涤后的活性污泥转到烧杯内，加入磷酸盐缓冲溶液，将其配成浓度为2～3g／L的浓污泥混合液。

（5）取一定量的浓污泥混合液到BOD测定瓶中，并以磷酸盐缓冲溶液补充瓶内剩余体积，将BOD测定瓶置于20℃恒温水中，并开动电磁搅拌器，调解温度至20℃。(www.xing528.com)

（6）向BOD测定瓶内曝气充氧至饱和，迅速塞上安有溶解氧电极探头的橡皮塞，注意瓶中不要有气泡。

（7）记录过程溶解氧数据，一般每隔1min读1次数。

（8）待DO降至1mg／L以下时即停止整个实验，注意整个实验过程控制在10～30min为宜，应尽量使污泥每小时耗氧量在5～40mg／L，若DO值下降过快，可将污泥适当稀释后测定，按照步骤（5）～（8）测定的结果即为活性污泥内源呼吸速率。

（9）测定反应瓶中挥发性活性污泥浓度。

（10）在步骤（5）中加入一定体积的葡萄糖溶液，使反应瓶中葡萄糖最终浓度约为100mg／L，测定活性污泥对易降解基质葡萄糖的耗氧曲线。

（11）在步骤（5）中加入少量苯酚储备液，使苯酚最终浓度约为100mg／L，测定活性污泥对有毒有害物质苯酚的耗氧曲线。

耗氧速率测定实验装置如图4－16所示。

磷酸盐缓冲溶液配置方法：称取KH2PO42.65g，Na2HPO49.59g，溶于1L蒸馏水中，即成浓度为0.5mol／L，pH为7的磷酸盐缓冲溶液，储存备用。使用前将缓冲溶液以蒸馏水稀释20倍，即成0.025mol／L，pH为7的磷酸盐缓冲溶液。

五、实验结果与数据处理

（1）实验数据记录（表4－23）。

图4－16　耗氧速率测定实验装置

表4－23　溶解氧测定值

（2）活性污泥耗氧速率的计算。

根据活性污泥的浓度、反应时间和反应瓶内溶解氧变化率求得污泥的耗氧速率OUR：

式中：DO0——初始时的DO值；

　　　DOt——测定结束时的DO值。

（3）以DO为纵坐标，以时间t为横坐标绘制累计耗氧曲线，以耗氧速率为纵坐标，以时间t为横坐标绘制污泥耗氧速率曲线。

思考题

（1）污泥耗氧速率与哪些因素有关？

（2）如何通过活性污泥耗氧速率来评价有机物的降解性？