污水好氧生物处理实验成果

一、实验目的

（1）了解活性污泥法处理废水的基本原理。

（2）掌握活性污泥法处理系统运行的关键控制技术。

（3）理解污泥负荷、污泥龄、溶解氧浓度等参数在实际运行中的作用。

二、实验原理

活性污泥法是一种好氧生物处理方法。此法利用悬浮的微生物絮凝体处理有机废水，是污水处理中的主要方法之一。目前，国内外95%以上的城市污水和几乎所有的有机工业废水都采用活性污泥法处理。

在一定的环境条件下，活性污泥法运行的控制因素有污泥负荷、水力停留时间、曝气池中溶解氧浓度（可用气水比来控制）和污泥排放量等。在活性污泥法小型实验的过程中，必须严格地控制以下参数。

（1）污泥负荷（Ns）：是指单位质量的活性污泥在单位时间内所去除的污染物的量，单位为kg（COD或BOD）/[kg（污泥）·d]。在污泥增长的不同阶段，污泥负荷各不相同，净化效果也不一样，因此污泥负荷是活性污泥法设计和运行的主要参数之一。一般来说，污泥负荷在0.3～0.5 kg（COD）/[kg（污泥）·d]范围内时，BOD5去除率可达90%以上。

污泥负荷的计算方法：

式中，Ns为污泥负荷，单位为kg（COD或BOD）/[kg（污泥）·d]；F为有机物浓度；M为微生物浓度；Q为每天进水量（m3/d）；S为COD（BOD）浓度（mg/L）；V为曝气池有效容积（m3）；X为污泥浓度（mg/L）。

（2）污泥龄（SRT）：污泥龄是指曝气池中微生物细胞的平均停留时间，一般用SRT表示。对于有回流的活性污泥法，污泥龄就是曝气池全池污泥平均更新一次所需的时间（以天计）。普通活性污泥的污泥龄一般为3～4 d。

污泥龄（SRT）的计算方法：

式中，SRT为污泥龄（d）；X为污泥浓度（mg/L）；V为曝气池有效容积（m3）；Qw为每天排放的污泥量（m3/d）；Sw为排放的污泥浓度（mg/L）。

（3）曝气时间（t）：曝气时间按下式计算。

式中，t为曝气时间（d）；V为曝气池有效容积（m3）；Q为污水流量（m3/d）。

（4）混合液悬浮固体浓度（MLSS）：混合液悬浮固体浓度是指1 L曝气池混合液中所含悬浮固体的干重（103℃～105℃烘干至恒重），单位为g/L或mg/L。一般活泼污泥的混合液悬浮固体浓度控制在2～4 g/L。

三、实验器材

1.样品

实验样品为生活污水和市政污水处理厂曝气池出口污泥。

2.仪器和用具

（1）完全混合式曝气沉淀池装置：材料为有机玻璃，组件有空压机、配水系统，如图2-10所示。

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图2-10　完全混合式活性污泥法实验装置示意图

1.原水箱；2.出水池；3.空压机；4.流量计；5.空气扩散管；6.挡板（左侧：曝气池；右侧：二沉池）

（2）其他器具：小型增氧泵、溶解氧测定仪、电子天平（精度为0.000 1 g）、pH计或pH试纸、电热干燥烘箱、COD测定装置、马弗炉、虹吸管、吸耳球、烧杯、量筒、移液管、称样瓶、滤纸等。

四、实验步骤

1.活泼污泥的培养和驯化

活性污泥取自城市污水处理厂曝气池。定期向容器加入营养物质，同时使用小型增氧泵连续曝气。营养物质的投加按C∶N∶P=100∶5∶1的比例。培养驯化过程中要注意监测烧杯中溶解氧的变化，使溶解氧尽量维持在2～4 mg/L。

2.系统调试和运行

按照曝气有效容积的5%～10%投入接种活性污泥，维持溶解氧在1 mg/L左右，先闷曝3～7 d，再小流量进水，维持运行3～7 d。每调整一个流量梯度，逐渐提高溶解氧浓度，并维持运行3～7 d，直至进水流量达到装置设计流量为止。控制曝气池内活性污泥的污泥负荷，使之为0.1～0.4 kg（COD）/[kg（MLSS）·d]，溶解氧为1.0～2.5 mg/L，污泥龄为2～10 d。调节污泥回流缝的大小和挡板高度，并用容积法调节进水流量在0.5～0.8 mL/s。

实验过程中要注意观察曝气池和二沉池的运行情况，注意曝气池的气水混合状态、二沉池污泥絮凝情况、回流污泥是否畅通等，发现问题要及时进行调节。若发现曝气池中气水混合不充分，应加大曝气量；若二沉池中的沉淀状态不佳，应调节回流污泥的挡板而减小回流污泥量；若回流污泥不畅，则提高挡板而增大回流缝的高度。同时应防止进水管路和空气管路的堵塞，注意调节回流污泥挡板，时刻保证污泥回流畅通。

3.相关参数的测定

测定曝气池内水温、pH、溶解氧、混合液悬浮固体浓度、COD；测定进水、出水的COD和固体悬浮物；计算污水的COD、固体悬浮物的去除率；测定剩余污泥的排放量。

4.注意

（1）本实验必须昼夜连续运转，需按三班制安排实验人员值班操作管理。

（2）经常检查电压是否稳定及空气扩散情况，并及时调节。每天上午、下午及晚上要各测曝气池溶解氧1次，并据测定值及时调整曝气量或进水流量，使溶解氧保持在1.5～3.0 mg/L。

（3）经常测定pH，必要时加以调节，使其保持在6.5～8.0。

五、数据记录

将完全混合性活性污泥法处理生活污水的实验数据记录于表2-8。据实验数据，按公式2-13-4计算污水COD、固体悬浮物的去除率，填于表中。

表2-8　完全混合活性污泥法处理生活污水实验数据记录表

式中，C 0为进水COD（SS）值（mg/L）；C t为出水COD（SS）值（mg/L）。

六、思考题

（1）曝气池中溶解氧浓度对活性污泥处理系统的运行效果有何影响？

（2）通过本实验的操作、观察，你认为有哪些因素影响完全混合活性污泥法的运行？