水处理实验技术指导书2016

水处理实验技术指导书

实 验 课 程 水处理实验技术

开课实验室 水处理实验室

学 生 姓 名 学 号

开 课 时 间 至 学年第 学期

水资源与环境工程学院水处理实验室制

2016年5月

目 录

实验一 实验二 实验三 实验四 实验五

混凝沉淀实验 ............................................................................................................. 3 硝化实验 ..................................................................................................................... 6 反硝化实验 ............................................................................................................... 10 好氧吸磷 ................................................................................................................... 13 厌氧释磷 ................................................................................................................... 15

实验六 活性污泥性质的测定 ............................................................................................... 18 实验七 曝气充氧实验 ........................................................................................................... 19 实验八

污泥过滤脱水-污泥比阻的测定 .............................................................................. 24

说 明

1、每位同学自行打印指导书，指导书双面打印、装订。 2、每次实验每位同学均需携带实验指导书。

实验一 混凝沉淀实验

一、实验目的

1．要求认识几种混凝剂，掌握其配制方法，学会求得一般天然水体最佳混凝条件(包括投药量、pH值、水流速度梯度)的基本方法。

2．观察混凝现象，从而加深对混凝理论的理解。

二、实验原理

水中粒径小的悬浮物以及胶体物质，由于微粒的布朗运动，胶体颗粒间的静电斥力和胶体的表面作用，致使水中这种含浊状态稳定。向水中投加混凝剂后，由于①能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的ξ电位，实现胶粒“脱稳”；②同时也能发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用；③网捕作用；而达到颗粒的凝聚。

混凝是水处理工艺中十分重要的一个环节。它所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体物质。要去除悬浮物和胶体，首先要消除或降低胶体颗粒的稳定性，此过程称为脱稳。脱稳的颗粒在一定的水力条件下，才能形成较大且较密实的矾花容易下沉。自投加混凝剂直至形成较大矾花的过程叫混凝。从胶体颗粒表层较大矾花是一个连续的过程，为了研究方便可以划分为混合和反应两个阶段。混合阶段要求浑水和混凝剂快速均匀混合，一般来说，该阶段只能产生用用眼睛难以看见的微絮凝体；反应阶段要则要求将微絮凝体形成较密实的大粒径矾花。选择性能良好的药剂，创造适宜的化学和水力条件，是混凝的关键问题。

由于各种原水有很大差别，混凝效果不尽相同。混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的pH值、水流速度梯度等因素。投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。投加量不足不可能有很好的混凝效果。同样，如果投加的混凝剂过多也未必能得到好的混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。

三、实验步骤

1．最佳投量确定的实验步骤如下：

(1) 用6个1000mL的烧杯取原水，所取水样要均匀，以尽量减少取样浓度上的误差，放入搅拌机平台上。

(2) 测原水浊度、pH值。

(3) 确定能形成矾花的最小混凝剂用量。通过往6个原水水样可分别加入不同数量的混凝剂的实验确定。

(4) 以最小剂量为基准，在1～6号烧杯中分别加入最小剂量1/4、1/2、2/2、3/2、4/2、5/2的混凝剂。

开启搅拌机。

(5) 快速(300r/min)搅拌30s，中速(150r/min)搅拌5min，慢速(70r/min)搅拌l0min。

(6) 搅拌过程中，注意观察并记录“矾花”的形成过程，“矾花”的外观、大小及密实程度等。（可用相机记录）

(7) 搅拌过程完成后，停机，将水样静止15min，观察并记录矾花沉淀的过程。 (8) 取50ml烧杯中的上清液，立即用浊度仪测定浊度，绘曲线，在图上求出最佳投量。 2．最佳pH值实验的步骤如下：

(1) 用6个1000ml的烧杯取原水(水样要均匀)，放人搅拌机平台上，本实验所用原水和机械搅拌实验时相同。

(2) 调整pH值，用移液管依次向6个烧杯中的前三个分别加入2.5ml、1.5ml、0.7m1 10％浓度的盐酸。然后再向后三个烧杯中分别加入0.2ml、0.7ml、1.2ml 10％浓度的氢氧化钠，分别测出6个烧杯中各自的pH值。

(3) 再向6个已调好pH值的烧杯中加入机械搅拌实验所得到的最佳混凝剂量。

(4) 启动搅拌机，快速(300r/min)搅拌30s，中速(150r/min)搅拌5min，慢速(70r/min)，搅拌l0min。 (5) 搅拌过程完成后，停机，将水样静沉15min。 (6) 取水样测定浊度，并与机械搅拌所得的结果相比较。

实验记录填人表1-1和表1-2中。

表1-1 混凝实验记录表

实验组号 混凝剂名称 硫酸铝 水样编号 Ⅰ 投药量mg 剩余浊度 沉淀后pH值 快速搅拌 备注 中速搅拌 慢速搅拌 沉淀时间 混凝剂名称 氯化铁 Ⅱ 水样编号 投药量mg 剩余浊度 沉淀后pH值 备注 快速搅拌 中速搅拌 1 1 2 3 原水浊度 2 3 4 5 原水温度 4 5 6 原水pH值 6 慢速搅拌 沉淀时间 表1-2 混凝现象观察记录表

实验编号 观察记录 水样编号 1 2 Ⅰ 3 4 5 6 1 2 Ⅱ 3 4 5 6 矾花的形成及沉淀过程的描述 小结 四、实验设备及药品

1．六联搅拌机。 2．pH计。 3．光电浊度仪。

4．1000ml烧杯、1000ml量筒、100ml、200 ml烧杯。 5．1ml、2ml、5ml、10ml移液管各1支。 6．混合器。

7．1％A12(S04)3溶液。 8．1％FeCl3溶液。

9．10％的NaOH和10％的HCl溶液各1瓶。 根据班级具体分组情况，按上述要求配置

五、实验结果分析和思考题

1．绘制混凝曲线。

2．根据混凝曲线图确定两种药剂的最佳投药量和最佳适应范围。

3．总结分析各种混凝剂的特点、适用条件，主要优缺点。

实验二 硝化实验

一、实验目的

1、加深对活性污泥法硝化过程的理解 2、掌握活性污泥硝化速率的测定方法

二、实验原理

当前，氮素污染物是我国环境水体的主要污染成分之一，对人类和环境的危害较大。危害主要表现为：（1）刺激地表水中植物和藻类的过度生长，造成水体“富营养化”，从而导致水中溶解氧下降、鱼类大量死亡以及水质变差；（2）氨作为硝化细菌的能源，在氧化过程中消耗溶解氧，造成水体缺氧，严重时使水体变黑发臭；（3）氨作为毒物，影响血液对氧的结合，使鱼类致死；（4）与氯气作用生成氯胺，影响氯化消毒处理效果；（5）氨转化成盐后，尽管消耗水体溶解氧的能力不再存在，但仍然能引起“富营养化”，污染饮用水的盐还可能导致婴儿的高铁血红蛋白症；（6）盐进一步转化为亚硝胺，则具有“三致”作用，直接威胁人类健康。

氮素污染物的来源包括城市生活污水和工业废水。城市生活污水中的氮主要以有机氮和氨氮等形式存在，由厨房洗涤、厕所冲洗、淋浴、洗衣等带入，城市垃圾渗滤液含氨氮量也较高。工业废水中的氮与工厂的生产原料、生产工艺和产品种类，以及工厂的管理技术和水平有关，因此各行业工业废水的含氮污染物的种类和浓度差异较大。此外，农村的畜禽养殖污水以及含氮化肥的使用也给水体带来大量的氮素污染物。

生物法脱氮被广泛运用于各类含氮污水处理中，基本原理是通过氨化作用将有机氮转化为氨氮，再通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮。最后通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气而从水中逸出。

硝化反应包括两个基本的反应步骤：一.由氨氧化菌(ammonium oxidation bacteria，AOB)参与的将氨氮转化为亚盐(NO2-)的反应（式1-1）；二.由亚氧化菌(nitrite oxidation bacteria，NOB)参与的将亚盐转化为盐(NO3-)的反应（式1-2）。

NH4++3/2O2→NO2-+H2O+2H+ (1-1) NO2-+1/2O2→NO3- (1-2)

AOB主要有亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚叶菌属(Nitrosolobus)、亚弧菌属(Nitrosovibrio)、亚螺杆菌属(Nitrosospira)和亚球菌属(Nitrosococcus)等[8]；NOB主要有硝化杆菌属(Nitrobacter)、硝化球菌属(Nitrococcus)、硝化刺菌属(Nitrospina) 和螺旋菌属(Nitrospira)4个属(郑平,2010等。上述AOB和NOB均以O2作为电子受体，所以硝化反应过程需在有氧条件下进行。另外，硝化菌属于化能自养菌，利用无机碳化合物如CO2、CO32-、HCO3-等作为碳源合成细胞菌体。

三、实验步骤

1．活性污泥的准备

(1) 用自来水清洗取自城市污水处理厂的活性污泥3遍（清洗过程：将部分沉淀污泥置于塑料容器，

补充自来水到塑料容器有效容积内，待污泥沉淀后，撇除上清液，此过程计算为1次清洗）；

(2) 取一定体积已清洗完的污泥放置于塑料容器，并将其定容到6L；

(3) 将定容完毕的活性污泥混合液混合均匀后，取100mL混合液，并测量其污泥浓度（MLSS）。 2．药剂准备

(1) 按照拟定的氨氮浓度要求，称取氯化铵。假如拟定配置混合液体积为6L，NH4+-N浓度50mg/L，氯化铵（分子量为53.49）称量质量计算公式为：53.49*（50mg/L*6L）/(14*1000mg/g)=1.146g；

(2) 按照拟定的碱度要求，称取碳酸氢钠。假如拟定配置混合液体积为6L，NH4+-N浓度50mg/L，碱度要求为50mg/L*7=350mg/L(以CaCO3计)，碳酸氢钠（分子量为84.01）称量质量计算公式为：(84.01*2)*（350mg/L*6L）/(100*1000mg/g)=3.53g。 3．硝化过程

注意：下述实验，每一组需做两个实验，实验1必做，其余实验任选其一。做完实验1后，污泥需用自来水清洗三遍后再开始下一个实验。

(1) 基准实验

按照分组顺序，每一个班第一组设定氨氮浓度为40mg/L，之后每一组递加10mg/L。碱度设定比值（NH4+-N：碱度）为1：7。

实验过程为：

① 称量所需的氯化铵和碳酸氢钠，将其加入到6L准备好的活性污泥混合液； ② 调整曝气量，以泥水充分混合为要求；

③ 通过调整曝气量实现泥水混合后，用2个5mL离心管采集第1次水样并开始计时，之后每间隔15分钟用2个5mL离心管采集一次水样，直到计时满60分钟，共采集10个水样；

④ 计时满60分钟后，停止曝气并取出曝气头，待污泥沉淀后，撇除上清液。再用自来水清洗污泥三次以满足开展下一批次实验的要求。

(2) 氨氮浓度调整实验

将氨氮浓度调整为基准实验时氨氮浓度的50%，并按相应的1：7比例调整碱度投量。其余步骤参照基准实验进行。曝气量、取样时间等条件均不变。

(3) 曝气量调整实验

在基准实验的基础上，通过肉眼观察或者气体流量计调整曝气流量（增大、减小均可）。氨氮浓度、碱度投量、取样时间等条件均不变。

(4) 碱度投量调整实验

在基准实验的基础上，调整氨氮与碱度的比值（NH4+-N：碱度）为1：3.5。氨氮浓度、曝气量、取样时间等条件均不变。

4．氨氮浓度的测定

(1) 水样处理

将实验过程中采集的20个水样分两次放置于离心机，在4000转条件下，离心5分钟。离心完成后，移取上清液3mL于50mL比色管。

(2) 指标测定

将放置了水样的比色管用蒸馏水定容到50mL标线，然后分别加入配置好的1mL酒石酸钾钠溶液，混匀。再加入1.5mL纳氏试剂，混匀。（另取一根未加水样的比色管，加注50mL蒸馏水，并同步加入酒石酸钾钠和纳氏试剂，作为空白水样，用于吸光度测定时调零。）每个比色管加注药剂后，均需震荡混匀。最后静置显色，显色时间为10分钟。

显色完成后，在波长420nm处，用光程为20mm比色皿，以空白水样为参比调零，测量各水样吸光度A。

(3) 指标计算

氨氮浓度计算公式为：

［NH4+-N］= A*280/3 （mg/L）

比降解速率计算公式为：

r = d［NH4+-N］/( dt * MLSS ) （kg-N/m3.d）

四、实验设备及药品

1．曝气泵； 2．离心机； 3．8L塑料容器；

4．1000ml烧杯、1000ml量筒、5ml离心管多个； 5．1ml、2ml、5ml、10ml移液管各1支； 6．气体流量计； 7．分光光度计； 8．氯化铵；

9．碳酸氢钠；

10．酒石酸钾钠溶液和纳氏试剂。

五、实验结果分析和思考题

1．硝化过程具有哪些影响因素，根据实验结果确定其影响程度？ 2．根据氨氮降解曲线计算氨氮比降解速率。

实验三 反硝化实验

一、实验目的

1、加深对活性污泥法反硝化过程的理解 2、掌握活性污泥比反硝化速率的测定方法

二、实验原理

反硝化反应是由异养型兼性厌氧微生物完成的生物化学反应过程，在缺氧条件下，将硝化过程产生的硝态氮或者亚硝态氮还原为氮氧化物或氮气。他们多数是兼性细菌，有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体。在无分子态氧条件下，反硝化菌也需要分解有机物，并利用硝态氮中的 N5+和 N3+作为电子受体。反硝化菌是兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。

反硝化反应包括两个基本的反应：一. 由一群异养型微生物利用有机物作为碳源，将亚盐(NO2-)还原为氮氧化物或者氮气的反应（式3-1）；二. 仍由异养型微生物利用有机物作为碳源，将盐(NO3-)还原为氮氧化物或者氮气的反应（式3-2）。

NO2-+3H（电子供体—有机物）→0.5N2↑+ H2O+2OH- (3-1) NO3-+5H（电子供体—有机物）→0.5N2↑+ H2O+2OH- (3-2) 从上面式子可以看出，反硝化过程中硝态氮还原为氮气的过程中生产碱度，生成的碱度可以补充硝化过程消耗的碱度。

三、实验步骤

1．活性污泥的准备（同前一个硝化实验）

(1) 用自来水清洗取自城市污水处理厂的活性污泥3遍；

(2) 取一定体积已清洗完的污泥放置于塑料容器，并将其定容到6L；

(3) 将定容完毕的活性污泥混合液混合均匀后，用量筒取100mL混合液，并测量其污泥浓度（MLSS）。 2．药剂准备

(1) 按照拟定的亚盐氮浓度要求，称取亚钠。假设拟定配置混合液体积为6L，NO2--N浓度50mg/L，亚钠（分子量为69.00）称量质量计算公式为：69*（50mg/L*6L）/(14*1000mg/g)=1.479g亚钠；

(2) 按照拟定的碳源要求，称取乙酸钠。假设拟定配置混合液体积为6L，NO2--N浓度50mg/L，C/N比为4，那么所需的COD为50mg/L*4=200mg/L，乙酸钠称量质量计算公式为：200mgCOD/L*6L*1gCOD/ 1000mgCOD /（0.58gCOD/g乙酸钠）=2.07g乙酸钠。 3．反硝化过程

注意：下述实验，每一组需做两个实验，实验1必做，其余实验任选其一。做完实验1后，污泥需用

自来水清洗三遍后再开始下一个实验。

(1) 基准实验

按照分组顺序，每一个班第一组设定亚盐氮浓度为30mg/L，之后每一组递加10mg/L。碳氮比值（COD：NO2--N）为4：1。

实验过程为：

① 将称量好的亚钠和乙酸钠，将其加入到6L完成清洗的活性污泥混合液； ② 调整搅拌器转速，以泥水充分混合为要求；

③ 通过调整搅拌器转速实现泥水混合后，用2个5mL离心管采集第1次水样各5mL并开始计时，之后每间隔10分钟用2个5mL离心管采集一次水样，直到计时满40分钟，共采集10个水样；

④ 计时满40分钟后，停止搅拌并移开搅拌器，待污泥沉淀后，撇除上清液。再用自来水清洗污泥三次以满足开展下一批次实验的要求。

(2) 亚氮浓度调整实验

将亚氮浓度调整为基准实验时亚氮浓度的50%，并按相应的4：1比例调整乙酸钠投量。其余步骤参照基准实验进行。搅拌器转速、取样时间等条件均不变。

(3) 搅拌强度调整实验

在基准实验的基础上，调整搅拌器转速（增大、减小均可）。亚氮浓度、乙酸钠投量、取样时间等条件均不变。

(4) 碳氮比调整实验

在基准实验的基础上，调整COD与亚氮的比值（COD：NO2--N）为2：1。亚氮浓度、搅拌速度、取样时间等条件均不变。 4．亚氮浓度的测定

(1) 水样处理

将实验过程中采集的20个水样分两次放置于离心机，在4000转条件下，离心5分钟。离心完成后，移取上清液0.2mL于50mL比色管。

(2) 指标测定

将放置了水样的比色管用蒸馏水定容到50mL标线，然后分别加入配置好的1mL亚氮显色剂，震荡混匀。（另取一根未加水样的比色管，加注50mL蒸馏水，并同步加入亚氮显色剂，作为空白水样，用于吸光度测定时调零。）每个比色管加注药剂后，均需震荡混匀。最后静置显色，显色时间为20分钟。

显色完成后，2h以内，在波长540nm处，用光程为10mm比色皿，以空白水样为参比调零，测量各水样吸光度A。

(3) 指标计算

亚氮浓度计算公式为：

［NO2--N］= A*15/3 （mg/L）

比反硝化速率计算公式为：

r = d［NO2--N］/( dt * MLSS ) （kg-N/kg-MLSS.d）

四、实验设备及药品

1．搅拌器； 2．离心机； 3．8L塑料容器；

4．1000ml烧杯、1000ml量筒、5ml离心管多个； 5．1ml、2ml、5ml、10ml移液管各1支； 6．分光光度计； 7．亚钠；

8．乙酸钠；

9．亚氮显色剂（参照水和废水监测分析方法（第四版），按照N-(1-萘基)-乙二胺光度法测量亚盐氮的要求配置试剂）。

五、实验结果分析和思考题

1．反硝化过程具有哪些影响因素，依据实验结果确定其影响程度？ 2．根据亚氮降解曲线计算亚氮比反硝化速率。

实验四 好氧吸磷

一、实验目的

1、加深对活性污泥法除磷原理的理解 2、掌握活性污泥活性好氧吸磷的过程管理

二、实验原理

所谓生物除磷就是利用聚磷菌一类的微生物，能够在数量上超过其生理需要的、从外部环境摄取磷并以聚合的形态贮藏在体内，形成高磷污泥并排出系统，从而达到从废水中除磷的效果。

生物除磷可以分为二步来完成，具体如下：第一步是在厌氧条件下，因废水中没有溶解氧和化合态氧，一般无聚磷能力的好氧菌及脱氮菌不能产生三磷酸腺昔(ATP)，而聚磷菌却能分解胞内聚磷酸盐和糖原产生ATP，将废水中挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)等有机物摄入细胞，并以聚-β-羟基烷酸（PHAs)(主要包括聚-β-羟基丁酸，简称PHB和聚-β-羟基戊酸，简称PHV)等有机颗粒的形式储存于细胞内。聚磷的分解将引起细胞内磷酸盐的积累，由于过多磷酸盐不能全部用于生物体合成作用，所以部分磷酸盐被相应的载体蛋白通过主动扩散方式排到胞外，使主体溶液中磷酸盐浓度升高。

第二步是在好氧条件下，聚磷菌利用溶解氧作为电子受体，以厌氧条件下贮存的PHAs作为电子供体，通过氧化分解作用为积累聚磷、生长繁殖和合成糖原提供能量和碳源。此过程可以观察到细胞内PHA:迅速减少，而聚磷颗粒迅速增加，即磷酸盐由废水向聚磷菌体内转移。一般来说，在细菌增殖过程中，好氧环境下摄取的磷比厌氧环境中所释放的磷要多，废水生物除磷正是利用微生物这一过程达到除磷的目的。

三、实验步骤

1．活性污泥的准备

(1) 用自来水清洗取自城市污水处理厂的活性污泥3遍（清洗过程：将部分沉淀污泥置于塑料容器，补充自来水到塑料容器有效容积内，待污泥沉淀后，撇除上清液，此过程计算为1次清洗）；

(2) 取一定体积已清洗完的污泥放置于塑料容器，并将其定容到4L；

(3) 将定容完毕的活性污泥混合液混合均匀后，用量筒取100mL混合液，并测量其污泥浓度（MLSS）。 2．药剂准备

按照拟定的磷酸盐浓度要求，称取磷酸二氢钾。假如拟定配置混合液体积为4L，PO43+-P浓度20mg/L，磷酸二氢钾（分子量为136.09）称量质量计算公式为：136.09*（20mg/L*4L）/(31*1000mg/g)=0.363g磷酸二氢钾； 3．吸磷过程

按照分组顺序，每一个班第一组设定PO43+-P浓度为15mg/L，之后每一组递加5mg/L。实验过程为： ① 将称量好的PO43+-P浓度，将其加入到4L完成清洗的活性污泥混合液；

② 调整曝气量，以泥水充分混合为要求；

③ 通过调整曝气量实现泥水混合后，用2个5mL离心管采集第1次水样各5mL并开始计时，之后每间隔10分钟用2个5mL离心管采集一次水样，直到计时满40分钟，共采集10个水样；

④ 计时满60分钟后，停止曝气并取出曝气头，完成吸磷后的污泥直接用于后续的厌氧释磷实验。 4．PO43+-P浓度的测定

(1) 水样处理

将实验过程中采集的20个水样分两次放置于离心机，在4000转条件下，离心5分钟。离心完成后，移取上清液3mL于50mL比色管。

(2) 指标测定

将放置了水样的比色管用蒸馏水定容到50mL标线，然后分别加入配置好的1mL的10%抗坏血酸溶液，混匀。30s后再加入2.0mL钼酸盐溶液，混匀。（另取一根未加水样的比色管，加注50mL蒸馏水，并同步加入抗坏血酸和钼酸盐溶液，作为空白水样，用于吸光度测定时调零。）每个比色管加注药剂后，均需震荡混匀。最后静置显色，显色时间为15分钟。

显色完成后，在波长700nm处，用光程为10mm比色皿，以空白水样为参比调零，测量各水样吸光度A。

(3) 指标计算

PO43+-P浓度计算公式为： ［PO43+-P］= A*18/3（mg/L）

比硝化速率计算公式为： r = d［PO43+-P］/( dt * MLSS ) （kg-P/ kg-MLSS.d）

四、实验设备及药品

1．曝气泵； 2．离心机； 3．8L塑料容器；

4．1ml、2ml、5ml、10ml移液管各1支，1000ml烧杯、1000ml量筒、5ml离心管多个； 5．气体流量计； 6．分光光度计； 7．磷酸二氢钾；

9．10抗坏血酸和钼酸盐溶液（配制参照水和废水监测分析方法（第四版））。

五、实验结果分析和思考题

1．吸磷过程具有哪些影响因素？ 2．根据磷降解曲线计算比吸磷速率。

实验五 厌氧释磷

一、实验目的

1、加深对活性污泥法除磷原理的理解 2、掌握活性污泥活性厌氧释磷的过程管理

二、实验原理

所谓生物除磷就是利用聚磷菌一类的微生物，能够在数量上超过其生理需要的、从外部环境摄取磷并以聚合的形态贮藏在体内，形成高磷污泥并排出系统，从而达到从废水中除磷的效果。

生物除磷可以分为二步来完成，具体如下：第一步是在厌氧条件下，因废水中没有溶解氧和化合态氧，一般无聚磷能力的好氧菌及脱氮菌不能产生三磷酸腺昔(ATP)，而聚磷菌却能分解胞内聚磷酸盐和糖原产生ATP，将废水中挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)等有机物摄入细胞，并以聚-β-羟基烷酸（PHAs)(主要包括聚-β-羟基丁酸，简称PHB和聚-β-羟基戊酸，简称PHV)等有机颗粒的形式储存于细胞内。聚磷的分解将引起细胞内磷酸盐的积累，由于过多磷酸盐不能全部用于生物体合成作用，所以部分磷酸盐被相应的载体蛋白通过主动扩散方式排到胞外，使主体溶液中磷酸盐浓度升高。

第二步是在好氧条件下，聚磷菌利用溶解氧作为电子受体，以厌氧条件下贮存的PHAs作为电子供体，通过氧化分解作用为积累聚磷、生长繁殖和合成糖原提供能量和碳源。此过程可以观察到细胞内PHA:迅速减少，而聚磷颗粒迅速增加，即磷酸盐由废水向聚磷菌体内转移。一般来说，在细菌增殖过程中，好氧环境下摄取的磷比厌氧环境中所释放的磷要多，废水生物除磷正是利用了微生物这一过程达到除磷的目的。

三、实验步骤

1．活性污泥的准备

将完成好氧吸磷实验的污泥沉淀撇除上清液，补齐自来水后用于厌氧释磷。 2．药剂准备

按照拟定的碳源要求，称取乙酸钠。假设拟定配置混合液体积为4L，吸磷时的PO43+-P浓度为20mg/L，, C/P比为20，那么所需的COD为20mg/L*20=400mg/L，乙酸钠称量质量计算公式为：400mgCOD/L*6L*1gCOD/ 1000mgCOD /（0.58gCOD/g乙酸钠）=4.14g乙酸钠。 3．释磷过程

实验过程为：

① 将称量好的乙酸钠，将其加入到4L完成吸磷的活性污泥混合液；

② 调整搅拌强度，以泥水充分混合为要求（尽量降低搅拌强度，以避免溶解氧对释磷的）； ③ 通过调整搅拌强度实现泥水混合后，用2个5mL离心管采集第1次水样各5mL并开始计时，之后

每间隔10分钟用2个5mL离心管采集一次水样，直到计时满40分钟，共采集10个水样；

④ 计时满60分钟后停止搅拌，待污泥沉淀后，撇除上清液。 4．PO43+-P浓度的测定

(1) 水样处理

将实验过程中采集的20个水样分两次放置于离心机，在4000转条件下，离心5分钟。离心完成后，移取上清液3mL于50mL比色管。

(2) 指标测定

将放置了水样的比色管用蒸馏水定容到50mL标线，然后分别加入配置好的1mL的10%抗坏血酸溶液，混匀。30s后再加入2.0mL钼酸盐溶液，混匀。（另取一根未加水样的比色管，加注50mL蒸馏水，并同步加入抗坏血酸和钼酸盐溶液，作为空白水样，用于吸光度测定时调零。）每个比色管加注药剂后，均需震荡混匀。最后静置显色，显色时间为15分钟。

显色完成后，在波长700nm处，用光程为10mm比色皿，以空白水样为参比调零，测量各水样吸光度A。

(3) 指标计算

PO43+-P浓度计算公式为：

［PO43+-P］= A*18/3（mg/L）

比硝化速率计算公式为：

r = d［PO43+-P］/( dt * MLSS ) （kg-P/ kg-MLSS.d）

四、实验设备及药品

1．搅拌器； 2．离心机； 3．8L塑料容器；

4．1000ml烧杯、1000ml量筒、5ml离心管多个； 5．1ml、2ml、5ml、10ml移液管各1支； 6．分光光度计； 7．乙酸钠；

8．10抗坏血酸和钼酸盐溶液（配制参照水和废水监测分析方法（第四版））。

五、实验结果分析和思考题

1．释磷过程有哪些影响因素？ 2．根据释磷曲线计算比释磷速率。

三、实验装置与设备

1、曝气池（图5-34)：1套； 2、电子分析天平；1台。 3、烘箱：1台； 4、马福炉：1台；5、量筒：100 mL，1只；6、三角烧瓶：250 mL，1只； 7、短柄漏斗：1只；8、称量瓶：φ40×70 mm，1只； 9、瓷坩埚：30 mL，1只；10、干燥器：1台。

实验七 曝气充氧实验

一、实验目的

1．测定曝气设备(扩散器)氧总转移系数KLa值。 2．加深理解曝气充氧机理及影响因素。

3．了解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法，计算其充氧能力Qs值。

二、基本概念和实验内容

曝气是活性污泥系统的—个重要环节，它的作用是向池内充氧，保证微生物生化作用所需之氧，同时

保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解创造有利条件。因此了解掌握曝气设备充氧性能，不同污水充氧修正系数α、β值及其测定方法，不仅对工程设计人员、而且对污水处理厂(站)运行管理人员也至关重要。此外，二级生物处理厂中，曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60％～70％，因而高效节能型曝气设备的研制是当前污水生物处理技术领域面临的一个重要课题。本实验的曝气充氧装置如图7-1所示。

图7-1 曝气充氧装置示意图

曝气是人为通过一些设备加速向水中传递氧的过程。常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论那种曝气设备其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论。在氧传递过程中，阻力主要来自液膜。本实验先用Na2SO3使自来水脱氧至溶解氧接近于零的状态下，再进行曝气，使溶解氧升高趋于饱和。假定整个液体是完全混合的，符合一级反应，这氧传递的基本方程式为

dcKLa(csc) dtdc式中 －氧转移速率，mg/(L·h)；

dt

KLa－氧的总传递系数，L/h；

cs－试验温度和压力下，自来水的溶解氧饱和浓度，mg/L；

c－相应某一时刻t的溶解氧浓度，mg/L。

将上式积分，得 lg

csc0KLat csct2.303由于溶解氧饱和浓度、温度、污水性质和紊乱程度等因素均影响氧的传递速率，因此应进行温度、压

力校正，并测定校正废水性质影响的修正系数α、β。所采用的公式如下：

KLa(T)=KLa（20℃）1.024T-20

cs(校正)＝cs(实验)×（标准大气压／实验时大气压）

α＝

废水的KLa

自来水的KLa废水的cs

自来水的csβ＝

设备充氧能力为

Qs＝

dc·V＝KLa（20℃）·cs(校正)·V（kg/h） ct三、实验模型及设备

1．溶解氧测定仪。

2．扩散器穿孔管或扩散板或搅拌器。 3．分析天平。 4．秒表。 5．烧杯。

6．亚硫酸钠。 7．氯化钴。

四、实验步骤及记录

1．向曝气池内注入清水，测定水样体积V（L）和水温t。

2．有水温查出实验条件水样溶解氧饱和值cs，并根据cs和V求投药量，然后投药脱氧。 1）．脱氧剂NaSO3·7H2O的用量： 2NaSO3+ O2→2 NaSO4 相对分子量之比为

O2321

NaSO37H2O225216故NaSO3·7H2O的理论用量为水中溶解氧的16倍。有因为水中的部分杂质会消耗亚硫酸钠，故实取用量为理论用量的1.5倍。

所以，实际投加量为

W(g)＝1.5×16 cs(mg/L)·V(m)＝24 cs·V 2) ．氯化钴的投加量

一般清水中的有效钴离子浓度为0.4mg/L可起到有效的催化作用，一般使用氯化钴（CoCl2·6H2O），经计算可知需要投加的氯化钴为1.6V(g)。

3．将亚硫酸钠用热水化开，均匀倒入曝气桶内，溶解的钴盐倒入水中，并开动搅拌叶轮缓慢搅拌使其混合，进行脱氧。

4．当清水脱氧之零时，提高叶轮转速进行曝气，并计时。每隔0.5min测定一次溶解氧值，直到溶解氧达到饱和。

五、实验结果分析及讨论

(1)将实验记录及整理结果填人表7-1中。 g。

表7-1 实验记录表

水样 编号 1 2 3

时间t min 硫代硫酸钠用量 mL ct cs- ct mg/L lg(cs- ct) KLa 3

水温 ℃，水样体积 m,cs= mg/L，亚硫酸钠用量 g，氯化钴用量

3

5 …….

(2) 根据记录计算KLa(L/min)值

1）根据公式计算

KLa

cc02.303 lgstt0csct2）用图解法计算KLa

用半对数坐标纸作氧亏值cs- ct和时间t的曲线关系，其斜率即为KLa值。 （3）计算充氧能力Qs

Qs=

60KLacsV（kg/h） 100 （4）讨论鼓风曝气设备与机械曝气设备充氧性能指标有何不同？