水处理工程实验讲义

1. 1 2 5 6 实验五 污泥过滤脱水——污泥比阻的测定实验 实验六 间歇式活性污泥法（SBR）综合实验 实验一 五日生化需氧量测定 实验二 活性污泥形态及生物相的观察 3 实验三 污泥沉降比(SV)和污泥体积指数(SVI)的测定 4 实验四 完全混合式活性污泥法处理系统的观测和控制运行 水处理工程实验讲义

2. 6 7 1 2 3 5 4 实验结果分析及思考题 实验目的 实验原理 实验仪器 实验过程及实验步骤 实验注意事项 实验试剂 实验一 五日生化需氧量测定

3. 一 、实验目的 掌握生活污水或工业废水五日生化需氧量的测定。 湖北大学环境工程实验教学中心

4. 二 、实验原理 生化需氧量是指在好氧条件下，微生物分解水中的有机物的生物化学过程中所消耗溶解氧的量。此生化全过程进行的时间很长，如在20℃下培养，完成此过程需100多天。目前国内外都采用20℃培养五天作为检验指标，称为五日生化需氧量(BOD5)。 分别测定样品培养前后的溶解氧，二者之差即为BOD5值，以氧的mg/L表示。 湖北大学环境工程实验教学中心

5. 水样用稀释水稀释，确定合适的倍数非常重要。稀释倍数太大或太小，则五天培养后剩余的溶解氧太多或太少，甚至为零，都不能得到可靠的结果。稀释的程度应使五天培养中所消耗的溶解氧大于2mg/L,而剩余溶解氧在1mg/L以上。在此前提条件下，稀释倍数可以估算，也可以依据经验值法来确定。 对于不含或少含微生物的废水，在测定BOD5时应进行接种。 湖北大学环境工程实验教学中心

6. 三、实验仪器 恒温培养箱(20±l℃)， 5—20升细口玻璃瓶， 1000mL量筒， BOD培养瓶， 曝气装置， 虹吸管， 玻璃搅拌棒， 各规格的(胖肚、刻度)移液管等。 湖北大学环境工程实验教学中心

7. 四、实验试剂 测定溶解氧所需的试剂， 氯化钙溶液， 三氯化铁溶液， 硫酸镁溶液， 磷酸盐缓冲溶液， 葡萄糖—谷氨酸标准溶液， 稀释水， 接种液， 接种稀释水等。 湖北大学环境工程实验教学中心

8. 五、实验过程及实验步骤 • 稀释水的配制：使蒸馏水的溶解氧为20℃时的饱和溶解氧，在这含有饱和溶解氧蒸馏水中，每l000mL加入上述四种溶液各1mL。 • 水样预处理：测定污水的CODMn值或CODCr值。调节水样pH值至中性。在测定前水样若pH值过高或过低、含有少量游离氯、含过饱和溶解氧及有毒物质等均需预处理后再进行测定。 湖北大学环境工程实验教学中心

9. 3. 不经稀释水样的测定：溶解氧含量高、有机物含量较少的地面水，可以不经稀释，直接用虹吸管将混合均匀的水样虹吸入两个溶解氧瓶中(在虹吸过程中不能损失或带入溶解氧)，水样注满溶解氧瓶并溢出少许，加塞。其中一瓶立刻测定溶解氧，另一瓶加满水封后，放入培养箱，在20±1℃培养5天，培养过程中注意添加水封，从开始放入培养箱算起，经过五昼夜后，取出测定剩余的溶解氧。 湖北大学环境工程实验教学中心

10. 4. 经稀释水样的测定： • （1）确定稀释比：根据测得的COD值计算出稀释倍数，一般同时做3~4种稀释倍数。 • （2）即用虹吸先把一些稀释水引入1000mL的量筒中(约所需体积的1/3)，再用移液管吸取所需水样的体积，加入量筒中。 • （3）用稀释水稀释到所需的体积（注意：本次实验所稀释的总体积为700mL），小心摇匀，将此配好的水样用虹吸法引入带编号的2个培养瓶中，至完全充满，盖好盖子，水封。此为第一种稀释倍数的培养液(在整个操作过程应避免产生气泡)。其余的几种稀释倍数培养液，亦按上法操作。同一稀释配制两瓶。 湖北大学环境工程实验教学中心

11. 5. 葡萄搪—谷氨酸标准溶液的测定：配制稀释比为2％的葡萄糖—谷氨酸标准溶液的稀释水样。按经稀释水样的测定步骤进行（用接种稀释水进行稀释）。 6. 用培养瓶装两瓶稀释水作为空白培养。 7. 检查瓶子的编号，每一种稀释倍数中取一瓶及一瓶空白液测当天溶解氧，其余各瓶水封后送入20℃培养箱中培养5d。 8. 从开始培养起，经过5个整昼夜后，取出测定溶解氧。 湖北大学环境工程实验教学中心

12. 表 BOD5与试验稀释比 湖北大学环境工程实验教学中心

13. 六、实验结果分析及思考题 1. 计算公式 式中， c1一稀释试样培养前的溶解氧， mg／L; c2一稀释试样培养五天后的溶解氧， mg/L； B1一稀释水(或接种稀释水)培养前的溶解氧， mg/L； B2一稀释水(或接种稀释水)培养五天后的溶解氧， mg／L; f—稀释水用量在稀释试样中所占的百分数，以小数表示； P一水样用量在稀释试样中所占的百分数，以小数表示。 湖北大学环境工程实验教学中心

14. 2. 数据记录 湖北大学环境工程实验教学中心

15. 3. 实验结果分析 湖北大学环境工程实验教学中心

16. 4. 思考题 湖北大学环境工程实验教学中心

17. 七、实验注意事项 • 在配稀释水时应用含20℃时的饱和氧浓度的蒸馏水进行配制，同时也需注意营养盐及菌种。 • 配制培养液时，在混匀搅拌的同时赶走空气泡，并用虹吸管进行装瓶。 • 控制好培养温度和时间。 • 在测定溶解氧时，也应注意相关的事项。 湖北大学环境工程实验教学中心

18. 6 7 1 2 3 5 4 实验结果分析及思考题 实验目的 实验原理 实验仪器 实验过程及实验步骤 实验注意事项 实验试剂 实验二 活性污泥形态及生物相的观察

19. 一 、实验目的 1 通过显微镜直接观察活性污泥菌胶团和原生动物，掌握用形态学的方法来判别菌胶团的形态、结构，并据此判别污泥的性状。 2 掌握识别原生动物的种属以及用原生动物来间接评定活性污泥质量和污水处理效果的方法。 湖北大学环境工程实验教学中心

20. 二 、实验原理 在活性污泥法中起主要作用的是由各种微生物组成的混合群体——菌胶团。细菌是菌胶团主体。活性污泥的净化能力和菌胶团的组成和结构密切相关，而水温、pH值、溶解氧浓度、营养物等环境因素也对微生物的新陈代谢有着重要的影响。 活性污泥菌胶团的微生物中除细菌外，还有真菌、原生动物和后生动物等多种微生物群体。当运行条件和环境因素发生变化时，原生动物种类和形态亦随之发生变化。 湖北大学环境工程实验教学中心

21. 若游泳型或固着型的纤毛虫类(如循纤虫、盖纤虫、钟虫等)大量出现时，说明处理系统运行正常。因此，原生动物在某种意义上可以用来指示活性污泥系统的运行状况和处理效果。原生动物通过一般的光学显微镜就可以观察。通过观察菌胶团的形状、颜色、密度以及是否有丝状菌存在，还可以判断有无污泥膨胀的倾向等。因此，用显微镜观察菌胶团是监测处理系统运行的一项重要手段。本实验就是通过测定曝气池中的溶解氧浓度、pH值、温度，通过观察菌胶团的特征考察不同条件下活性污泥形态及生物相的变化。若游泳型或固着型的纤毛虫类(如循纤虫、盖纤虫、钟虫等)大量出现时，说明处理系统运行正常。因此，原生动物在某种意义上可以用来指示活性污泥系统的运行状况和处理效果。原生动物通过一般的光学显微镜就可以观察。通过观察菌胶团的形状、颜色、密度以及是否有丝状菌存在，还可以判断有无污泥膨胀的倾向等。因此，用显微镜观察菌胶团是监测处理系统运行的一项重要手段。本实验就是通过测定曝气池中的溶解氧浓度、pH值、温度，通过观察菌胶团的特征考察不同条件下活性污泥形态及生物相的变化。 湖北大学环境工程实验教学中心

22. 三、实验仪器 1 有条件情况下，本实验应尽量在活性污泥法污水处理系统厂进行。若无条件，必须在实验室进行时，应建立相应的活性污泥系统，包括曝气池、沉淀池、曝气系统、污泥回流系统和进出水系统。 2 普通光学显微镜、温度自动控制仪、载玻片、盖玻片等。 3 酸度计。 4 溶解氧测定仪。 湖北大学环境工程实验教学中心

23. 四、实验试剂 活性污泥 湖北大学环境工程实验教学中心

24. 五、实验过程及实验步骤 1 首先确认活性污泥处理系统的运行状况，测定和记录活性污泥系统的相关参数，如溶解氧、温度、pH值等。 2 调试显微镜。 3 从曝气池中取少许混合液，沉淀后取一滴加到干净的载玻片的中央，盖上盖玻片，加盖玻片时应使其中央接触到水滴后才放下，以避免在片内形成气泡，影响观察。 湖北大学环境工程实验教学中心

25. 4 把载玻片放在显微镜的载物台上，将标本放到圆孔的正中央，转动调节器，对准焦距，进行观察。 5 观察生物相全貌，注意污泥絮粒的大小、结构的松紧程度、菌胶团和丝状菌比例及生长情况，并加以记录和必要描述，观察微型动物种类、活动状况。 进一步观察微型动物的结构特征。如纤毛虫的运动情况、菌胶团细菌的胶原薄厚及色泽、丝状菌菌丝的生长情况等，画出所见原生动物和菌胶团等微生物形态草图。 湖北大学环境工程实验教学中心

26. 六、实验结果分析及思考题 1. 实验数据及结果分析 ① 测定活性污泥系统的溶解氧、pH值、温度，并记录。 ② 记录观察所取污泥的形状、结构、有无丝状菌、原生动物的情况。 ③ 分析环境因素对污泥形态及生物相的影响。 湖北大学环境工程实验教学中心

27. 2. 思考题 ①观测曝气池中的环境因素和生物相有何意义? ②丝状菌的大量繁殖对活性污泥处理系统有何危害? 湖北大学环境工程实验教学中心

28. 七、实验注意事项 1 注意观察活性污泥的颜色、气味、浊度等。 2 活性污泥取样时应搅拌均匀。 3 注意显微镜的正确使用。 湖北大学环境工程实验教学中心

29. 6 7 1 2 3 5 4 实验结果分析及思考题 实验目的 实验原理 实验仪器 实验过程及实验步骤 实验注意事项 实验试剂 实验三 污泥沉降比(SV)和污泥体积指数(SVI)的测定

30. 一 、实验目的 ① 掌握表征活性污泥沉淀性能的指标—沉降比和污泥体积指数的测定和计算方法。 ② 明确沉降比、污泥体积指数和污泥浓度三者之间的关系，以及它们对活性污泥法处理系统的设计和运行控制的重要意义。 ③ 加深对活性污泥的絮凝及沉淀特点和规律的认识。 湖北大学环境工程实验教学中心

31. 二 、实验原理 二次沉淀池是活性污泥系统的重要组成部分。二次沉淀池的运行状态，直接影响处理系统的出水质量和回流污泥的浓度。影响二次沉淀池沉淀效果的主要因素是混合液（活性污泥）的沉降情况。活性污泥的沉降性能用污泥沉降比和污泥指数来表示。 污泥沉降比（Sludge Volume，SV％）为曝气池出水的混合液在100mL的量筒中静置沉淀30min后，沉淀后的污泥体积和混合液的体积（100mL）之比值（％）。 湖北大学环境工程实验教学中心

32. 污泥体积指数（SVI），即曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的容积（以mL计）。即：污泥体积指数（SVI），即曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的容积（以mL计）。即： 污泥沉降比是评价活性污泥的重要指标之一，在一定程度上反映了活性污泥的沉降性能，而且测定方法简单、快速、直观。当污泥浓度变化不大时，用污泥沉降比可快速反映出活性污泥的沉降性能以及污泥膨胀等异常情况。当处理系统水质、水量发生变化或受到有毒物质的冲击影响或环境因素发生变化时，曝气池中的混合液浓度或污泥指数都可能发生较大的变化，单纯地用污泥沉降比作为沉降性能的评价指标则很不充分，因为污泥沉降比中并不包括污泥浓度的因素。这时，常采用污泥体积指数（SVI）来判定系统的运行情况。 湖北大学环境工程实验教学中心

33. 简单地说，污泥体积指数是经30min沉淀后的污泥密度的倒数，因此它能客观地评价活性污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及时地反映出是否有污泥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，一般认为简单地说，污泥体积指数是经30min沉淀后的污泥密度的倒数，因此它能客观地评价活性污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及时地反映出是否有污泥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 SVI<100 污泥沉降性能好 100<SVI<200 污泥沉降性能一般 200<SVI<300 污泥沉降性能较差 SVI>300 污泥膨胀 湖北大学环境工程实验教学中心

34. 正常情况下，城市污水SVI值在100～150之间。此外，SVI大小还与水质有关，当工业废水中溶解性有机物含量高时，正常的SVI值偏高；而当无机物含量高时，正常的SVI值可能偏低。影响SVI值的因素还有温度、污泥负荷等。从微生物组成方面看，活性污泥中固着型纤毛类原生动物（如钟虫、盖纤虫等）和菌胶团细菌占优势时，吸附氧化能力较强，出水有机物浓度较低，污泥比较容易凝聚，相应的SVI值也较低。正常情况下，城市污水SVI值在100～150之间。此外，SVI大小还与水质有关，当工业废水中溶解性有机物含量高时，正常的SVI值偏高；而当无机物含量高时，正常的SVI值可能偏低。影响SVI值的因素还有温度、污泥负荷等。从微生物组成方面看，活性污泥中固着型纤毛类原生动物（如钟虫、盖纤虫等）和菌胶团细菌占优势时，吸附氧化能力较强，出水有机物浓度较低，污泥比较容易凝聚，相应的SVI值也较低。 湖北大学环境工程实验教学中心

35. 三、实验仪器 ① SV及SVI测定装置。 ② 活性污泥法处理系统。 ③ 过滤器、烘箱、马弗炉、天平、称量瓶等。 ④ 虹吸管、吸球等提取污泥的器具。 ⑤ 100ml量筒、定时器(秒表)等。 湖北大学环境工程实验教学中心

36. 四、实验试剂 活性污泥 湖北大学环境工程实验教学中心

37. 五、实验过程及实验步骤 ① 将虹吸管吸入口放入曝气池的出口处，用吸球将曝气池的混合液吸出并形成虹吸。 ② 通过虹吸管将混合液置于100ml量筒中，至100ml刻度处。并从此时开始计算沉淀时间。 ③ 将装有污泥的100ml量筒静置，观察活性污泥絮凝和沉淀的过程和特点，在第30min时记录污泥界面以下的污泥容积。 ④ 将经30min沉淀的污泥和上清液一同倒人过滤器中，测定其污泥干重。 ⑤ 计算测定的污泥浓度。 湖北大学环境工程实验教学中心

38. 六、实验结果分析及思考题 1. 实验结果分析 ① 根据测定污泥沉降比（SV%）和污泥浓度（MLSS），计算污泥指数（SVI）。 ② 通过所得到的污泥沉降比和污泥指数，评价该活性污泥法处理系统中活性污泥的沉降性能，是否有污泥膨胀的倾向或已经发生膨胀，并分析其原因。 湖北大学环境工程实验教学中心

39. 2. 思考题 1.污泥沉降比和污泥体积指数二者有什么区别和联系？ 2.活性污泥的絮凝沉淀有什么特点和规律？ 3.当曝气池中MLSS一定时，如发现SVI大于200，应采取什么措施？为什么？ 4.对于城市污水来说，SVI大于200或小于50各说明什么问题？ 湖北大学环境工程实验教学中心

40. 七、实验注意事项 • 称量瓶在恒重和灼烧时应将盖子打开,称重时应盖好盖子。 • 干燥器的盖子在打开和关上时应用手推或拉,勿往上拎。 • 3. 过滤和沉降污泥的浓度应一致。 • 4. 电子天平称重时要随时关门,称重物要轻拿轻放。 • 5. 活性污泥取样时应搅拌均匀。 湖北大学环境工程实验教学中心

41. 6 7 1 2 3 5 4 实验结果分析及思考题 实验目的 实验原理 实验仪器 实验过程及实验步骤 实验注意事项 实验试剂 实验四 完全混合式活性污泥法处理系统的观测和控制运行

42. 一 、实验目的 1．通过观察完全混合型活性污泥法处理系统的运行，加深对该处理系统的特点和运行规律的认识； 2．通过对模型实验系统的调试和控制，初步培养进行小型模拟实验的基本技能； 3．熟悉和了解活性污泥法处理系统的控制方法，进一步理解污泥负荷、污泥龄、溶解氧浓度等控制参数及在实际运行中的作用和意义。 湖北大学环境工程实验教学中心

43. 二 、实验原理 活性污泥法是污水处理的最主要的方法之一。从国内外的污水处理现状来看，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来处理。因此，了解和掌握活性污泥处理系统的特点和运行规律以及实验方法是很重要的。本实验用完全混合式活性污泥法模型，对于特定的处理系统在—定的环境条件下，运行的控制因素有污泥负荷、污水停留时间、曝气池中溶解氧浓度(可用气水比来控制)污泥排放量等等。这些参数也是设计污水处理厂的重要参考资料。 湖北大学环境工程实验教学中心

44. 三、实验仪器 1．活性污泥处理小型设备。 2．供气系统；空压机、贮气罐、减压阀，转子流量计、输送管路。 3．配水系统：集水池、酸水箱、小型泵、酸水管、排水管。 4．温度控制仪、加热器。 5．溶解氧测定仪。 6．测定分折所需用的药品及仪器。 湖北大学环境工程实验教学中心

45. 四、实验试剂 活性污泥 湖北大学环境工程实验教学中心

46. 五、实验过程及实验步骤 1．活性污泥的培养利驯化，采用中南民族大学工商学院污水处理站污泥接种，然后采用连续培养驯化。 2．每套试验装置的污泥浓度或进水流量可以控制在不同的范围。 3．认真观察曝气池中气水混合，二沉池中的絮凝沉淀以及污泥从二沉池向曝气池回流等情况。 湖北大学环境工程实验教学中心

47. 4．若曝气池中的气水液混合不充分，可通过流量计加大曝气量；若二沉池中的沉淀状态不佳，可以通过调节回流污泥的挡板，减小回流污泥量。若回流污泥不畅，则可提高挡板来增大回流缝的高度。4．若曝气池中的气水液混合不充分，可通过流量计加大曝气量；若二沉池中的沉淀状态不佳，可以通过调节回流污泥的挡板，减小回流污泥量。若回流污泥不畅，则可提高挡板来增大回流缝的高度。 5．进行如下项目的测定并记录。 ① 进水流量：可用容积法计量； ② 进出水的COD(或BOD)值，出水的悬浮物(SS)浓度； ③ 曝气池的混合液浓度； ④ 曝气池内的溶解氧浓度。 ⑤ 每日排放的污泥浓度和污泥流量。 湖北大学环境工程实验教学中心

48. 六、实验结果分析及思考题 1. 实验结果分析 湖北大学环境工程实验教学中心

49. 2. 思考题 1）通过本实验系统的观测和控制，阐述完全混合式活性污泥法的优缺点。 2）控制曝气池中的溶解氧浓度对处理系统的运行有何影响? 3）控制BOD5——污泥负荷对处理系统的运行有何影响? 湖北大学环境工程实验教学中心

50. 七、实验注意事项 1．由于实验模型设备规模小，须准确地测定流量、容积等数据，以免引起较大的误差。 2．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．排放的污泥量可用容积法测定，其浓度则要在排放完毕后，搅拌均匀再测定。 4．正确使用和掌握溶解氧测定仪和其它仪器。 湖北大学环境工程实验教学中心