活性污泥培养.doc

活性污泥培养驯化及其评价指标的测定
一、实验目的 
1. 加深对活性污泥法作用机理及主要技术参数的理解； 
2. 掌握培养驯化活性污泥的基本方法，为以后工作环境中调试污水处理工程奠定必要的知识和技能储备； 
3．掌握SV、SVI、MLSS、MLVSS的测定和计算方法。
二、实验原理 
废水的生化处理法就是利用自然界广泛存在的、以有机物为营养物质的微生物来降解或分解废水中溶解状态和胶体状态的有机物，并将其转化为CO2和H2O等稳定无机物的方法，通常又称为生物处理法。 
活性污泥法开创于1914年的英国，即习惯所称的普通活性污泥法或传统活性污泥法，其工艺流程如图1所示，由曝气池、二次沉淀池、曝气设备以及污泥回流设备等组成。

在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥，由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物和无机物组成。活性污泥微生物从污水中连续去除有机物的过程包括以下几个阶段：(1)初期去除与吸附作用；(2)微生物的代谢作用；(3)絮凝体的形成与凝聚沉淀。 
BOD污泥负荷率、水温、pH值、溶解氧(DO)、营养物质及有毒物质等环境因素都会影响活性污泥法的处理效果，而活性污泥法处理设备的任务就是要创造有利于微生物生理活动的环境条件，充分发挥活性污泥微生物的代谢功能。
活性污泥的评价指标一般有生物相、混合液悬浮固体浓度（MLSS）、混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）、污泥沉降比（SV）、污泥体积指数（SVI）等。
混合液悬浮固体浓度又称混合液污泥浓度，它表示曝气池单位容积混合液内所含活性污泥固体物的总质量，由活性细胞（Ma），内源呼吸残留的不可生物降解的有机物（Me）、入流水中生物不可降解的有机物（Mi）和入流水中的无机物（Mii）4部分组成。混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）表示混合液活性污泥中有机物固体物质部分的浓度，即由MLSS中的前三项组成。活性污泥净化废水靠的是活性细胞（Ma），当MLSS一定时，Ma越高，表明污泥的活性越好，反之越差。MLVSS不包括无机部分（Mii），所以用其来表示活性污泥的活性数量上比MLSS好，但它还不真正代表活性污泥微生物（Ma）的量。这两项指标虽然在代表混合液生物量方面不够精确，但测定方法简单易行，也能够在一定程度上表示相对的生物量，因此广泛用于活性污泥处理系统的设计、运行。
性能良好的活性污泥，除了具有去除有机物的能力以外，还应有好的絮凝沉降性能。这是发育正常的活性污泥所应具有的特性之一，也是二沉池正常工作的前提和出水达标的保证。活性污泥的絮凝沉降性能，可用污泥沉降比（SV）和污泥体积指数（SVI）这两项指标来加以评价。污泥沉降比是指曝气池混合液在100mL量筒中沉淀30min，污泥体积与混合液体积之比，用百分数（%）表示。活性污泥混合液经30min沉淀后，沉淀污泥可接近最大密度，因此可用30min作为测定污泥沉降性能的依据。一般生活污水和城市污水的SV为15%～30%。污泥体积指数是指曝气池混合液经30min沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL计，即mL/g，但习惯上把单位略去。SVI的计算式为：

在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性能。如SVI较高，表示SV较大，污泥沉降性较差；如SVI较小，污泥颗粒密实，污泥老化，沉降性能好。但如SVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。一般来说，当50＜SVI＜100时，污泥沉降性有良好；当SVI=100～200时沉降性能一般；而当SVI＞200时，沉降性能较差，污泥易膨胀。一般城市污水的SVI在100左右。
三、实验设备及仪器 
1．曝气池（带压缩空气供给系统） 2．电子分析天平 3．量筒
4. 烘箱 5. 称量甁 6. 滤纸 7. 干燥器 8. 抽滤装置 9. 马弗炉
四、实验耗材 
1．废水： 
本实验采用葡萄糖作为自配合成废水原料。 
根据经验资料，1g葡萄糖对应1.067gCOD，1g葡萄糖对应0.53gBOD5。因此，学生可根据培养活性污泥的曝气池体积计算需配制一定浓度废水应加的葡萄糖质量。
2.营养液 
根据微生物细胞分子组成，可以估算出活性污泥法所需N、P营养元素质量，一般的估算营养比例为BOD5：N：P=100：5：1，学生可以根据曝气池内BOD5量估算出所需加的营养液质量。根据微生物细胞组成，微生物还含有钙、镁、铁等微量元素，因此，营养液中还需加入这些微量元素。本实验中，学生在实验记录表中记录经计算应加入K2HPO4和NH4Cl的质量，实际操作时，可从已配好的营养液中用滴管滴两滴进入曝气池中。
五、实验步骤
（一）、活性污泥的培养驯化 
1．将已有的活性污泥加入实验曝气池中作为菌种，加自来水至刻度高度，使实验曝气池中活性污泥浓度（MLSS）约为2000mg/L。 
2. 根据曝气池体积（约为27L），计算应加入的葡萄糖质量（w1），使曝气池内BOD5浓度为250mg/L的废水，将W1值记录入表1。 
3. 开启曝气阀门进行曝气。曝气过程中测定SV、MLSS、MLVSS，记录入表2。曝气时间为20h（由于实验条件限制，本实验中曝气时间定为早开晚关）。 
4. 关闭空气阀门沉淀30分钟，小心地用虹吸管排出上清液后，再向曝气池中加自来水，并称取葡萄糖W1加入曝气池，开启曝气阀门继续再曝气一天，测定SV，记录入表2。 
5. 重复步骤4，使活性污泥在BOD5浓度为250mg/L条件下驯化三天。最后一天加测MLSS。 
6. 关闭空气阀门沉淀30分钟，小心地用虹吸管排出上清液后，再向曝气池中加自来水，并称取葡萄糖W2（使曝气池内BOD5浓度为500mg/L）加入曝气池，开启曝气阀门继续再曝气一天，测定SV，记录入表2。 
7. 重复步骤6两次，使活性污泥在BOD5浓度为500mg/L条件下驯化三天。最后一天加测MLSS。
8. 改变加入葡萄糖的质量W3，使曝气池内BOD5浓度为750mg/L，曝气一天，测定SV值。重复沉淀、加葡萄糖、曝气的步骤，使活性污泥在BOD5浓度为750mg/L条件下驯化三天。最后一天曝气时加测MLSS。 
9. 改变加入葡萄糖的质量W4，使曝气池内BOD5浓度为1000mg/L，曝气一天，测定SV值，重复沉淀、加葡萄糖、曝气的步骤，使活性污泥在BOD5浓度为1000mg/L条件下驯化三天。最后一天曝气时加测MLSS、MLVSS。
（二）、评价指标的测定 1、污泥沉降比 SV（%）的测定 
用100mL量筒量取曝气池混合液100mL（V1），静止沉淀30min，观察活性污泥在量筒中的沉降现象，到时记录下沉淀污泥的体积V2（mL），V2即为SV值。 
2、污泥浓度MLSS ① 测定方法 
a. 将定量中速滤纸折好并放入已编号的称量瓶中，在103～105℃的烘箱中烘2h，取出称量甁，放入干燥器中冷却30min，在电子天平上称重，记下称量瓶编号和质量m1（g）。
b. 从已知编号和称重的称量瓶中取出滤纸，平铺在布氏漏斗上，先用纯水润湿使之紧贴在布氏漏斗上，再取100mL曝气池混合液倒入布氏漏斗进行过滤。 
c. 将过滤后的污泥连同滤纸放入原称量甁中，在103～105℃的烘箱中烘2h，取出称量甁，放入干燥器中冷却30min，在电子天平中称重，记下称量瓶编号和质量m2（g）。 
② 计算 
污泥浓度(g/L)＝[m2一m1]×10 3、混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS ① 测定方法 
a． 将干净的坩埚放入103～105℃的烘箱中干燥一小时，取出放在干燥器中
冷却称重，重量为m3（g）； 
b． 将m2中的滤纸和泥放在烘干后的坩埚中，然后放入冷的马弗炉中，加
热到600℃灼烧60分钟，在干燥器中冷却并称重，重量为m4（g）。 
（注意：60分钟从温度达到600℃开始计时；取坩埚用坩埚钳）。 
② 计算 
MLVSS=[( m3+m2- m1)- m4]/0.1 4、污泥指数SVI 
污泥指数全称污泥容积指数，是指曝气池混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的容积(单位为mL/g)。计算式如下 )

SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉淀性能。一般在100左右有为宜。
六、实验数据记录与分析

2. 根据SVI计算结果，你认为该曝气池的运行是否正常？若不正常，分析原因。
七、思考题 
1．在工程实践中，如何培养活性污泥？ 
2．在活性污泥法运行管理中，一般需控制哪些参数？如何实现对这些参数的调控以达到该工艺的良好运行？ 
3．谈谈本次实验亲自动手独立培养活性污泥的体会。