工业污水可生化性实验.docx

广西民族大学水污染控制工程实验报告
2013年5月24日
实验
名称
工业污水可生化性实验
姓名

同组者

实验目的：
(1)了解工业废水可生化性的含义。
(2)掌握用微生物呼吸速率法测定工业废水可生化性的实验和数据整理方法。
实验原理：
测定不同时间的内源呼吸耗氧量及有机物接触后的生物呼吸耗氧量，可得内源呼吸线及生化呼吸线，通过比较即可判断废水的可生化性。
当生化呼吸线位于内源呼吸线上时废水中有机物一般可被微生物氧化分解的；当生化呼吸线与内源呼吸线重合时，有机物可能是不能被微生物降解的，但它对微生物的降解无拟制作用；当生化呼吸线位于内源呼吸线下时，说明有机物对微生物的生命活动产生了明显的拟制作用。
在污水好氧生物处理中，当污水中的底物与微生物接触后，微生物对底物即进行代谢，同时呼吸耗氧。物质代谢所消耗的氧包括两个部分：①氧化分解有机污染物，使其分解为CO2、H2O、HN3（存在含氮有机物时）等，为合成新细胞提供能量；②供微生物进行内源呼吸，使细胞物质氧化分解。下例可以说明物质代谢过程中的这一关系。
合成： 8CH2O+3O2+NH3→C5H7NO2+3CO2+6H2O
3CH2O+3O2→3CO2+3H2O+能量
5CH2O+NH3→C5H7NO2+3H2O
从以上反应式可以看到，约1/3的CH2O（酪蛋白）被微生物氧化分解为CO2和H2O，同时产生能量供微生物合成新细胞，这一过程需要消耗氧。
内源呼吸： C5H7NO2+5O2→5CO2+2H2O+NH3
由上述反应式可以看到，内源呼吸过程氧化1g微生物需要的氧量1.42g（5O2/C5H7NO2=160/113=1.42）。
微生物进行物质代谢过程的需氧速率可以用下式表示：
总的需氧速率=合成细胞的需氧速率+内源呼吸的需氧速率
即

式中：——总的需氧速率，；

——降解有机物，合成新细胞的好样速率，；
——微生物能内源呼吸需氧速率，。
这两部分氧化过程所需要的氧量可由下式计算：

式中：——混合液需氧量，；
——活性污泥微生物降解1kg有机物的需氧量，；
——污水流量，；
——被活性污泥微生物降解的有机物浓度，；
——活性污泥微生物自身氧化需氧量，；
——曝气池水容积，；
——挥发性污泥浓度（），。

式（9-2）中的系数、是活性污泥法处理系统的重要设计与运行参数。对生活污水，为0.42~0.53，为0.188~0.11。式（9-1）中=-，基本上为一常量；=，为有机负荷，这说明不仅与微生物性能有关，还与有机负荷、有机物总量有关。
当污水中的底物主要为可生物降解的有机物时，微生物的氧吸收量累计值为一条犹如BOD测定的耗氧过程线（下图中曲线1）。溶解氧的吸收量（即消耗量）与污水中的有机物浓度有关。实验开始时，间歇反应器中有机物浓度较高，微生物吸收氧的速率也较快，以后随着反应器中有机物浓度的减少，氧吸收速率也逐渐减慢，直至最后等于内源呼吸速率（下图中的曲线2）。如污水中无底物，微生物直接进入内源呼吸，其氧吸收（累计）过程为一通过原点的直线（曲线3）。如果污水中某一种或几种组分对微生物的生长有毒害抑制作用，那么氧的吸收将会受到毒物的限制，而低于内源呼吸量（曲线4）。如果新投入微生物于废水中，则微生物需要一个驯化过程（曲线2）。

实验装置图及步骤：
溶解氧测定仪：
测定水中溶解氧的装置。其工作原理是氧透过隔膜被工作电极还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流，通过测量此电流，得到水中溶解氧的浓度。根据浓度不同，隔膜电极分为极谱式和原电池式两种类型。极谱式隔膜电极以银-氯化银作为对电极，电极内部电解液为氯化钾，电极外部为厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜挡住了电极内外液体交流，使水中溶解氧渗入电极内部，两电极间的电压控制在0.5-0.8V，通过外部电路测得扩散电流可知溶解氧浓度。原电池式用银作阳电极，铅作阴电极。阳电极和银电极浸入氢氧化钾电解池中，形成两个半电池，外层同样用薄膜封住。溶解氧在阳极被还原，产生扩散电流，通过测定扩散电流可得溶解氧浓度。
实验步骤：
用250 mL的广口瓶取反应器内混合液1瓶，迅速用装有溶解氧探头的橡皮塞塞紧瓶口（不能有气泡或漏气），将瓶子放在电磁搅拌器，启动搅拌器，定期测定溶解氧浓度P(O.5～1 min)，并做记录，测定10 min。然后以测定值对t作图，所得直线的斜率即微生物的呼吸速率。

数据记录与处理：

实验分析及结论:
(1) 什么叫工业污水的可生化性？
答：工业污水的可生化性就是工业污水可被生物降解的程度，一般COD是化学需氧量是污水中有机物的含量指标BOD是污水中可被生物降解的有机物的指标 BOD/COD成为 可生化比值 该比值小于0.3时说明污水的可生化性较低 不宜采用生物处理 要想进行生物处理需要对污水进行水解酸化和生物驯化处理。
(2) 什么叫内源呼吸？
答：按照呼吸的底物的来源划分的，如果在外界的营养状况不是很好的时候，为了形成芽孢或其他休眠体，消耗内在储存的物质以完成重要的生命活动，这种作法称为为内源呼吸。
(3) 有毒有害物质对微生物的抑制或毒害作用与哪些因素有关？
答：对微生物有毒害作用或抑制作用的物质较多，大致可分为重金属、氰化物、H2S、卤族元素及其化合物等无机物质；酚、醇、醛、染料等有机化合物。
重金属极其盐类都是蛋白质的沉淀剂，其离子易于细胞蛋白质结合，使之变性，或与酶的—SH基结合而使酶失活。
酚、醇、醛、等有机化合物能使活性污泥中生物蛋白质变性或使蛋白质脱水，损害细胞质而使微生物致死。
有毒物质的毒害作用还与pH值、水温、溶解氧、有无另外共存的有毒物质以及微生物的数量等因素有关。

1000mL污泥溶解氧数据记录表
t/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
氧吸收量测定值
7.9
5.2
2.7
1.9
1.8
1.7
1.7
1.6
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7

dO/dt
-0.60
-5.00
-1.60
-0.20
-0.20
0.00
-0.20
0.20
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00

Ou
0.00
1.40
3.05
3.50
3.60
3.65
3.70
3.70
3.65
3.65
3.65
3.65
3.65

800mL污泥+200mL污水溶解氧数据记录表
t/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
氧吸收量测定值
7.7
6.9
6.7
6.5
6.3
6.1
6.0
5.8
5.7
5.5
5.3
5.0
4.8
4.5
4.3
4.0
dO/dt
-1.60
-0.40
-0.40
-0.40
-0.40
-0.20
-0.40
-0.20
-0.40
-0.40
-0.60
-0.40
-0.60
-0.40
-0.60
-0.40
Ou
0.00
0.50
0.70
0.90
1.10
1.25
1.40
1.55
1.70
1.90
2.15
2.40
2.65
2.90
3.15
3.40
t/min
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
13.5
14
14.5
15

氧吸收量测定值
3.8
3.5
3.2
3.0
2.7
2.5
2.3
2.0
1.9
1.9
1.8
1.9
1.9
1.9
1.9

dO/dt
-0.60
-0.60
-0.40
-0.60
-0.40
-0.40
-0.60
-0.20
0.00
-0.20
0.20
0.00
0.00
0.00
0.00

Ou
3.65
3.95
4.20
4.45
4.70
4.90
5.15
5.35
5.40
5.45
5.55
5.60
5.60
5.60
5.60

800mL污泥+200mL污水+0.1g苯酚溶解氧数据记录表
t/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
氧吸收量测定值
7.3
7.1
6.9
6.7
6.6
6.5
6.4
6.3
6.2
6.0
5.8
5.6
5.4
5.2
5.0
4.8
dO/dt
-0.40
-0.40
-0.40
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.40
-0.40
-0.40
-0.40
-0.40
-0.40
-0.40
-0.40
Ou
0.00
0.20
0.40
0.55
0.65
0.75
0.85
0.95
1.10
1.30
1.50
1.70
1.90
2.10
2.30
2.50
t/min
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
13.5
14
14.5
15

氧吸收量测定值
4.6
4.3
4.1
3.9
3.7
3.5
3.1
3.0
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9

dO/dt
-0.60
-0.40
-0.40
-0.40
-0.40
-0.80
-0.20
-0.20
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00

Ou
2.75
3.00
3.20
3.40
3.60
3.90
4.15
4.25
4.30
4.30
4.30
4.30
4.30
4.30
4.30