水处理实验指导书(3)

T Ct Cs-Ct Lg(Cs-Ct) T Ct Cs-Ct Lg(Cs-Ct) 根据Kla计算公式计算Kla=

以时间t为横坐标，lg(Cs-Ct)为总坐标绘图，求Kla值。

六、思考题：

1、 曝气在生化处理中的应用； 2、 曝气原理及影响因素； 3、 氧的总转移系数Kla的意义。

实验十三 污泥处置实验

本项实验用于选择污水、污泥消化处理工艺和确定设计参数，是水处理的一项重要实验。实验是 用小型厌氧发酵罐进行的。可进行不同工艺（如污泥二级、二相、高速消化）、不同条件（如温度、 投配比）的污泥厌氧消化实验。

一. 实验目的：

1 、加深对厌氧消化机理的理解。

2 、初步掌握使污水、污泥消化设备正常运行及结实某些反常现象的能力。 3 、掌握厌氧消化实验数据的处理方法。

4 、对不同消化工艺进行对比实验，确定有机物分解率、产气率、与投配比关系（中温常规消化 与中温两极消化）。

二、实验原理：

厌氧消化是在无氧条件下，借助于厌氧菌的新陈代谢，有机物被分解，整个消化过程分二个阶段 、三个过程进行。

酸性发酵阶段，包括二个过程，一为水解作用——在微生物外酶作用下将不溶有机物水解成溶解 的和小分子的有机物；二为酸化作用——在产酸菌作用下将复杂的有机物分解为低级有机酸。 碱性发酵阶段：是在甲烷菌作用下，将酸性发酵阶段的产物——有机酸等分解为甲烷 CH4 、 CO2 等最终产物，这个过程因最终产物是气态的甲烷和二氧化碳等，故又称为气化过程。

在间歇式厌氧消化池内，厌氧消化经历上述的整个过程。消化过程开始后池内 pH 值逐渐降低， 在第一阶段基本完毕进入第二阶段后， pH 值又有所上升，同时产气速率不断增大，在 30 天左右达 到最大值，有机物分解百分数则不断提高。由于间歇式厌氧消化效率低、占地大，故生产中采用较少 ，多采用连续式厌氧消化法，这种方法池内酸性与碱性发酵处于平衡状态。

厌氧消化，由于甲烷菌的反之时代时间长，专一性强，对 pH 值及温度变化的适应性较弱，因此 甲烷消化阶段控制着厌氧消化的整个过程。为了保持厌氧消化的正常进行，维持酸碱平衡，应当严格 控制厌氧消化环境，主要有以下几点：

1 、消化池内温度：温度影响消化时间，也影响产气量。一般中温消化池内温度控制在 33～35 摄氏度，高温消化池内温度，控制在 55 ± 1 摄氏度。

2 、污泥消化时应注意生污泥的性质，其含水率应在 96～97% ， pH 值应为 6.5～8.0 ，不应 含有有害、有毒物质。

3 、搅拌作用，既可以间歇搅拌也可以连续搅拌，这一措施对池内温度、有机物及厌氧菌的混合 、均匀分布关系重大，同时还具有破碎浮渣层的作用。

4 、营养，为了使产酸和甲烷儿歌阶段保持平衡关系，有机物的投加负荷应当适宜，此外还应保 持适宜的 C ： N ，此值一般控制在 10～20 ： 1 的范围内，低于此值，不仅会影响消化作用，而 且会造成 NH4 、 NH3 的过剩积累，一直消化的过程。

5 、厌氧条件，甲烷菌是专性厌氧菌，因此绝对厌氧是厌氧消化正常进行的重要条件，空气的进

入会抑制厌氧菌的代谢作用。

6 、 pH 值，池内应保持在 6.6～7.6 之间。要求池内有一定碱度， pH 一般以 CaCO3 计，碱 度为 2000～5000mg/L 为佳，当 ph 值偏低时，可投加碳酸氢钠或石灰加以调节。

厌氧消化，虽然厌氧菌代谢产生的能量较少，对有机物分解速率较慢，但是有机物的降解过程仍 符合好氧生化反应动力学关系式，即：有机物的去除特性可表示为：

式中： L0 、 Le ——分别为进、出水中有机物浓度 COD 或 BOD5 ， mg/L ； Xv ——挥发性悬浮固体浓度， mg/L ； K ——有机物降解反应速度常数（时间） -1 t ——反应时间。

由于厌氧处理的消化速率主要取决于碱性消化阶段，所以研究对象多是碱性消化阶段的各项参数 。

在实验设备达到稳定运行后，控制 L0 、 Xv值不变，改变进水流量，使停留时间在一定范围内

变化并测定每次出水的 L0 值。以 L0 为横坐标， 为纵坐标绘图，直线斜率即为 K 值。

但在厌氧处理中，由于厌氧消化时酸性消化与碱性消化的速率不同，所以存在两条斜率不同的直 线。但工程设计中均采用碱性消化阶段的 K2 值及其他参数。 厌氧池内挥发性悬浮固体Xv 为：

式中： Lv =L0 － Le ——池内降解有机物， mg/L ； Y ——产率系数 Kd ——内源呼吸速率

Y 、 Kd 系数可由上式变换后求得。

以为纵坐标，以 t 为横坐标，绘图，得两条直线，由于甲烷发酵控制着整个厌氧消化

，故以甲烷发酵阶段的 Y 、 Kd 系数作为工程设计数据使用。

三、实验设备：

1、 厌氧消化器

2、 厌氧消化加热、温度控制、搅拌装置及自动控制设备。 3、 贮气罐——肺活量仪，或湿式气体流量计。

4、 酸度计、水浴、烘箱、坩埚、马福炉。 5、 气体分析器

6、 脂肪酸、 COD 、 BOD5 、 SS 等分析仪器，玻璃器皿及化学药品等。 7、 污水连续流厌氧消化实验装置。

四、 实验步骤：

污水连续流厌氧消化实验：

1、 人工配制实验用污水，或取自某些高浓度有机废水。

2、 由运行正常的城市污水处理厂的消化池中取够熟泥作为种泥，放入消化器内，以 1～2 摄氏 度 /h 的升温速度逐步加温到 33 ± 1 摄氏度。

3、 反应器内温度升至 33 摄氏度后，稳定运行 12～24 小时，而后按实验要求进水。进水流量 变化使水力停留时间，（t=V/Q）约为 0.5 、 1.0 、 1.5 、 2.0 、 3.0 、 4.0 、 8.0 、 12.0 、 16 、 20 、 24 天。

4、 在产气后即按上述要求连续进、出水，同时连续搅拌。加料速度应控制在 30kgBOD5 /m d 以下。

5、 每一档水力停留时间，在消化反应器进入稳定运行后连续运行 7 天以上。

每天记录、分析进、出水 pH 值、 COD （ BOD5 ）、产气量、 CH4 含量等。注意池内 pH 值变 化，当 pH ＜ 6.6 时，应加碱调整 pH 值。

五、 实验报告及要求：

实验者姓名 : 实验日期 :

某一水力停留时间下厌氧消化记录

项目内容 进水量 (L'd) 进水 COD(mg/L) 出水 COD(mg/L) 池内混合液 SS(mg/L) 1 2 3 4 时间 t(d) 5 6 7 8 9 2

池子内混合液 Vss(mg/L) 产气量 (L/d) 甲烷 CH 4 含量 (%)

六、思考题：

1 、影响厌氧消化的因素有哪些，实验中如何加以控制才能保证正常进行？

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