环境工程学综合性实验——活性污泥法处理生活污水综合性实验一、实验目的《环境工程学综合性实验》强化了学生的工程意识，使学生掌握水、大气和固体废弃物污染控制技术的基础知识、基本方法和水处理工艺流程及各处理构筑物的工作原理及设计方法，以工程应用为出发点，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力；通过实践性教学环节的训练，培养学生对实际工程的理解能力和综合运用水污染控制技术的技能，解决实际工程问题，使学生基本获得独立进行一般水污染控制工程项目（包括城市污水处理厂、工业废水处理厂或处理站）的工艺设计及运行管理的基本职业技能及动手能力，为学生就业、创业打下一个良好的基础。活性污泥法处理生活污水综合性实验方案中涉及到《环境工程学》中的生活污水处理单元设计、水的生物化学、物理化学处理知识和《环境监测》中水质项目（水温、pH值、BOD5、COD、悬浮固体、浊度、NH3-N）的监测、《环境微生物学》中好氧微生物驯化原理过程、水中总大肠菌群及活性污泥性质的测定，中环境设计单元制图。该实验是将环境学科中的多个领域和环节加以综合、相互渗透的实验形式，带有一定的研究性、探索性和创新性。它不仅需要综合的实验技能、独立的设计能力还能培养团队协同合作的精神。

二、实验内容（一）实验原理污水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同，有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。机械处理工段机械(一级)处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的，处理的原理在于通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离，这是普遍采用的污水处理方式。机械(一级)处理是所有污水处理工艺流程必备工程(尽管有时有些工艺流程省去初沉池)，城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25％和50％。在生物除磷脱氮型污水处理厂，一般不推荐曝气沉砂池，以避免快速降解有机物的去除；在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下，初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特注的后续工艺加以仔细分析和考虑，以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质。污水生化处理污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等多种处理方法。

日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离，从净化后的污水中除去。（二）实验安排第一部分：生活污水原水和出水水质监测（人员12人）结合环境监测和环境微生物学中的原理和方法测定生活污水原水和出水的水质指标：水温、pH值、BOD5、COD、悬浮固体、浊度、NH3-N、总大肠菌群，计算处理效果。监测污泥驯化期间的BOD、COD、水温及NH3-N变化，监测一级处理后的水质指标：水温、pH值、BOD5、COD、悬浮固体、浊度、NH3-N、总大肠菌群。第二部分：处理单元设计及控制（人员5人）1、处理单元的设计（含图）表1不同活性污泥法的设计参数设计参数传统活性污泥法完全混合活性污泥法阶段曝气活性污泥法水力停留时间（HRT，h）4~12--BOD5—SS负荷(/.d)0.2~0.40.2~0.60.2~0.4容积负荷(/m3.d)0.3~0.608~2.00.6~1.0污泥龄(d)5~155~155~(mg/l)1500~~~(mg/l)1200~~~2800回流比(%)25~5025~10025~75曝气时间HRT(h)4~83~53~8BOD5去除率(%)85~9585~9085~90根据上述设计参数，设计一级处理（格栅和砂滤池）和二级处理的装置、二沉池2、处理单元的控制：进水流量，污泥回流，曝气时间控制第三部分：活性污泥的驯化及污泥性能的监测人员12人活性污泥的培养步骤1.向好氧池注入清水(同时引入生活污水)至一定水位，并注意水温2.按风机操作规程启动风机，鼓风。

3有条件时可投加活性污泥的菌种，加快培养速度。4.按照活性污泥培养运行工艺对反应池进行曝气、搅拌、沉降、排水5.通过镜检及测定沉降比、污泥浓度，注意观察活性污泥的增长情况。并注意观察在线pH值、DO的数值变化，及时对工艺进行调整。6.注意观察活性污泥增长情况，当通过镜检观察到菌胶团大量密实出现，并能观察到原生动物（如钟虫），且数量由少迅速增多时，说明污泥培养成熟，可以进生产废水，进行驯化。活性污泥的驯化步骤1.通过分析确认来水各项指标在允许范围内，准备进水。2.开始进入少量生产废水，进入量不超过驯化前处理能力的20%。3.达到较好处理后，可增加生产废水投加量，每次增加不超过10～20%，且待微生物适应巩固后再继续增生产废水，同步监测出水DO浓度等指标,并观察混合液污泥性状。在污泥驯化期还要适时排放代谢产物,即泥水分离后上清液。4.继续增加生产废水投加量，直至满负荷。此过程同步监测溶解氧,控制曝气机的运行,并进行污泥的生物相镜检。调试期间的监测和控制在调试及运行过程有许多影响处理效果的因素，主要有进水pH值、温度、溶解氧等，所以对整个系统通过感官判断和化学分析方法进行监测是必不可少的。

根据监测分析的结果对影响因素进行调整，使处理达到最佳效果。1、温度温度是影响整个工艺处理的主要环境因素,各种微生物都在特定范围的温度内生长。生化处理的温度范围在10～40℃,最佳温度在20～30℃。任何微生物只能在一定温度范围内生存，在适宜的温度范围内可大量生长繁殖。在污泥培养时，要将它们置于最适宜温度条件下，使微生物以最快的生长速率生长，过低或过高的温度会使代谢速率缓慢、生长速率也缓慢，过高的温度对微生物有致死作用。2、pH值微生物的生命活动、物质代谢与pH值密切相关。大多数细菌、原生动物的最适pH值为6.5～7.5，在此环境中生长繁殖最好，它们对pH值的适应范围在4～10。而活性污泥法处理废水的曝气系统中，作为活性污泥的主体，菌胶团细菌在6.5～8.5的pH值条件下可产生较多粘性物质，形成良好的絮状物。3、营养物质废水中的微生物要不断地摄取营养物质，经过分解代谢(异化作用)使复杂的高分子物质或高能化合物降解为简单的低分子物质或低能化合物，并释放出能量；通过合成代谢(同化作用)利用分解代谢所提供的能量和物质，转化成自身的细胞物质；同时将产生的代谢废物排泄到体外。水、碳源、氮源、无机盐及生长因素为微生物生长的条件。

废水中应按BOD5∶N∶P=100∶4∶1的比例补充氮源、含磷无机盐，为活性污泥的培养创造良好的营养条件。4、悬浮物质SS污水中含有大量的悬浮物,通过预处理悬浮物已大部分去除,但也有部分不能降解,曝气时会形成浮渣层,但不影响系统对污水的处理。5、溶解氧量DO好养的生化细菌属于好氧性的。氧对好氧微生物有两个作用：①在呼吸作用中氧作为最终电子受体；②在醇类和不饱和脂肪酸的生物合成中需要氧。且只有溶于水的氧(称溶解氧)微生物才能利用。在活性污泥的培养中，DO的供给量要根据活性污泥的结构状况、浓度及废水的浓度综合考虑。具体说来，也就是通过观察显微镜下活性污泥的结构即成熟程度，测量曝气池混合液的浓度、监测曝气池上清液中CODCr的变化来确定。根据经验，在培养初期DO控制在1～2mg/L，这是因为菌胶团此时尚未形成絮状结构，氧供应过多，使微生物代谢活动增强，营养供应不上而使污泥自身产生氧化，促使污泥老化。在污泥培养成熟期，要将DO提高到3～4mg/L左右，这样可使污泥絮体内部微生物也能得到充足的DO，具有良好的沉降性能。在整个培养过程中要根据污泥培养情况逐步提高DO。特别注意DO不能过低，DO不足，好氧微生物得不到足够的氧，正常的生长规律将受到影响，新陈代谢能力降低，而同时对DO要求较低的微生物将应运而生，这样正常的生化细菌培养过程将被破坏。

6、混合液MLSS，SVI，SV%浓度微生物是生物污泥中有活性的部分,也是有机物代谢的主体,在生物处理工艺中起主要作用,而混合液污泥MLSS的数值即大概能表示活性部分的多少。在生物处理系统中，活性污泥的特性，特别是污泥的沉降性能，直接影响着二沉池的工艺设计与运行。衡量活性污泥沉降性能的参数有二个：一是污泥指数SVI（mL/g）；二是污泥沉降比：SV%。SVI的物理意义是：曝气池出口混合液经30min静沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积（mL）。SV%又称30分钟沉降比，混合液在量筒内静置30分钟后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。SVI、SV%与混合液污泥浓度MLSS（g/L）之间有下列关系：SVI=SV/MLSS（mL/g）或SV=SVI×MLSS（mL/L）SVI值能反应出活性污泥的凝聚、沉淀性能，过低说明泥粒细小，无机物含量高，污泥缺乏活性；过高则说明污泥沉降性能不好，并具有产生膨胀现象的可能。其沉降性能一般区别如下：SVI≤100沉降性能好；100≤SVI≤200沉降性能一般；SVI≥200沉降性能不好。从式（1-1）可看出：要想获得适当的SVI值，则需在设计时选用适当的污泥浓度（MLSS）值，当进入生物反应器中的有机物量一定时，污泥浓度愈高，则污泥负荷（F/M）愈小，所以在设计时必须正确选择污泥负荷(F/M)。

污泥浓度（MLSS）、污泥负荷（F/M）与曝气池体积（V）之间有下列关系：F/M=Q•S0/V•MLSS式中:Q—污水流量(m3/h)；S0—BOD5浓度(kg/m3)；V—曝气池体积m3。其它同前。在设计中一般根据污泥负荷（F/M）选择确定污泥指数（SVI），对大多数废水,F/M在下述范围内:0.3≤F/M≤0.6。当出现污泥膨胀时，可考虑采取以下措施。①杀灭丝状菌，如投加氯、臭氧、过氧化氢等的药剂。②改善、提高活性污泥的絮凝性，投加絮凝剂如硫酸铝等。③改善、提高活性污泥的沉降性、密实性，投加黏土、消石灰等。④加大回流污泥量并在其回流前进行再生性曝气。⑤使废水经常处于好氧状态，防止厌氧反应的发生，如预曝气。⑥加强曝气，提高混合液的DO值。⑦考虑调节水温；水温≥15℃时易于发生高黏性膨胀；而丝状菌膨胀多发生在20℃以上。⑧降低污泥在二沉池中的停留时间。⑨调整污泥负荷，当超过0./(•d)时，易于发生丝状菌膨胀。⑩调整混合液中的营养物质，可以控制高黏性膨胀。三、实验成绩给定以小组为单位完成实验报告，必须手写，第一、三组报告不少于15页，第二组不少于10页，且每一组的必须存在五种以上的手写体。并结合平时到课情况。四、实验报告格式（一）实验目的（二）实验原理（三）实验材料与方法（四）实验步骤（五）实验结果（六）结果讨论与分析