实验名称:厌氧生物法实验
实验类型:综合性实验
实验类别:基础□ 专业基础□ 专业√
实验学时:占用8学时基本课时,每周2课时,共四周,上课时教师在现场讲解,答疑,查看实验记录,并处理学生还未能解决的问题。而整个工艺流程的运行管理,配水加水,取样测样则由学生课后进行。
所涉及的课程及知识点:污水的生化反应动力学基础;污水的厌氧生物处理;厌氧法工艺与典型设计参数。
具体知识点:
(1)厌氧生物处理的二阶段理论与四阶段理论;
(2)厌氧消化反应的影响因素与过程调控;
(3)典型厌氧生物反应器的结构和原理。
一、实验目的:
《水污染控制工程》专业综合性实验设置为:令学生分为三组,针对污水生物处理的三个典型工艺,即活性污泥法、生物膜法、厌氧生物法,分别进行综合性实验,掌握相应的去除机理、工艺流程、关键参数,初步了解该典型工艺的运行管理方法。锻炼学生动手操作能力,使学生具备一定的实践知识。
厌氧生物法实验目的如下:
(1)了解和掌握厌氧生物处理的基本理论
(2)了解和掌握厌氧生物处理工艺的主要特征。
(3)了解和掌握典型厌氧生物处理工艺(如UASB)降解废水中有机物的工艺设计方法。
(4)掌握厌氧反应器的启动、运行条件、监测项目、管理方法。
二、实验内容:
(1)完成厌氧反应器的启动和微生物的培养驯化;
(2)掌握调控温度、污泥龄、pH(碱度),氨氮等影响厌氧消化重要参数的调控;
(3)测定有机物的降解效率。
三、实验仪器设备和材料清单:
(1)厌氧消化实验装置;
(2)温度计、流量计、pH计、氧化还原电位仪等水处理常用参数测定仪器;
(3)COD测定相关实验设备和基本玻璃仪器;
(4)厌氧污泥菌种、混凝剂和其它基本药剂;
(5)模拟废水,可用淀粉配制,再加入氮、磷等营养元素。
四、实验要求:
(1)学习厌氧反应器的启动和微生物的驯化,如条件许可,可以使用校园餐厨垃圾渗滤液作为处理对象;
(2)学习和巩固各种基本水质参数的测定:COD、pH、碱度、SS、氧化还原电位;
(3)测定甲烷的产气量,评估厌氧微生物的活性;
(3)通过教学实验用小型厌氧水处理装置的启动与运行,掌握厌氧生物处理的运行与管理。
五、实验步骤及结果测试 :
1.厌氧反应器的启动:
(1)培养前准备工作:
①取模拟废水适量(满足实验装置及培菌需求),同时取足量厌氧污泥接种菌种,市售或者取自啤酒厂之类的消化污泥。
②营养物质的计算。模拟废水的COD可根据配比进行准确计算,为加快菌种培养速度,需提供N、P作为营养物质。根据废水中营养物的配比关系计算葡萄糖(或淀粉)、硫酸铵、磷酸氢二钠的量。由于是厌氧反应,培养开始时COD浓度控制在大约5000mg/L。
(2)培养与驯化方法:
①将污水盛入厌氧消化装置中进行间歇式培养,并加入接种污泥。
②加入营养物,并加入一定量碳酸氢盐,以增加碱度。
③开启温控装置,和(或)搅拌系统。数日后,当发现反应器有明显气泡产出。开始每天早晚观察、监测水样各一次。监测项目有:水温、pH值、氧化还原电位、沉降比等,同时可通过显微镜观察微生物相。
④通过观察pH降低情况,酌情补充碱度,采用湿式流量计测定产气量。
⑤再经数日,测定上清液的COD浓度,然后开始用蠕动泵连续进水,此时进水COD浓度约在2000mg/L,调整合适的HRT,并监测出水COD至降解效率达到80%以上,可看做启动完成。
(3)驯化实验
在培菌结束后,可加入10~20%的校园餐厨垃圾渗滤液,观察处理效果的变化,如果效果处理效果良好,可视现实情况,以一个梯度继续缓慢增加生活废水的百分比,至处理效果稳定。(注意,如果渗滤液的成分不稳定,悬浮物过多,可以跳过这部分内容)
2.厌氧反应器降解有机物能力的测定
(1)测定进、出水的CODCr、碱度、pH、产气量。
(2)调控某些关键性参数,观察处理效果和产气量的变化:pH、有机负荷(通过增大进水浓度实现)、C/N/P、HRT等。
(3)以拍照和文字描述形式,观察污泥性状的变化,有无颗粒污泥生成。
六、考核形式:实验设计及实验操作占60%,实验结果及实验报告占40%
七、实验报告要求:要求有实验目的,实验原理,仪器和试剂,实验步骤,实验数据的记录及处理,实验结果的分析讨论。
实验日志:由于每一组学生人数较多,实验原理、实验过程、实验数据等内容必定存在重复,而实验时间又比较长,为了体现差距,强化考核,要求每个学生撰写实验日志,作为实验报告的重要组成部分和评分依据。
八、思考题:
(1)厌氧生物法适用范围与适用场合?
(2)在整个实验过程中,你们发现哪些运行参数或环境因子对处理效果有影响?影响最大的因素是什么?有没有什么好的办法去解决?