环境工程综合实验

环境工程综合实验-SBR反应器处理生活污水的研究前言环境工程综合实验是环境工程专业本科阶段的一个综合性实验。开课时间为大四上学期，通过前面三年的学习和积累，大家可以充分结合自己所学专业知识进行实验设计，操作以及数据分析，从而得到实验结果，并且利用相关知识对其进行分析说明。由于实验设备的局限，在实验方案确定以后，全班分组进行操作，共同完成实验的测定，同时也加强了团队间的交流。通过这次实验旨在培养学生的实际动手能力，分析问题的能力，能用自己所学知识来解决实际中的问题。一、实验目的1．本实验为城市生活污水处理的模仿实验，通过收集校园内的生活污水，采用SBR工艺对其进行处理；2．通过本实验，让学生对城市生活污水的处理工艺有较深入的了解，特别是对SBR工艺的操作和调控，从而培养学生的动手能力；3．掌握并能熟练测定常规水质指标：DO,COD,NH4-N,PH,温度等；4．通过实际操作了解污水处理常规构筑物以及其作用：SBR反应器等；5．在实验中遇到问题时，能用所学知识分析出原因，并且对其进行解决，培养理论联系实际和分析问题的能力；二、实验原理（一）工艺设备本实验主要研究在不同工况下SBR工艺对生活污水的处理效果，实验中运用的工艺设备具体有:SBR反应器SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术。目前已有一些生产性装置在运行之中。主要运用在以下几个污水处理领域：城市污水；工业废水，主要有味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业的污水处理。所谓SBR工艺又称程序式活性污泥法或间遏式活性污泥法，它的运行方式按进水、曝气、沉淀滗水、排泥、待机多工序在一池完成，省却二沉池和污泥循环，投资省，抗负荷冲击强，因为SBR对进水有几十倍的“稀释”能力。在SBR运行工序中，通过曝气推流及沉淀滗水，完成硝化反硝化，从而去除NH3-N。NH3-N去除过程如下NH4+——NO2－——NO3－——NO2－——N2在好氧条件下，好氧型亚硝化菌把NH4+作用生成NO2－，之后NO2－又在硝化菌的作用下生成NO3－，在这一系列的反应过程中需要补加碱度，完成硝化除NH4反应。再由缺氧型兼性菌把NO3－还原成NO2－，NO2－再由反硝化菌作用生成无害的N2，最终完成除氨氮反应。除氨反应步骤多，参加菌种多，反应条件又分好氧条件和缺氧条件；而亚硝酸、硝酸菌生长周期又长，且占总菌群数量又少（5%），所以除氨氮慢，所需时间长。硝化反应耗氧量是除COD4.54倍，还会消耗大量碱度（1mgNH4+耗碱度7.14mg/L），反硝化时又要补充有机碳（污水中缺），更增加处理成本。由于反应速度慢，生长周期长，条件要求苛刻，更加大成本，这就形成了化肥污水的处理难点。投资大，处理费高，技术要求更高，这就是化肥企业排水中NH3-N极少有企业能处理达标的原因。（虽有少量企业可以达标，不是大量掺水，就是花费较高处理费用换来的。）而亚硝化反应则在一定程度上克服了上述的缺点。亚硝化反应过程如下NH4+——NO2－——N2（二）SBR反应器SBR工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR工艺的一个完整操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：进水期—反应期—沉淀期—排水徘泥期—闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水徘泥至闲置期结束为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。硝化反应反硝化反应硝化反应反硝化反应（三）SBR工艺的主要性能特点SBR作为废水处理方法具有下述主要特点：在空间上完全混合，时间上完全推流式，反应速度快，为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论明显小于连续式的体积，而且池越多，SBR的总体积越小。工艺流程简单，构筑物少，占地面积小，造价低，设备费管理运行费用低。静置沉淀，分离效果好，出水水质好。运行方式灵活，可生成多种工艺路线。同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同性质的废水。由于进水结束侯，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化对反应器不再有任何影响，因此工艺的耐冲击负荷能力高。间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2/3左右，其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。另一方面，SBR法能有效地控制丝状菌的过量繁殖，这一特征是由于缺氧好氧并存、反应中底物浓度大、泥龄短、比增长速率大决定的。（四）检测方法为了能及时反映工艺运行状况，应分若干小组，每天一组去检测工艺运行参数，起代表性的指标有DO、COD、、MLSS、SV30、SVI，，随时了解工艺运行情况。其中COD采用密封法测定，NH3－N采用721分光光度计测定，MLSS采用滤纸重量法测定，SV是活性污泥在100ml的量筒内静置沉30min测得，SVI值根据SV和MLSS进行计算得到。具体的实验装置为：1、COD测定：COD测定仪（DRB200消解器、DR2010分析仪、预制试剂管13mm）、COD消解液、硫酸汞；2、NH3－N测定：721分光光度计，比色皿，比色管，纳什试剂，酒石酸钾钠；3、DO测定：溶解氧测定仪；4、温度测定：温度计；5、污泥沉降比及污泥浓度测定：称量瓶、漏斗、量筒；6、PH测定：PH试纸；7、其他：洗耳球、各种型号移液管、蒸馏水、滤纸、DHG—9145A型电热恒温鼓风干燥箱、量杯、取样瓶、药匙、锥形瓶、玻璃棒、分析天平、试管架。三、实验内容本实验主要是运用实验室的城市污水处理厂工艺流程模型，对一般的城市生活污水的处理过程进行模拟，以使同学对生活污水的一般处理步骤有一个较为直观的认识。本实验分为两大阶段。第一个阶段为活性污泥的培养阶段，活性污泥取来后，放入SBR反应器中进行培养。以生活污水和葡萄糖作为营养源。按照所调工况，对实验进行各个阶段的操作。在培养期间，需要观察活性污泥的生长情况，每天需采集一次污泥样品，，以及30分钟污泥沉降比（SV30）和污泥浓度的测定。通过这些数据判断其生长是否良好，有无发生污泥膨胀现象，并根据分析结果采取相应的改进措施。同时，还需对培养过程中的一些基本数据进行测定，主要的测定项目有：溶解氧DO,进出水的COD、NH3－N等，根据这些数据的一些变化来判断工况运行的是否正常以及污泥是否已经培养完成。活性污泥培养期间，第一天全组成员需到齐，一起学习相关测定方法之后每天派2~3人负责测定具体项目。第二天：陈嫚陈彩英第三天：周子昊石锐第四天：蒋晓旭马强苏超鹏第五天：韦朝强张秀武第六天：王正宋梦泽记录每天的数据第二个实验阶段为污水的正式处理阶段。（第七天）待污泥培养完成后，就可以开始本阶段的实验。由于SBR属于在时间上进行推进的反应器，其各个阶段的时间可根据实际情况进行调整。工艺流程SBR法工艺流程，一个池体大致分为进水期、反应期、沉降期、排放期和闲置期5个阶段，在这5个阶段完成均化、初沉、生物沉解、终沉等活性污泥处理过程。由污水进水水质、出水要求来确定各阶段运的行时间、混合液的体积化，运行状态以及曝气量。图1SBR法工艺流程图SBR法是一种按连续进水、间歇排水周期循环，间歇曝气式活性污泥污水处理技术。从废水的流入开始到待机时间结束为一个周期，一切过程都在一个设有曝气或搅拌装置的SBR反应池内进行，不必另外设置沉淀池和污泥回流泵等装置。SBR工艺对污染物质降解是一个时间上的推流过程，集反应、沉淀排水于一体，是一个好氧、缺氧、厌氧交替运行的过程，因此具有一定脱氮除磷效果。将废水中的氮化合物转化成硝酸盐，进而转化成氮气，使出水的含氨氮量大大的降低，能够有效地去除废水中的悬浮固体（SS）和BOD5。1）进水阶段：在进水之前，反应池中残存着高浓度的活性污泥混合液。进水阶段即污水注入阶段，反应池起到了调节和均质的作用，此阶段可曝气或不曝气。2）反应阶段：反应阶段是最主要的一道工序，它是停止进水后的生化反应过程，根据需要可以在好氧或缺氧的条件下进行，也可以在两种条件下交替进行，但一般是以好氧为主，以去除氮、磷、BOD5。3）沉淀阶段和排水阶段：沉淀阶段停止曝气，澄清出水、浓缩污泥。经过一定时间的沉淀，进入排水阶段，利用排水装置将经过沉淀后的上清液排出反应池。4）闲置阶段：排水结束到第二次进水的间隔为闲置阶段。在此期间，应轻微或间断的曝气，避免污泥的腐化。闲置后，污泥处于内源代谢阶段，吸附的能力增强，加强了去除作用。表1SBR反应器的运行程序参考图表待实验操作过程结束后，需要对各个测定数据进行相关处理比较。检测项目有CODBOD5TNNH3-NTP根据处理结果，对各实验过程进行相关分析，得出实验结论。计算去除率以及污泥负荷（MLSS）关于实验的安排的一些具体问题：1.组员应将实验内容以及本文相关的资料通读、熟悉之后才能进行实验。2.从校园收集的生活污水。要具有一定的代表性。推荐从女生宿舍或青工楼旁的排水渠获取。或从花江污水处理厂获取。3.关于活性污泥的培养以及试运行的说明。活性污泥培养的具体方法参考以前做过的实验。另：本次实验组成员：周子昊（组长）陈嫚石锐韦朝强张秀武马强蒋晓旭陈彩英苏超鹏王正宋梦泽