化工专业毕业论文25734.doc

专科生毕业设计（论文） 题 目：氯化铝对活性污泥降解性能的影响 学生姓名： 系 别： 化学化工系 专业班级： 指导教师： 2011 年 6 月 20 日 中国石油大学胜利学院毕业设计（论文） 摘 要 工业污水多采用活性污泥法处理，这也是世界各国应用最广泛的一种生物处理工 艺，具有处理能力高，出水水质好的优点。但是，由于工业污水经常含有大量盐，为 了研究污水中的盐类对活性污泥的降解性能是否有影响，所以本课题选择研究氯化铝 在不同浓度下对活性污泥降解性能的影响。通过测定污泥处理前后工业污水的化学需 氧量（chemical oxygen demand，简称 cod） ，研究不同浓度驯化下的活性污泥的生长 及对有机物的降解情况，为进一步推广活性污泥在工业中的应用提供有力的数据支持。 关键词：工业污水；活性污泥；氯化铝；浓度；化学需氧量 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） abstract industrial sewage is used more activated sludge treatment, this also is the countries all over the world the most widely used a biological treatment process, and has the ability to deal with high, outlet water quality good points. but, with the industrial sewage often contains a lot of salt, in order to study the salts activated sludge sewage to degrade the performance of whether effect, so this topic choose three price in different concentrations alcl3 salt on the active sludge respirometer. through the determination of the industrial sewage sludge treatment and chemical oxygen demand (cod, referred to are oxygen environment), the study different concentrations of activated sludge under domestication of growth and in the presence of organic matter degradation, and to further promote the active sludge in application in industry provide strong data support. keywords: industrial wastewater; active sludge; aluminium chloride ; concentration; chemical oxygen demand 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 目 录 第一章 前言 .1 1.1 引言 .1 1.2 活性污泥简介 .1 1.2.1 活性污泥的由来和组成 .1 1.2.2 影响活性污泥降解作用的因素 .3 1.2.3 活性污泥的培养和驯化 .4 1.3 水体污染指标及其测定 .5 1.4 活性污泥法处理污水概况 6 1.4.1 活性污泥法简介 .6 1.4.2 活性污泥法基本原理 .7 1.4.3 活性污泥法工业流程 .7 1.4.3 活性污泥法基本特征 .8 1.4.5 活性污泥法优点及缺点 .8 第二章 实验部分 .10 2.1 实验药品 .10 2.2 实验仪器 10 2.3 实验原理 10 2.4 实验步骤 11 2.4.1 活性污泥的培养与驯化 11 2.4.2 试剂的配制及标定 .11 2.4.3 水样的配制 .12 2.4.4 活性污泥水样曝气 .12 2.4.5 回流冷凝 .12 2.4.6 重铬酸钾法测 cod 值 12 2.5 实验数据记录及处理 13 2.6 实验结果分析 14 2.7 误差分析 15 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 2.8 结论 .15 致 谢 .18 参考文献 .16 附录 a.19 开题报告 .19 附录 b.24 文献综述 .24 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 1 第一章 前言 1.1 引言 我国淡水资源十分短缺，人均拥有量 2300m3，相当于世界人均水平的 1/4，居世 界 110 位。1997 年以前我国污水处理一直以工业废水处理为主，但是随着社会的的发 展城市污水的排放量逐渐上升，到 1997 年底已经占到总污水量的 45%。据有关资料 显示全国近 80%的城市污水未经处理，直接排入江河湖海，年排污量达 400 亿 m3， 造成全国三分之一以上的水域受到不同程度的污染。水污染加剧水资源的短缺，直接 威胁人民群众的健康。造成这种现象的原因之一就是城市污水和工业废水的处理率较 低，这已经成为影响我国区域水污染防治目标实现的一个重要原因，严重制约城市经 济的可持续发展 1。 长期以来城市污水多采用活性污泥法处理，也是世界各国应用最广泛的一种生物 处理流程，具有处理能力高，出水水质好的优点 2。污水处理厂的活性污泥是由细菌、 微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的絮状体颗粒，具有 良好的吸附性，利用活性污泥作为吸附剂具有资源丰富、价格低廉、以废治废等优点。 本文通过制备不同浓度氯化铝溶液，测定其处理前后实验污水的 cod 值变化，考察 其对活性污泥法处理工业废水能力的影响，为进一步推广活性污泥在工业中的应用提 供理论依据。 1.2 活性污泥简介 1.2.1 活性污泥的由来和组成 活性污泥是一种好氧生物处理方法。活性污泥基本概念是由 1912 年英国人 clark and cage 发现对废水进行长时间曝气会产生污泥并使水质明显改善，其后 arden and lackett 进一步研究，发现由于实验容器洗不干净，瓶壁留下残渣反而使处理效果提高， 从而发现活性微生物菌胶团，定名为活性污泥而来。 活性污泥中复杂的微生物与废水中的有机营养物形成了复杂的食物链。 最先担 当净化任务的是异氧菌和腐生性真菌，细菌特别是球状细菌起者最关键的作用，优良 运转的活性污泥，是以丝状菌为骨架由球状菌组成的菌胶团。沉降性好，随着活性污 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 2 泥的正常运行，细菌大量繁殖，开始生长原生动物，是细菌一次捕食者。活性污泥常 见的原生动物有鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫。活性污泥成熟时固着型的纤毛虫、 种虫占优势；后生动物是细菌的二次捕食者，如轮虫、线虫等只能在溶解氧充足时才 出现，所以当出现后生动物时说明处理水质好转标志。正常的活性污泥在外观上呈黄 褐色絮绒颗粒状，又称“生物絮凝体” 。粒径 0.020.2mm，有较大表面积，含水率很 高 2。 除大量生物外，活性污泥中夹杂着由污水带入的有机和无机固体物质，在有机固 体物质中，包括某些惰性的难为细菌摄取、利用的难降解物质。活性污泥中固体物质 的质量分数3g/l 时活性污泥培养驯化成功。此过 程约需 1 个月时间。 1.3 水体污染指标及其测定 水体质量的判断主要是依靠某些指标来表示，包括溶解氧量(do)，化学需氧量 (cod)，生化需氧量(bod)等 4。其中 cod 是“化学需氧量(chemical oxygen demand)” 的英文缩写，是反映水体中还原性污染物（包括有机的和无机的还原性物质）的指标。 耗氧越多表明污染越严重。此指标对一般工业废水的最高允许排放值为 100mg/l。最 常用的测定方法为重铬酸钾(k 2cr2o7)法 5。在不同条件下测得的 cod 值不同，所以 测定时必须严格控制反应条件。 bod 是“生化需氧量（biological oxygen demand） ”的英文缩写，是水体受有机 物污染程度的重要指标。由于微生物分解缓慢，水体中有机物分解周期一般是 20 天， 而国际上通常是测定水温在 20时 5 天前后水体中溶解氧量之差，即 bod5 测定方法 6-7。又根据水体中有机物含量的高低分为直接测定法和稀释测定法。如果是有机物 含量较少的清洁地面水则用直接测定法，若是有机物含量较高的生活污水和工业废水 以及污染较重的天然水则用稀释测定法。bod 5 值越高，水质越差，低于 3mg/l 时， 水质较好，纯水或近于纯水的 bod5 值在 1 到 3 之间，bod 5 值高于 5 则表明水的纯 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 6 度可疑，大于 10 时水质很差。未经处理的城市污水的 bod5 值一般在 100 到 400 之 间，某些工业废水的 bod5 值甚至高达 10000，对一般工业废水的 bod5 最高允许排 放值为 60mg/l。以 bod5 作为有机物的浓度指标，也存在着一些缺点： a.测定时间需 5d，仍太长； b.如果污水中难生物降解的有机物浓度较高时，bod 5 测定的结果误差较大（原 因：bod 5 只能反映水中可生物降解的有机物） ； c.某些工业废水中不含微生物生长所需的营养物质或者含有抑制微生物生长的有 害有毒物质，则影响 bod5 测定结果。 化学需氧量(cod cr)可以代表污水中全部有机物质和无机还原性物质的总量，五 日生化需氧量(bod 5)相当于 70%可以被生物氧化的有机物质含量，bod 5/codcr 值能 达到 0.7，工业废水中的有机物质基本可以去除；比值愈小愈难处理，若比值小于 0.2 就难以用生物处理法 8。对于 cod 指标的测量国际上通常是采用重铬酸钾法，其次 还有回流法，密封法或者是反应器消解法来测量。反应器消解法需要 cod 测定仪， 其实际用量少，操作简单，快速安全，可同时测定多个试样，自动化程度高，而重铬 酸钾法存在着回流氧化时间长，因使用剧毒汞盐作为掩蔽剂而易引发汞污染等问题 9- 24。 1.4 活性污泥法处理污水概况 1.4.1 活性污泥法简介 活性污泥法是处理工业废水最为广泛的方法，其能够从废水中去除溶解和胶体类 可生物降解的有机物质，以及能被活性污泥吸附的悬浮物质和其他一些无机盐类也能 够去除，例如氮磷等化合物。在处理工业废水过程中，好氧活性污泥法主要用于处理 厌氧出水，是一种应用非常广泛的生物处理方法。其主要的机理是通过好氧微生物的 生物化学代谢反应，分解工业废水中的有机物质，过程中涉及到活性污泥的吸附、凝 聚和沉淀，能够有效地去除废水中的胶体和溶解性物质，从而净化废水。在应用过程 中，由于活性污泥在水解消化过程中要维持 do 为 24mg/l，这就需要大量的动力以 补充处理废水过程中的溶解氧(do)消耗，而且由于水力停留时间(hrt)应该保持在 48h，这时活性污泥池的 bod 容积负荷就会比较高，一般为 030.6(传统法)甚或 0.82.0(完全混合)kg(m 3d)-1。活性污泥池中的污泥质量浓度一般保持在 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 7 30005000 mg/l，污泥 bod 负荷维持在 0.20.6kg(m3d)-1。这样就需要一方面在 活性污泥发展的过程中应该考虑改进曝气设备的曝气能力以及氧转移效率；另一方面 就是适当的减少活性污泥浓度，降低氧传递阻力以及在活性污泥微膨胀状态下适当降 低溶解氧的浓度，在能够保证出水水质的情况下，起到节能和减少剩余污泥的作用。 1.4.2 活性污泥法基本原理 在废水处理中将污染物质降解的主要是好氧型细菌。原生动物与细菌的关系主要 为(1) 掠食关系：原生物在食物链中处于捕食细菌的作用。一方面原生物通过对细菌的 捕食，能促进细菌的生长，使细菌的生长能维持在对数生长期，防止种群的衰老，提 高细菌的活力，而且原生动物活动产生溶解性有机物质（dom）可被细菌再利用， 促进了细菌的生长。另一方面原生动物中存在的一些纤毛类具有吞食游离细菌的能力， 而游离的细菌个体小、密度小较难沉淀，易被出水带出影响水质。(2)絮凝作用：细菌 生长到一定程度后就凝集成絮状物，这种絮状物为原生动物提供着生的环境，反过来 絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。 活性污泥除了由微生物组成以外，还含有一些无机物质和吸附在活性污泥上的不 能再发生降解的有机物。活性污泥的含水量一般在 98%99%。活性污泥像具有很大 的表面积，因此具有很强的吸附力和氧化分解有机物的能力。活性污泥在曝气过程中， 对有机物的降解过程可分为两个阶段，吸附阶段和稳定阶段。 1.4.3 活性污泥法工业流程 普通活性污泥法流程图见图 1-1。 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 8 废水 曝气池初沉池 二沉池 处理水 剩余污泥 空气 回流污泥 图 1-1 普通活性污泥法流程图 向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水，持续一段时间， 在污水中即将形成一种呈黄褐色的絮凝体即活性污泥。在正式运行前，在曝气池内必 须进行以污水作为培养基的活性污泥培养与驯化工作。经初次沉淀池或水解酸化装置 处理的污水从一端进入曝气池，与此同时，从二沉池连续回流的活性污泥，作为接种 污泥同步进入曝气池。此外，从空气压缩机站送来的压缩空气，通过干管和支管的管 道系统和铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，其作用 除向污水充氧外，还使曝气池内的污水和活性污泥处于剧烈搅动状态。活性污泥与污 水互相混合充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。由污水、回流污泥和空气互相 混合成的液体，称为混合液。 活性污泥反应进行的结果，污水中的有机污染物得以降解、去除，污水得以净化， 由于微生物的繁衍增殖，活性污泥本身得到增长。 经过活性污泥净化作用的混合液由曝气池的另一端流出，进入二沉池，在这里进 行固液分离，活性污泥通过沉淀与污水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经 过浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中一部分作为接种污泥回流曝气池，多余的一部 分则作为剩余污泥排出系统。 1.4.3 活性污泥法基本特征 活性污泥法实质是自然界水体自净的人工模拟，是对水体自净作用的强化。因此， 活性污泥法不仅要为微生物生长繁殖提供适宜的环境条件，更要为它们设置能够高效 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 9 发挥其吸附、吸收和氧化污染物能力的场所。活性污泥法基本特征如下： (1)利用生物絮凝体作为生化反应的主体物 (2)利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源 (3)对体系进行混合搅拌，以增加接触和加速生化反应传质过程 (4)采用沉淀方式除去生物体，降低水中微生物固体含量 (5)通过回流使在沉淀池浓缩的活性污泥微生物返回到反应系统 为保证系统内生物细胞平均停留时间的稳定，经常排出一部分生物固体，即活 性污泥 1.4.5 活性污泥法优点及缺点 活性污泥法是目前应用最广泛的污水好氧生物处理技术，也有自身的优缺点。 活性污泥法的液体流动方式为回流推流式。活性污泥废水生物处理系统的传统运 行方式中的构筑物包括曝气池、二次沉淀池和污泥回流管线和鼓风设备三部分。运行 程序简单而且对设备的要求也不高，污水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附、 水解，并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解，使废水得以净化。但是，废水中 要含有足够的可溶性的、易分解的有机质，需要有足够的 do，保证活性污泥的活性， 需要频繁排放剩余污泥，考虑营养物质和抑制物质，相应的就加大了运行工作量。 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 10 第二章 实验部分 2.1 实验药品 无水氯化铝（分析纯） 分子式：alcl 3 六水合硫酸亚铁铵（分析纯） 分子式：(nh 4)2fe(so4)26h2o 七水合硫酸亚铁(分析纯) 分子式: feso 47h2o 重铬酸钾（优级纯） 分子式：k 2cr2o7 浓硫酸（分析纯） 分子式：h 2so4 硫酸汞（分析纯） 分子式：hgso 4 硫酸银（分析纯 分子式：ag 2so4 葡萄糖（优级纯）(50g/l) 分子式 ：c 6h12o6 1,10-邻菲罗琳 分子式：c 12h8n2h2o 活性污泥 2.2 实验仪器 智能恒温电热套 (巩义市英峡高科仪器厂)； 鼓泡机 （成都云海机电制造有限公司） ； 托盘天平 （上海医用激光仪器厂） ； 电子天平 （上海上平仪器厂） ； 离心机 空气冷凝管 2.3 实验原理 由于目前国家规定，只需测定 cod 值来衡量水体质量，故我们实验只测定 cod 值。 化学需氧量(cod)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。水样 在一定条件下，以氧化一升水中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升 水样全部被氧化后需要的氧的毫克数，以 mg/l 表示。它反映了水中受还原性物质污 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 11 染程度。该指标也作为有机物相对的综合指标之一。 在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流，将水样中还原 性物质氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根 据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样化学需氧量。 cr2o72-+14h +6e2cr 3+7h2o（水样的氧化） cr2o72-+14h +6fe2+2cr 3+6fe3+7h2o（滴定） fe2+ +试亚铁灵（指示剂）红褐色（终点） 另外，氯离子能被重铬酸盐氧化，并且能与硫酸银作用产生沉淀，影响测定结果， 被视为干扰离子，故在回流前向水样中加入适量硝酸汞以消除银离子的干扰。氯离子 含量高于 1000mg/l 的样品应先作定量稀释，使含量降低至 1000mg/l 以下，再行测 定。 采用重铬酸钾法测定混合水样的 cod 值，通过所测的 cod 值来研究水样中三价 铝离子对活性污泥降解能力的影响。 2.4 实验步骤 2.4.1 活性污泥的培养与驯化 本实验采用的污泥来自东营某炼油厂的普通活性污泥，在实验室中培养活性污泥 加入有机物和 n、p 肥的比例是 100:5:126。n 肥、 p 肥比例失调对活性污泥的生长影 响很大。 2.4.2 试剂的配制及标定 (1)重铬酸钾标准溶液（c=0.25mol/l k 2cr2o7）：准确称取预先在 120烘干 2h 的基准或优质纯重铬酸钾 12.258g 溶于水中，移入 1000ml 容量瓶，稀释至标准线， 摇匀。 (2)硫酸亚铁铵溶液（c=0.1mol/l(nh 4)2fe(so4)26h2o）：称取 39.5g 六水合硫酸 亚铁铵（(nh 4)2fe(so4)26h2o）溶于水中，边搅拌边缓慢加入 20ml 浓硫酸冷却后移 入 1000ml 容量瓶中，加水稀释至标准线，摇匀。临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。 标定方法：准确吸取 10.00ml 重铬酸钾标准溶液于 250ml 锥形瓶中，加水稀释 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 12 至 110ml 左右缓慢加入 30ml 浓硫酸，混匀。冷却后，加入 3 滴试亚铁灵指示液（约 0.15ml） ，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。 (0.251.)cv 式中：c 硫酸亚铁铵标准溶液浓度，mol/l； v硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml； (3)试亚铁灵指示剂：溶解 0.7g 七水合硫酸亚铁（feso 47h2o）于 50ml 的水中， 加入 1.5g1,10-邻菲罗琳，搅动至溶解，加水稀释至 100ml，储存于棕色瓶中。 (4)硫酸-硫酸银溶液：于 100ml 浓硫酸中加入 1g 硫酸银混合均匀，保存在棕色 试剂瓶，放置 12d。 2.4.3 水样的配制 分别用分析天平准确称取 0.2500g、0.6250g、1.2500g、1.8750g、2.5000g、3.1250g、3.7500g、5.0000g 的氯化铝 于锥形瓶（250ml）中，并分别编号 0g/l（空白试验） 、 1g/l、 2.5g/l、5g/l 、7.5g/l 、10g/l、12.5g/l 、15g/l 、20g/l，加水溶解（总体积要 少于 250ml） 。 2.4.4 活性污泥水样曝气 量取 3ml 葡萄糖溶液于锥形瓶中，再量取等量的活性污泥 8ml，标定至刻度 250ml。在锥形瓶中加入曝气装置进行曝气，每次实验曝气 1h。 2.4.5 回流冷凝 取水样于离心机中离心，量取上清液 5ml 于 250ml 圆底烧瓶中，加入 10ml 二 次蒸馏水，再加入 0.6g 硫酸汞，充分振荡后静置 5min，再次充分振荡后加入 10ml 重 铬酸钾溶液，充分振荡，然后缓慢滴加 30ml 硫酸银-硫酸溶液。固定于电热套上，加 入数粒沸石，连接好空气冷凝管，加热回流 1h，1h 后取下圆底烧瓶在空气中冷却至 室温，用 80ml 蒸馏水冲洗空气冷凝管。圆底烧瓶中的溶液不得少于 140ml。 2.4.6 重铬酸钾法测 cod 值 溶液再度冷却之后，加三滴试亚铁灵，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 13 有黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁按标准溶液的用量。 每两小时重一次复步骤 2.4.5，2.4.6 步 处理后水样 cod 值计算公式 201(/)()80crodmglvcv c硫酸亚铁标准溶液的浓度，mol/l； v滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml； v1滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml； v2水样的体积，ml； 81/2 氧摩尔质量，g/mol； 2.5 实验数据记录及处理 用硫酸亚铁铵标准溶液滴定冷凝回流后的水样，记录滴定所消耗硫酸亚铁铵溶液 体积如下表 2-1。 表 2-1 不同浓度的氯化铝水样所消耗硫酸亚铁铵的体积（ml） 硫酸亚铁铵消耗的体积（ml）曝气时 间 /h 0g/l 2.5 g/l 5 g/l 7.5 g/l 10 g/l 12.5 g/l 15 g/l 20 g/l 0 22.95 22.95 22.95 22.95 22.95 22.95 22.95 22.95 2 19.70 21.60 9.45 15.40 17.50 21.30 10.05 10.60 4 18.90 22.29 20.00 19.70 17.80 19.65 17.50 18.90 6 19.20 18.90 17.60 19.70 16.71 19.60 15.80 19.20 8 20.85 20.99 17.29 19.55 18.21 20.30 17.70 20.85 10 20.30 16.50 19.20 19.20 16.10 21.30 17.45 20.30 按照 cod 计算公式，计算冷凝回流后水样 cod 值如下表 2-2。 表 2-2 不同浓度的氯化铝水样 cod 测定值（mg/l ） cod 的测定值（mg/l）曝气时 间/h 0g/l 2.5g/l 5g/l 7.5g/l 10g/l 12.5g/l 15g/l 20g/l 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 14 0 960 960 960 960 960 960 960 960 2 520 950.544 1511.332 1357.92 944 1976.528 2064 1976 4 648 318.357 472 709.136 824 716.68 872 1136 6 600 829.840 856 799.664 998.4 724.224 1144 1400 8 336 514.504 975.6 731.768 758.4 618.608 840 1304 10 424 1191.952 600 784.576 1096 467.728 880 1312 根据表 2-2 中数据，做出不同浓度氯化铝水样 cod 值随时间的变化曲线如下图 2-1。 图 2-1 不同浓度氯化铝水样的 cod 值随时间的变化曲线 2.6 实验结果分析 由图 2-1 我们可以得出如下规律： (1)含相同浓度的氯化铝水样，随着时间的推移，水样 cod 值总体趋势是逐渐降 低的。由于长时间的曝气，使活性污泥处于内源呼吸期，ns（活性污泥负荷率，简称 污泥负荷）很低，不仅将水中污染物给氧化分解，而且将合成的细胞物质进行分解， 所以出水水质好，即 cod 值小。 (2)在驯化时间相同情况下，随着水样中氯化铝浓度的增大，水样的 cod 值是升 高的。这说明水样中氯化铝浓度的升高影响活性污泥中微生物的活性，微生物系统发 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 15 生了变化，盐度的升高已使部分嗜盐菌不能通过自身的调节机制适应高盐环境，而其 它耐盐的生长繁殖需要很长的时间，在实验阶段，此类菌种仍处于受抑制状态 25。高 浓度环境生长所需要的物质，营养需求量增大，由于能量供应不足，污泥中微生物生 长繁殖速率减缓，使得降解有机物的能力下降；另一方面高盐环境中含有大量的氯离 子，导致微生物体的细胞壁破裂和原生质解体，从而降低了污泥活性，也导致对有机 物的降解能力下降。 (3)在驯化初期，水样的 cod 值波动起伏较大；到了驯化后期，cod 值波动相对 较小。这是由于在驯化初期，活性污泥刚被转移到新环境中，在短时间内，微生物还 没适应相应的浓度，此时的细菌处于抑制状态。在新环境中，微生物通过自身的渗透 压调节机制来平衡细胞内的渗透压或保护细胞内的原生质，调节自身新陈代谢，从而 慢慢适应新环境。活性污泥在含盐环境中经过一段时间驯化后，将会具有一定的耐盐 性，活性污泥中的微生物就开始发挥活性。所以到了驯化后期 cod 值起伏相对较小 26。 2.7 误差分析 人为误差：由于实验后期肥料未及时更换，活性污泥培养不当，使活性污泥活性 减弱，从而影响实验结果；实验配制的硫酸亚铁铵标准溶液容易被氧化，配置好后放 置期间，硫酸亚铁铵标准溶液浓度发生变化，这就造成误差；用硫酸亚铁铵滴定冷凝 回流后的水样时，由于人眼色觉误差，可能在滴定终点判断上出现偏差，造成水样体 积出现误差。 实验本身特点：由于氯化铝溶液酸性较强，会减弱活性污泥活性，使其降解有机 物作用减弱，导致误差。 2.8 结论 (1) 氯化铝的浓度对活性污泥的降解性能有影响。 (2) 曝气时间相同时，随着活性污泥处理系统中氯化铝浓度的增大，cod 值总体 呈上升趋势，即活性污泥对有机物的降解能力下降。 (3)当氯化铝浓度在 2.5g/lc10g/l 时，盐浓度对活性污泥的降解能力影响不大， 而当氯化铝浓度大于 10g/l 时，水样的 cod 值大，即活性污泥对有机物的降解能力 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 16 下降。这时污水处理效果不好。所以建议化工企业，在用活性污泥法处理工业废水时， 最好先测定污水中盐的含量；如果含盐量低，则可用活性污泥处理污水；如果含盐量 偏高，则需先除盐后用活性污泥处理污水；这样达到事半功倍的效果！ 参考文献 1 崔衍立. 城市污水处理常用方法比较研究 j.内江科技， 2010. 2 殷实. 浅谈活性污泥在废水处理中的应用 j.环境研究与监测， 2010，(2) :23-24. 3 孙惠修. 排水工程. 第四版 .北京: 中国建筑工业出版社 ， 1999:105-107. 4 苏振中. codcr 与 bod5 的 相 关 性 研 究 j.黑 龙 江 环 境 通 报 ， 2010，34 (2):75-78. 5 顾凤妹.李秀霞 .重铬酸钾法测定 cod 影响因素分析j.小氮肥，2009，37 (3):18-20. 6 李国刚，王德龙 .生化需氧量 bod 测定方法综述j.中国环境监测， 2004，20 (2):54-57. 7 肖肖，陈英姿 .bod5 测定的影响因素分析j.化学工程与装备，2009，9: 176- 177. 8 王锐刚.活性污泥法除磷动力学研究d. 中国矿业大学环测学院，2009: 9-11. 9 徐航.cod 重铬酸钾分析法相关问题的探讨j.化学工程与装备，2010， 6: 171-172. 10国 家 环 保 总 局 .水 和 废 水 检 测 分 析 方 法 (第 4 版 )m.北 京 :中 国 环 境 科 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 17 学 出 版 社 ， 2002. 11 陈 玲 ， 赵 建 夫 .环 境 监 测 m.北 京 :化 学 工 业 出 版 社 ， 2004. 12 刑 海 涛 .改 进 重 铬 酸 钾 法 测 定 化 学 需 氧 量 j.企 业 技 术 开 发 ， 2010， 29 (12). 13 杨 中 兰 .化 学 需 氧 量 两 种 测 定 方 法 的 比 对 研 究 j.云 南 冶 金 ， 2008， 37 (6):61-64. 14 刘 继 永 ， 刘 华 ， 刘 继 凤 .快 速 测 定 法 与 重 铬 酸 钾 法 测 定 污 水 中 化 学 需 氧 量 的 方 法 比 较 j.环 境 科 学 与 管 理 ， 2010， 35(4):147-154. 15 王 新 ,纪 树 杰 .一 种 测 定 化 学 需 氧 量 (cod)的 方 法 -微 波 密 封 消 解 法 j.石 油 工 业 技 术 监 督 ， 19(7):27-28. 16 孙 冬 月 ， 官 香 元 .重 铬 酸 钾 法 测 定 cod 中 的 干 扰 及 消 除 j.环 境 科 学 与 管 理 ， 2009， 34(6):124-126. 17 邢竹.重铬酸钾法测定化学需氧量的改进研究j.环保前线，2009，4. 18 陈献宾，车树森，陈绍明.重铬酸钾法测定化学需氧量的探讨j.内蒙古水利， 122:142-143. 19 曹芹.重铬酸钾法测定水中 cod 的不确定度分析j.污染防治技术，2009， 22(3):96-115. 20 李志强 .重铬酸钾法测定水中化学需氧量(codcr)的方法探讨j .民营科技， 2010，3. 21 邓志会. 重铬酸钾法测定水中化学需氧量的不确定度评定j.环境科学导刊， 2010，29(1): 97-99. 22 方新红，兰生富，吴欣，曹佳红.重铬酸钾褪色法和硫酸铬显色法直接测定 codcrj.四川环境，2009，28(3):23-27 . 23 水质.五日生化需氧量 bod5 的测定稀释与接种法，环境保护部，hj505- 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 18 2009， 3-4. 24 水质.化学需氧量的测定，国家环境保护局，hj/t399-2007，4-5. 25 李玲玲，郑西来，李梅.盐度对活性污泥驯化前后生物活性的影响a， (k).07088.(原 1002-1264).(2006)06-0036-03. 26 赵春禄，张明明，马文林，刘振儒，范建平.铝絮凝剂对活性污泥中微生物 活 性影响研究j.环境工程.2010，18(50). 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 19 致 谢 本研究及学位论文是在老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度， 严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项 目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。几个月来，老师不仅在 学业上给我以精心指导，同时还在思想上给我以无微不至的关怀，在此谨向老师致以 诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此，我还要感谢我们实验小组的每一位同学，正是由于他们的帮助和支持，我 才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。特别感谢方建和周燕同学， 他们对本课题做了不少工作，给予我不少的帮助。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成， 有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意! 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 20 附录 a 开题报告 1.引言 中国有 82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的占 了 75%，受到有机物污染的饮用水人口约 1.6 亿。长期以来，人们一直认为自来水是 安全卫生的。但是，因为水污染，如今的自来水已不能算是卫生的了。一项调查显示， 在全世界自来水中，测出的化学污染物有 2221 种之多，其中有些确认为致癌物或促 癌物。从自来水的饮用标准看，中国尚处于较低水平，自来水目前仅能采用沉淀、过 滤、加氯消毒等方法，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。自来水加氯可有效杀 除病菌，同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引 起人类患各种胃肠癌的最大根源。目前，城市污染的成分十分复杂，受污染的水域中 除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物，即使是把自来水煮沸了， 上述残留物仍驱之不去，而煮沸水中增加了有害物的浓度，降低了有益于人体健康的 溶解氧的含量，而且也使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全 系数也是不高的。据最新资料透露，目前中国主要大城市只有 23%的居民饮用水符合 卫生标准，小城镇和农村饮用水合格率更低。水污染防治当务之急，应确保饮用水合 格。为此应加大水污染监控力度，设立供水水源地保护区。母亲河黄河 1972 年第一 次断流，1997 年断流 226 天，近 700 公里河床干涸。海河 300 条支流，无河不干，无 河不臭。华北地下水严重超采，形成面积 7 万多平方公里的世界上最大的地下水漏斗 区，地面下沉，海水入侵。全国 668 个城市中，有 400 多个供水不足，100 多个严重 缺水。上世纪九十年代末以来，土地沙化速度上升到每年 3400 多平方公里。 更可怕的是，中国水资源总量还在下降。1997 年总量为 27855 亿立方米，而 2004 年就降到 24130 亿立方米。从上世纪 50 年代以来，长江上游 20 多条河流平均萎 缩了 37.1%。 世界自然基金会 3 月 19 日发表报告，将长度与水量均为世界第三的长 江列入世界面临干涸的 10 条大河之一。水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影 响产品质量，甚至使生产不能进行下去。水的污染，又影响人民生活，破坏生态，直 接危害人的健康，损害很大。目前，人们已意识到不能以破坏生态环境来发展经济， 这样的代价太大了。中国已提出社会经济可持续发展和保护人民的身体健康的战略， 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 21 对整治水域污染采取了一系列强有力的措施。 水污染处理有三种方法：物理法、化学法、生物降解法。 物理法：废水处理方法的选择取决于废水中污染物的性质、组成、状态及对水质 的要求。一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法及生物法三大类。 利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。例如用沉淀法除去水中相对密 度大于 1 的悬浮颗粒的同时回收这些颗粒物；浮选法（或气浮法）可除去乳状油滴或 相对密度近于 1 的悬浮物；过滤法可除去水中的悬浮颗粒；蒸发法用于浓缩废水中不 挥发性的可溶性物质等 2。 化学法：利用化学反应或物理化学作用回收可溶性废物或胶体物质，例如，中和 法用于中和酸性或碱性废水；萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的“分配” ， 回收酚类、重金属等；氧化还原法用来除去废水中还原性或氧化性污染物，杀灭天然 水体中的病原菌等 2。 生物法：利用微生物的生化作用处理污水中的有机物。例如，生物过滤法和活性 污泥法用来处理生活污水或有机生产污水，使有机物转化降解成无机盐而得到净化 2。 长期以来污水多采用活性污泥法处理，也是世界各国应用最广泛的一种生物处理 流程，具有处理能力高，出水水质好的优点。 2.课题名称、专业年级、学生、指导老师 课题名称：三价盐氯化铝对活性污泥降解性能的影响 专业年级：2009 级应用化工技术 成 员：张延雷 指导老师：于楚男 3.课题内容 活性污泥的培养 实验室活性污泥培养是利用间歇培养的方法，利用曝气装置向活性污泥曝气，即 闷曝，只是通入氧气，隔一段时间进行静置沉淀一小时，然后换水，要加入适量养料 培养，如此反复，维持实验所需的活性污泥的浓度。 三价盐氯化铝对活性污泥降解性能研究方法 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 22 水体质量的判断主要是依靠某些指标来表示，包括 do，cod，bod 等。其中 cod 是 “化学需氧量(chemical oxygen demand)”的英文缩写，是反映水体中还原性污 染物（包括有机的和无机的还原性物质）的指标。这里就采用 cod 指标来表示。 cod 的测定方法有很多种。参照大量文献最总总结出一种测定方法，即往试样中加 入已知量的重铬酸钾溶液，在强酸介质中，以硫酸银作为催化剂，经高温消解后，用 分光光度法测定 cod 值。当试样中 cod 值为 100mg/l 至 1000mg/l，在 600 20 纳 米波长处测定重铬酸钾被还原产生的三价铬离子的吸光度，试样中 cod 值与三价铬 离子的吸光度的增加值成正比例关系，将三价铬离子的吸光度换算成 cod 的值。当 试样中 cod 值为 15mg/l 至 250mg/l，在 44020 纳米的波长处测定重铬酸钾未被还 原的六价铬离子和被还原产生的三价铬离子两种铬离子的总吸光度；试样中 cod 值 与六价铬离子的吸光度的减少值成正比，和三价铬离子的吸光度的增加值成正比，将 总吸光度换算成 cod 值 3-8。 配置不同浓度的三价盐氯化铝水样，在回流装置中加热，沸腾一小时后，放入锥 形瓶中冷却，而后加入指示剂用而配置好的已知浓度的硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定， 记录数据。再重复上述操作，从而研究三价盐氯化铝对活性污泥降解性能的影响。 验证 通过实验数据，作出不同浓度氯化铝水样的 cod 值随时间的变化曲线，从而分 析三价盐氯化铝对活性污泥降解性能是否有影响。 4.本课题的目的、意义 随着社会的发展，造纸、化工行业都排放大量的工业废水。含重金属的废水污染 环境，破坏生态平衡，影响动植物生长，严重危害人类健康。因此，国内外学者都在 积极探索和研究一种高效的降解活性污泥的方法。 本文主要研究了废水中不同浓度的氯化铝对活性污泥降解性能的影响，通过测定 污泥处理前后工业污水的 cod 值，研究不同浓度驯化下的活性污泥的生长及对有机 物的降解情况，为进一步推广活性污泥在工业中的应用提供有力的数据支持 9。 5.拟使用的主要试剂和仪器 试剂： 无水氯化铝（分析纯） 、六水合硫酸亚铁铵（分析纯） 、重铬酸钾（优级纯） 、浓 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 23 硫酸（分析纯） 、硫酸汞（分析纯） 、硫酸银（分析纯） 、葡萄糖（优级纯）(50g/l)、 1，10-邻菲罗琳、蒸馏水等。 仪器： 智能恒温电热套、鼓泡机、托盘天平、电子天平、圆底烧瓶(250ml)、空气冷凝 管、小烧杯(50ml )、量筒 (100ml)、量筒(10ml) 、量筒 (5ml)、锥形瓶(250)、离 心机等。 6.预期目标 影响活性污泥活性的因素有很多，而本实验只研究不同浓度的氯化铝对活性污泥 降解能力是否有影响，因此我们选氯化铝为研究对象，测定污泥处理前后污水的 cod 值，研究不同浓度氯化铝驯化下的活性污泥的生长及对有机物的降解情况，可 以给对于活性污泥降解能力的研究提供一个客观的数据支持，另外在课题实验中还要 最大可能的排除氯离子的影响，以达到一个客观准确的测量结果。 7阶段性工作 第 45 周 文献查阅。 第 6 周 完成开题报告及文献综述，制定实验方案。 第 7 周 准备实验室，领取仪器和药品，配制所需试剂。 第814周 按实验方案完成实验，同时总结试验过程中的不足，以及实验过程 中的现象和结论，记录并处理数据。 第 1516 周 整理数据，制表画图，撰写毕业论文。 第 17 周 论文答辩 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 24 参考文献 1 崔衍立. 城市污水处理常用方法比较研究 j.内江科技， 2010. 2 殷实. 浅谈活性污泥在废水处理中的应用 j.环境研究与监测， 2010，(2) :23-24. 3 孙惠修. 排水工程. 第四版 .北京: 中国建筑工业出版社 ， 1999:105-107. 4 苏振中. codcr 与 bod5 的 相 关 性 研 究 j.黑 龙 江 环 境 通 报 ， 2010，34 (2):75-78. 5 顾凤妹.李秀霞 .重铬酸钾法测定 cod 影响因素分析j.小氮肥，2009，37 (3):18-20. 6 李国刚，王德龙 .生化需氧量 bod 测定方法综述j.中国环境监测， 2004，20 (2):54-57. 7 肖肖，陈英姿 .bod5 测定的影响因素分析j.化学工程与装备，2009，9: 176- 177. 8 王锐刚.活性污泥法除磷动力学研究d. 中国矿业大学环测学院，2009: 9-11. 9 徐航.cod 重铬酸钾分析法相关问题的探讨j.化学工程与装备，2010， 6: 171-172. 中国石油大学胜利学院专科毕业设计（论文） 25 附录 b 文献综述 人口资源环境是当今世界的焦点问题。而水资源和水环境问题又堪称为此种之最。 水是自然环境中最活跃的因素，是生态系统实现并完成能量转换维持其动态平衡最基 本的物质。水是构成生物体的基本成分，自然界就是因为有了水才构成一个生机勃勃 丰富多彩而异常活跃的生物世界。但是，随着近年来工业的迅速发展，其中一部分水 资源遭到了不同程度的污染。水体污染问题已成为社会关注焦点。我国淡水资源十分 短缺，人均拥有量 2300m3，相当于世界人均水平的 1/4，居世界 110 位。1997 年以前 我国污水处理一直以工业废水处理为主，但是随着社会的的发展城市污水的排放量逐 渐上升，到 1997 年底已经占到总污水量的 45%。据有关资料显示全国近 80%的城市 污水未经处理，直接排入江河湖海，年排污量达 400 亿 m3，造成全国三分之一以上 的水域受到不同程度的污染。水污染加剧水资源的额短缺，直接威胁人民群众的健康。 造成这种现象的原因之一就是城市污水和工业废水的处理率较低，这已经成为影响我 国区域水污染防治目标实