生物滴滤池处理生活污水试验研究毕业论文.doc

徐州工程学院毕业设计（论文） 图书分类号： 密 级：毕业设计(论文)生物滴滤池处理生活污水试验研究BIOLOGICAL TRICKLING FILTER SEWAGE TREATMENT PILOT STUDY学生姓名学院名称环境工程学院专业名称给水排水工程指导教师2013年 06月01日徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日I摘要生物滴滤池是最早应用的生物膜处理工艺。因具有能耗和运行成本低、维护管理方便及耐冲击负荷能力强等诸多优点，在城市污水处理技术发展的早期曾得到广泛应用，但由于其自身的结构和运行特点而导致的占地面积大、易堵塞、处理负荷较低、滋生蚊蝇等问题，限制了该工艺的进一步发展。近年来，随着全球能源危机的加剧，人们逐渐开始重视污水处理工艺的能耗指标。由于目前应用较广的活性污泥处理工艺(如A/O、A2/O、氧化沟、SBR等)能耗均较高，因此具有低能耗、低运行成本优势的生物滴滤池再次受到了人们的关注3。国内外很多学者也开展了对传统生物滴滤池的更新改造和推广应用研究4-20。本研究对自行设计的生物滴滤池反应柱处理生活污水的试验研究，获得生物滴滤池运行控制参数，为生物滴滤池工程设计与建设提供最直接的依据。若干年来，生物滴滤池工艺在提高滤池负荷、突破传统的滤料层高度、扩大应用范围等方面得到了发展。（1）气水比对处理效果的影响通过投加营养物质，控制进水有机物浓度相对稳定（在800mg/L左右），使得氨氮进水浓度在30mg/L左右，水力负荷为1.04m3/（m2h）（对应进水流量为4.0L/h）然后改变气水比，进行相关数据的测定。（2）水力负荷对处理效果的影响进水COD浓度在6001500mg/L，氨氮维持在30mg/L左右，在气水比为5:1的条件下，依次改变水力负荷得到对COD和氨氮处理的试验数据。（3）进水有机物浓度对处理效果的影响将气水比稳定在5:1，水力负荷稳定在1.0m3/（m2h），改变进水COD和NH3H的浓度，得到对COD和NH3-H的去除效果。随着有机物浓度的增加，营养物质增多，溶解氧比较充足的条件下，微生物生长旺盛，微反应器内的生物量增加，从而保证了较高的有机物的去除率，即使在较高的进水有机物浓度下COD的去除率仍然可以达到较高的水平。（4）沿滤柱不同高度处COD和NH3-N浓度去除率的变化在试验中对滤柱上的3个取样口和出水口取样，测定水在不同高度处COD和NH3-H浓度的变化情况。本文将着重阐述生物滴滤池处理生活污水的可行性实验研究。关键词 生物滴滤池；生活污水；营养物质；氨氮AbstractBiological trickling filter is the first application of biofilm treatment process. With low energy consumption and operating costs, maintenance management convenient and resistance to shock loading ability and many other advantages, has been widely used in the early development of the urban sewage treatment technology, but because of its structural and operational characteristics, covers an area of large, easy to plug, the processing load is low, the breeding of mosquitoes and other issues, limiting the further development of the process.In recent years, with the intensification of the global energy crisis, people are gradually starting to focus on the energy consumption index of the sewage treatment process. Wider application of activated sludge treatment process (such as A / O, A2 / O, oxidation ditch, SBR, etc.) due to higher energy consumption, low energy consumption, low operating cost advantage biological trickling filter again by attention. Many scholars at home and abroad have carried out the renovation and promotion of traditional biological trickling filter applied research. Reaction column of this study is to design biological trickling filter handle domestic wastewater research, bio-trickling filter run control parameters for biological trickling filter engineering design and construction to provide the most direct basis.For several years, the biological trickling filter process to improve the filter load, breaking the traditional filter layer height, and to expand the range of applications has been developed. (1) air-water ratio of treatment effectBy dosing nutrients, control influent concentration of organic matter is relatively stable (between 305 350mg / L), such that the concentration of ammonia water in about 30mg / L, the hydraulic load is 1.04 m3/（m2h） (corresponding to the water flow 4.0L / h) and then change the air-water ratio, the determination of the relevant data. (2) hydraulic loading on the treatment effectInfluent COD concentration of 300 to 400 mg / L, ammonia nitrogen, maintained at about 30mg / L, in the gas-water ratio 5:1, followed by changing the hydraulic load of COD and ammonia nitrogen processing test data. (3) influent concentration of organic matter treatment effectGas-water ratio stabilized at 5:1, hydraulic loading stable in 1.0 m3/（m2h）, change the influent COD and NH3-H concentration, the removal efficiency of COD and NH3-H. With the increase of the concentration of organic matter, nutrients increase, under conditions of adequate dissolved oxygen, the vigorous growth of microorganisms, an increase in biomass of the micro-reactor, thereby ensuring a high removal rate, even at high water concentration of organic matter removal rate of COD can still reach a higher level. (4) along the filter column at different heights COD and NH3-N concentration removal rate changes.In the test a sample by filtration column four sampling ports and outlet water was measured at different heights COD and NH3-H concentration changes. This article will focus on the biological trickling filters for domestic wastewater treatment experimental study of feasibility.Keywords biological trickling filter domestic sewage nutrients ammoniaIV徐州工程学院毕业设计（论文）目 录1 绪论11.1课题背景11.2 废水的处理方11.2.1 物理法11.2.2化学处理法21.2.3生物处理法31.3主要研究内容52实验装置及研究方法62.1实验装置62.1.1生物滴滤池试验装置62.1.2生物滴滤池的运行62.2实验仪器72.3实验测试项目及方法72.3.1化学需氧量（CODCr）72.3.2氨氮82.3.3总磷102.4实验步骤133 生物滴滤池的启动143.1挂膜阶段143.2驯化阶段163.3生物膜状况173.4小结184实验数据分析194.1水力负荷194.2溶解氧244.3有机负荷274.4回流比294.5小结315结论与展望325.1结论325.2展望33致谢33参考文献34I1 绪论1.1课题背景生活污水处理是一种能源密集型的综合技术。目前，我国生活污水处理厂大多数采用活性污泥法，处理工艺为传统活性污泥法、A/O 法、AB 法、氧化沟、A2/O、SBR 及其变形等工艺。这类污水处理工艺普遍存在的问题有鼓风曝气、污泥处置等环节能耗过大、运行费用高等，对我国污水厂的建设与运营产生了严重的影响，以致一些已建成的污水处理厂处于停厂或非正常运行状态。有关研究人员41-62对我国典型二级污水处理厂各单元工艺所进行的能耗与运行成本估算的研究结果表明，城市污水处理厂能耗主要用于污水、污泥提升，生物处理供氧以及污泥处理等工艺单元，约为 0.2-0.3Kwh/m3。其中污水生物处理和污泥处理的单元过程的耗能占污水厂直接运行成本的 62%以上。生物处理单元的曝气供氧系统是污水厂第一用电大户，鼓风机房的能耗约占全厂能耗 72%63-80以上。因此，污水厂节能降耗的重要环节便是曝气系统，研发低能耗的供氧方式与工艺技术，以及利用低能耗的厌氧生物技术处理城市生活污水，都已成为重要的研究方向。由于污水处理工艺能量密集的过程和操作主要集中于生物处理单元，特别是曝气系统和污泥处理处置系统，因此，国内外研究也以这两个领域为主。世界各国都在致力于低能耗工艺与污泥减量技术的研究。如 SBR 或改进的 SBR 工艺、微氧条件活性污泥法、综合式曝气系统氧化沟、生物滴滤池、厌氧及水解处理城市污水的流程等。另外，土地和生态处理技术由于具备低耗特点，也得到了一定程度的应用81-96。按照循环经济可持续发展的要求，结合我国南方地理气候及城镇生活污水水质特点，选择水解酸化、生物滴滤池及生态塘等进行试验研究，以产学研结合的模式研发该三段组合的低成本污水处理清洁生产工艺技术具有重要的实用价值与示范意义。本文的研究工作遵循上述节能环保理念，主要针对生物滴滤池处理生活污水进行试验研究。1.2 废水的处理方法1.2.1 物理法1.2.1.1 吸附法吸附法是利用吸附剂对废水中的染料进行吸附处理的方法，因其有效、方便、稳定而被广泛应用，它的吸附性能受到染料种类、水溶性、分子量结构和吸附剂比表面积、表面极性、微孔结构、温度、pH 和接触时间等因素的影响。目前常用于水处理的吸附剂主要有活性炭、硅藻土、二氧化硅、沸石、活性氧化铝及离子交换树脂等，其中活性炭吸附是用的最多，也是最成熟有效的方法之一。活性炭对染料废水有良好的吸附性，对废水中以 CODCr，BOD5等综合指标表示的有机物有独特的去2除能力。戴闽光等采用 ZnCl2法制备的活性炭，研究结果发现，在20、pH = 4.15的条件下，其对阴离子染料酚红的饱和吸附量达140mg/L，吸附受溶液 pH 的影响较大，随着 pH 的增加饱和吸附量减小。活性炭吸附法存在用量大、费用高、再生能耗大，再生后其吸附能力有不同程度的下降等不足，而且其吸附效果易受水中的悬浮物、高分子污染物、油脂等因素干扰97。1.2.1.2 混凝法絮凝法的应用较为广泛，因其具有投资费用低、设备占地少、处理容量大、脱色率高等优点。常用的混凝剂包括以下四种类型：无机低分子混凝剂，如硫酸铝、硫酸铁、氯化铝、氯化铁等；无机高分子型混凝剂，如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)；有机高分子型混凝剂，如聚丙烯酰胺(PAM)、聚二甲基二烯丙基氯化按(PDMDAAC)；微生物絮凝剂等。混凝法的最大优点在于投资费用低，但产生的化学污泥如果不能妥善处理，会对环境造成二次污染98。1.2.1.3膜分离法膜分离法是一种高效分离、浓缩和净化的技术，它是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（如压力差、蒸气分压差、浓度差、电位差）时，对双组分或多组分溶液进行表面过滤，将废水的悬浮物从水中分离出来，使水质得到净化的一种处理方法。以压力差为推动力的液体膜分离过程主要有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）。膜分离法技术在水处理环保领域的利用中由于占地少、效率高、出水品质高而使得废水中的有用物质可以回收，使得水资源可以再利用，达到降低成本保护资源的目的。实际应用中的膜分离法存在运行费用较高、易堵塞、受外界条件的影响较大、浓缩物处理等不足。由于产水量小，成本高，在我国，膜分离法技术主要用于特种水处理，如沙漠处理、纯水制备和海水淡化等。1.2.2化学处理法1.2.2.1高温深度氧化法生活污水深度氧化法主要分为湿式空气氧化法（WAO）、超临界水氧化法（SCWO）及焚烧法。高温深度氧化法氧化法是以O2为氧化剂，对染料分子及其它有机物进行氧化的。高温深度氧化法存在能耗大的缺点，在处理过程中必须充分利用高浓度有机废水的有机物本身热值，尽可能回收余热。1.2.2.2光化学氧化法光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下，使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化辐射，有明显提高的一种水处理技术。光氧化法均以紫外光作为辐射源，如果与氧化剂同时作用，称为激发氧化法；如果与催化剂同时作用，则称为光催化氧化法。光激发氧化法是以O3、H2O2、氧和空气等作为氧化剂，将氧化剂的氧化作用和光化学辐相结合。而光催化氧化法是常以 TiO2、钛粉作催化剂，利用光源的能量氧化水中有机物，并对水中多种微量有机物、自来水中常见的多种氯化有机物都有较好的去除效果。两种方法在反应过程中都产生了氧化能力很强的羟自由基，它能够有效地去除水中的有机物和微生物。随着太阳能技术的发展和进步，利用太阳能进行光化催化氧化有机染料技术也越来越受到人们的重视。谭湘萍采用一种新型载银 TiO2催化剂TSA 催化剂，对印染和精炼废水生化处理后的出水进行深度处理，研究结果发现，光照 120 min，印染和精炼废水的CODCr去除率分别为 75.3%和 83.4%。前30 min时CODCr去除变化较快，3060 min时 CODCr去除变化较慢，但此时的吸收峰已出现蓝移现象。1.2.2.3电化学法电化学法处理根据电反应发生的方式可分为内电解法、电解法、电凝聚电气浮等。电化学法具有CODCr去除率和色度去除率高等优点，但因为这种方法的电极材料消耗量较大，能耗、成本高等原因，推广受到了一定的限制。1.2.3生物处理法生物处理法是利用微生物氧化、分解、吸附废水中有机物从而使废水得的净化的方法，主要分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法和好氧厌氧处理法。1.2.3.1好氧生物处理法好氧生物处理是在有氧条件下，废水中的有机物通过活性污泥吸附、氧化、还原、合成过程，把有机物氧化成简单无机物。对于可生化性较高的染料废水常采用好氧法处理，好氧法具有处理效率高，速度快，比较经济等优点，是染料废水处理的主要方法。好氧生物处理的核心设备是生物氧化反应器（即曝气池），通过向好氧反应器中的混合液分散空气或纯氧，在处理过程中，空气或氧气以压力态或大气常压态进入混合液中，为好氧微生物提供分子态氧。好氧法由于有氧作为氢接受体，对有机物的分解是比较彻底的、有机物转化速率较快、并且能够在较短停留时间内获得较高的CODCr去除率，好氧生物处理法适用于中、低浓度有机废水的处理。另外，好氧微生物的驯化时间较短，它对环境条件要求也不是很苛刻，在较低温下（15），反应仍然能正常进行。方旭等采用复合式好氧生物工艺处理印染废水，实验结果表明，将传统活性污泥法与生物膜工艺结合，该复合式好氧生物工艺对CODCr平均去除率可达到67%以上，平均脱色率也可达到38 %左右。在对好氧生物处理的控制中，DO是一个重要参数，在保证沿池长方向DO均匀的前提下，把DO控制在13mg/L都可以取得较好效果，从经济和处理效果考虑，把DO控制在 1.52.0mg/L较为合理。但是，好氧处理工艺也存在不足：好氧处理工艺能耗较高，曝气时易受供氧限制，剩余污泥产量多，增加了污泥处理设备的投资及运行费用；好氧处理工艺对工业废水营养要求较高，抗冲击负荷能力较差，处理过程中易发生污泥膨胀、污泥解体、污泥中毒等问题，影响工艺的稳定运行；好氧处理工艺中，大分子有机物不能透过细胞膜，因而这些有机物不能被好氧微生物直接利用。1.2.3.2厌氧生物处理法随着环境污染和能源紧张问题的日益突出，厌氧生物处理技术成为环境工程与能源工程领域的一项重要的技术。人们开始把研究方向投向了厌氧生物处理法，开发、研制各种厌氧生物处理工艺、技术及设备，使厌氧生物处理技术不断向处理对象广、处理方法新颖、处理原理深入的领域发展。厌氧生物处理技术按操作方式可分为间歇式和连续式两种运行方式。IC 和垂直折流厌氧污泥床（VBASBR）、厌氧流化床（AFB）、厌氧滤池（AF）等厌氧反应器均可根据处理水量和水质采用间歇或连续的运行方式。连续式运行方式是采用连续进水、生化反应、连续排水的操作方式。连续运行过程中，处理废水的水质特性、污染物浓度等参数随时间变化不大，这种方法适用于处理水量较大、水质变化不大时废水的处理。间歇式运行方式是按时间顺序进行进水、生化反应、泥水沉淀、出水排放等操作过程。从污水的流入开始到待机时间结束作为一个操作周期，这种操作周期周而复始反复进行，从而达到不断进行污水处理的目的。间歇运行过程中，污染物浓度、热量等参数是随时间而变化的。间歇过程适用于企业间歇排放的小批量水量，可根据处理水质和水量调整具体处理方法和处理工艺的工艺参数。1.2.3.3生物滴滤池生物滴滤池最早于1893年在英国成为一种重要的水处理技术，它是生物滤池的一种，属于水处理技术中的生物膜工艺。在实际运行过程中，生物滴滤池是一种问题较少的二级处理工艺，控制和维护都比较简单。生物滴滤池是一种传统污水处理方法。因具有能耗和运行成本低、维护管理方便及耐冲击负荷能力强等诸多优点，在城市污水处理技术发展的早期曾得到广泛应用，但由于其自身的结构和运行特点而导致的占地面积大、易堵塞、处理负荷较低、滋生蚊蝇等问题，限制了该工艺的进一步发展。生物滴滤池在填料上方有喷淋循环液，设备内除传质过程外还存在很强的生物降解作用。它要求水流连续地通过填料，这样可以有效地防止填料干燥，精确控制营养物浓度与 pH 值。但由于该系统操作复杂，使得其应用受到一定限制。生物滴滤池对于COD、氨氮的处理效果很可观，都在 85%以上。但是对于总氮、总磷的去除效果却不尽如人意，这主要是因为这2项需要环境有氧、缺氧间歇交替，才能完成，而生物滴滤池处理生活污水中要保持通风，所以缺氧环境一直无法形成，总氮总磷的去除效果就不是很好。可以考虑将通风改为间歇性，或者分2段供气，持续在上，间歇在下，这样能形成好氧、厌氧相交替的环境，提高生物厌氧呼吸作用，有效去除总氮总磷99。1.3主要研究内容本论文研究处理的对象是徐州工程学院5号楼生活污水，该污水量不大，含有大量的杂质，气味重，COD 高达6001500 mg/L，处理难度大。为适应日益严格的环保要求，从保证污染物去除效果的角度出发，并考虑到经济上的因素，找出一条工艺简单、操作方便、运行费用低、处理效果好，切实可行的技术路线，通过分析废水 CODCr、TN、TP等指标的去除效果和变化规律，得出该工艺的经济有效的运行参数和操作条件，为该生活污水和类似污水处理的设计和实际运行提供理论依据。主要研究内容如下：1.生物滴滤池的启动过程的研究：将提取的生活污水进入生物滴滤池进行滴滤准备处理，在生物滴滤池池内的塑料填料上进行自然挂膜，并通过逐渐提高污水与活性污泥的混合体积比，驯化培养生物滴滤池多面空心球填料附着的生物膜的适应性。2.生物滴滤池系统运行工艺和优化的研究：考察不同工艺参数条件（水力负荷、溶解氧、有机负荷）下，生物滴滤池系统挂膜状况，及其对生活污水的去除效果的影响，从而确定最佳的运行工艺条件。2实验装置及研究方法2.1实验装置2.1.1生物滴滤池试验装置生物滴滤池试验装置如图1所示。生物滴滤池的主体由蓄水池和生物反应器组成。蓄水池内储存微生物生长所需要的营养物质。生物反应器中填有填料，为微生物附着提供场地。生物反应器部分采用直径为10 cm、高170 cm的有机玻璃滴滤柱，生物滴滤池分为三部分，上中下柱内分别填充2/3的塑料填料。生物滴滤池内的塑料多面空心球填料有两个优点：一是塑料多面空心球填料的生物附着性较强，挂膜性能较好，水流流态较好，截物能力较强；二是塑料多面空心球填料比表面积较大，提供了巨大的生物栖息空间，使大量微生物能够附着生长，进而使生物膜比较稳定，延长染料废水在生物膜上的停留时间，有利于一些生长较慢的微生物的繁殖生长。图2-1 生物滴滤池装置2.1.2生物滴滤池的运行营养元素的供给主要是通过向生物反应器内投加蓄水池内的营养液来完成。可以根据不同的污染物选择适合的组成，也可以根据菌种及污染空气选择合适的条件。因此，营养液为微生物生长提供必须的营养成分从而提高生物反应器内的微生物活性，使生物反应器能承受更高的负荷。为了氧化分解过程的进行，需要对生物膜进行持续的供氧。可以通过空气流过滤池内部填料之间空隙时进行氧的吸收，因而必须有滤池通风系统，并且保证滤池内部的空间没有堵塞。这里通风可以通过自然曝气也可以采取强制通风。2.2实验仪器本实验主要仪器设备见表2-1。表2-1 主要器械一览表序号仪器设备名称仪器设备型号生产厂家1电子天平AR224CN奥豪斯仪器（上海）有限公司2数显恒温水浴锅HH-4国华电器有限公司3远红外COD恒温定时消煮炉 ZDR-5型 浙江大学电气设备厂4恒温干燥箱101-1型上海东星建材试验设备有限公司5三参数测定仪 5B-6（c）型 兰州连华环保科技有限公司6高纯水反渗透实验设备 GJK31 上海江科教学器材有限公司2.3实验测试项目及方法2.3.1化学需氧量（CODCr）重铬酸钾法（标准方法）目前，COD 值的测定普遍采用重铬酸钾法（CODCr法），即按 环境监测常用方法标准中GBll9l489 标准方法，加热回流，自溶液开始沸腾算起，回流2h，然后冷却到室温后，再加入指示剂进行滴定。测定结果虽然可靠，但费时较长，每个实验至少需要3h 以上才能完成。一、仪器及试剂标准磨口的25Oml锥形瓶的全玻璃回流装置，回流冷凝管长度为300500mm；5Oml 酸式滴定管。试剂：重铬酸钾标准溶液( 0.25mol/L ) ；硫酸亚铁钱标准溶液（0.25 mol/L )；Ag2SO4-H2SO4 溶液；试亚铁灵指示剂。二、方法及步骤取2Oml混合均匀的水样（或经稀释的水样20ml）置于250ml 磨口的回流锥形瓶中，准确加入l0mlK2Cr2O7 标准溶液及数粒小玻璃珠，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上慢慢加人40mlAg2S04-H2S04 溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混合均匀，加热回流3Omin（自开始沸腾时计时）。冷却后用水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶加水稀释至15Oml，加入3 滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁钱标准溶液滴定至红褐色即为终点。做平行实验两次；同时，以2Oml 蒸馏水按同样步骤做空白实验。三、实验结果比较按标准法对样品进行比较。可以看出，测定CODcr时通过缩短加热回流时间，按标准法测定值实验测出，仍在误差范围内。本测定方法不仅能满足水质监测的要求，而且节省了时间，降低了能源的消耗。测得CODCr后，CODCr值乘以水样系数（可选0，0.75，0.043）即得稀释倍数。据稀释倍数可进一步测定BOD5值。附注：计算方法以mg/L计的水样化学需氧量，计算公式如下： C(V1-V2)8000COD(mg/L)=V0 式（2.1）式中 C硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，mo1/L； V1空白试验(7.4)所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL； V2试料测定(7.8)所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL； 80000.25O2的摩尔质量以mg/L为单位的换算值； V0试料的体积，mL；测定结果一般保留三位有效数字，对COD值小的水样，当计算出COD值小于10mg/L时，应表示为“COD10mg/L”2.3.2氨氮纳氏试剂分光光度法 一、原理碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反映生成淡红棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比，通常可在波长410425nm范围内测其吸光度，计算其含量。本法最低检出浓度为0.025mg/L(光度法),测定上限为2mg/L。采用目视比色法，最低检出浓度为0.02mg/L。水样做适当的预处理后，本法可用于地面水，地下水，工业废水和生活污水中氨氮的测定。二、仪器带氮球的定氮蒸馏装置：500mL凯氏烧瓶，氮球，直形冷凝管和导管；分光光度计；pH计。三、试剂配制试剂用水均应为无氨水，无氨水可选用下列方法之一进行制备：1蒸馏法：每升蒸馏水中加0.1mL硫酸，在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去50mL初馏液，按取其余馏出液于具塞磨口的玻璃瓶中，密塞保存。2离子交换法：使蒸馏水通过强酸型阳离子交换树脂柱。取1mol/L盐酸溶液，1mol/L氢氧化纳溶液，轻质氧化镁(MgO)：将氧化镁在500下加热,以出去碳酸盐，0.05%溴百里酚蓝指示液，吸收液（硼酸溶液:称取20g硼酸溶于水，稀释至1L。取0.01mol/L硫酸溶液）。纳氏试剂：可选择下列方法之一制备：1 称取20g碘化钾溶于约100mL水中，边搅拌边分次少量加入二氯化汞(HgCl2)结晶粉末(约10g)，至出现朱红色沉淀不易溶解时，改写滴加饱和二氯化汞溶液，并充分搅拌，当出现微量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加二氯化汞溶液。另称取60g氢氧化钾溶于水，并稀释至250mL，冷却至室温后，将上述溶液徐徐注入氢氧化钾溶液中，用水稀释至400mL，混匀，静置过夜将上清液移入聚乙烯瓶中，密塞保存。2 称取16g氢氧化纳，溶于50mL水中,充分冷却至室温。另称取7g碘化钾和碘化汞(HgI2)溶于水，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化纳溶液中，用水稀释至100mL，贮于聚乙烯瓶中，密塞保存。取酒石酸钾纳溶液：称取50g酒石酸钾纳KNaC4H4O64H2O)溶于100mL水中，加热煮沸以除去氨，放冷，定容至100mL。铵标准贮备溶液：称取3.819g经100干燥过的优级纯氯化铵(NH4Cl)溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。铵标准使用溶液：移取5.00mL铵标准贮备液于500mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含0.010mg氨氮。四、测定步骤1 水样预处理：取250mL水样（如氨氮含量较高，可取适量并加水至250mL，使氨氮含量不超过2.5mg），移入凯氏烧瓶中,家数滴溴百里酚蓝指示液，用氢氧化纳溶液或演算溶液调节至pH7左右。加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管，导管下端插入吸收液液面下。加热蒸馏，至馏出液达200mL时，停止蒸馏，定容至250mL。采用酸滴定法或纳氏比色法时，以50mL硼酸溶液为吸收液；采用水杨酸-次氯酸盐比色法时，改用50mL0.01mol/L硫酸溶液为吸收液。2 标准曲线的绘制：吸取0，0.50，1.00，3.00，7.00和10.0mL铵标准使用液分别于50mL比色管中，加水至标线，加1.0mL酒石酸钾溶液，混匀。加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10min后，在波长420nm处，用光程20mm比色皿，以水为参比，测定吸光度。由测得的吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量(mg)对校正吸光度的标准曲线。3 水样的测定：分取适量经絮凝沉淀预处理后的水样(使氨氮含量不超过0.1mg)，加入50mL比色管中，稀释至标线，加0.1mL酒石酸钾纳溶液。以下同标准曲线的绘制；分取适量经蒸馏预处理后的馏出液，加入50mL比色管中，加一定量1mol/L氢氧化纳溶液，以中和硼酸，稀释至标线。加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10min后，同标准曲线步骤测量吸光度。4 空白实验：以无氨水代替水样，做全程序空白测定。五、计算由水样测得的吸光度减去空白实验的吸光度后，从标准曲线上查得氨氮量(mg)后，按下式计算： 氨氮（N，mg/L）=m/V1000 式（2.2）式中 m由标准曲线查得的氨氮量，mg； V水样体积，mL。 六、注意事项纳氏试剂中碘化汞与碘化钾的比例，对显色反应的灵敏度有较大影响。静置后生成的沉淀应除去；滤纸中常含痕量铵盐，使用时注意用无氨水洗涤。所用玻璃皿应避免实验室空气中氨的玷污。2.3.3总磷钼酸铵分光光度法 一、原理在中性条件下用过硫酸钾（或硝酸高氯酸）使试样消解，将所含磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物。本标准规定了用过硫酸钾（或硝酸高氯酸）为氧化剂，将未经过滤的水样消解，用钼酸铵分光光度法测定总磷的方法。总磷包括溶解的、颗粒的、有机的和无机磷。本标准适用于地面水、污水和工业废水。取25mL水样，本标准的最低检出浓度为0.01mg/L，测定上限为0.6mg/L。在酸性条件下，砷、铬、硫干扰测定。二、试剂硫酸，密度为1.84g/mL；硝酸，密度为1.4g/mL；高氯酸，优级纯，密度为1.68g/mL；硫酸，约0.5mol/L，将27mL硫酸加入到973mL水中；氢氧化钠溶液，1mol/L，将40g氢氧化钠溶于水并稀释至1000mL；氢氧化钠溶液，6mol/L，将240g氢氧化钠溶于水并稀释至1000mL；过硫酸钾溶液，50g/L，将5g过硫酸钾（K2S2O8）溶于水，并稀释至100mL；抗坏血酸溶液，100g/L，将10g抗坏血酸溶于水中，并稀释至100mL。此溶液贮于棕色的试剂瓶中，在冷处可稳定几周，如不变色可长时间使用；钼酸盐溶液，将13g钼酸铵(NH4)6MO7O244H2O溶于100mL水中，将0.35g酒石酸锑钾KSbC4HO70.5H2O溶于100mL水中。在不断搅拌下分别把上述钼酸铵溶液、酒石酸梯钾溶液徐徐加到300mL硫酸中，混合均匀。此溶液贮存于棕色瓶中，在冷处可保存三个月；浊度色度补偿液，混合二体积硫酸和一体积抗坏血酸，使用当天配制；磷标准贮备溶液，称取0.2197g于110干燥2h在干燥器中放冷的磷酸二氢钾（KH2PO4），用水溶解后转移到1000mL容量瓶中，加入大约800mL水，加5mL硫酸，然后用水稀释至标线，混匀。1.00mL此标准溶液含50.0g磷，本溶液在玻璃瓶中可贮存至少六个月；磷标准使用溶液，将10.00mL磷标准贮备溶液转移至250mL容量瓶中，用水稀释至标线并混匀。1.00mL此标准溶液含2.0g磷，使用当天配制；酚酞溶液，10g/L，将0.5g酚酞溶于50mL95%的乙醇中。三、仪器医用手提式蒸汽消毒器或一般压力锅(1.11.4kg/cm2 )；50mL比色管；分光光度计。四、采样和样品采取500mL水样后加入1mL硫酸调节样品的pH值，使之低于或等于1，或不加任何试剂于冷处保存（含磷量较少的水样，不要用塑料瓶采样，因易磷酸盐吸附在塑料瓶壁上）。试样的制备：取25mL样品于比色管中。取时应仔细摇匀，以得到溶解部分和悬浮部分均具有代表性的试样。如样品中含磷浓度较高，试样体积可以减少。五、测定步骤空白试样：按规定进行空白试验，用蒸馏水代替试样，并加入与测定时相同体积的试剂。过硫酸钾消解：向试样中加4mL过硫酸钾，将比色管的盖塞紧后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧(或用其他方法固定)，放在大烧杯中置于高压蒸汽消毒器中加热，待压力达1.1kg/cm，相应温度为120时、保持30min后停止加热。待压力表读数降至零后，取出放冷。然后用水稀释至标线（如用硫酸保存水样。当用过硫酸钾消解时，需先将试样调至中性。若用过硫酸钾消解不完全，则用硝酸高氯酸消解）。硝酸高氯酸消解：取25mL试样于锥形瓶中，加数粒玻璃珠，加2mL硝酸在电热板上加热浓缩至10mL。冷后加5mL硝酸，再加热浓缩至10mL,冷却。再后加3mL高氯酸，加热至高氯酸冒白烟，此时可在锥形瓶上加小漏斗或调节电热板温度，使消解液在瓶内壁保持回流状态，直至剩下34mL，冷却。加水10mL，加1滴酚酞指示剂，滴加氢氧化钠溶液至刚好呈微红色，再滴加硫酸溶液使微红刚好退去，充分混匀，移至具塞刻度管中，用水稀释至标线。注：1用硝酸高氯酸消解需要在通风橱中进行。高氯酸和有机物的混合物经加热易发生危险，需将试样先用硝酸消解，然后再加入高氯酸消解。2绝不可把消解的试样蒸干。 3如消解后有残渣时，用滤纸过滤于具塞比色管中。4水样中的有机物用过硫酸钾氧化不能完全破坏时，可用此法消解。分别向各份消解液中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀。 注：1如试样中含有浊度或色度时，需配制一个空白试样(消解后用水稀释至标线)然 后向试料中加入3mL浊度色度补偿液，但不加抗坏血酸溶液和钼酸盐溶液。然后从试料的吸光度中扣除空白试料的吸光度。2砷大于2mg/L干扰测定，用硫代硫酸钠去除。硫化物大于2mg/L干扰测,通氮气去除。铬大于50mg/L干扰测定，用亚硫酸钠去除。分光光度测量室温下放置15min后，使用光程为30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。扣除空白试验的吸光度后，从工作曲线上查得磷的含量。注：如显色时室温低于13，可在2030水浴上显色15min即可。工作曲线的绘制取7支具塞比色管分别加入0.0，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0，15.0mL磷酸盐标准使用溶液。加水至25mL。然后按测定步骤进行处理。以水做参比，测定吸光度。扣除空白试验的吸光度后，和对应的磷的含量绘制工作曲线。六、结果的表示总磷含量以C(mg/L)表示，按下式计算： V=m/C= 式（2.3）式中 m试样测得含磷量，g； V测定用试样体积，mL。在试验过程中，原水由徐州工程学院5号楼下水道打入1m3容积的储水箱（根据进水浓度需求适当调整），经初次预沉后流入小型进水箱，进水箱中的水经二次沉淀后，上清液由自吸泵打入滴滤池喷头处，喷头均匀分散水流使污水成滴状喷洒在具有较大比表面积的滤料上。水流经三层滤料过滤后，从滴滤池底部流出。检测进出水中 CODCr、氨氮、TP（总磷）值。本文试验共分三个阶段，首先是滤料遴选阶段，接着选取遴选出效果最好的滤料，设置不同的粒径进行试验，遴选出最优的粒径，最后根据前两阶段的结论，采用相应的滤料及其粒径，同时为弥补传统滤池的不足，改造传统生物滤池的结构，进行试验。图2-2 生物滴滤池系统图2.4实验步骤1启动生物滴滤池。采用自然挂膜法，先用配制的模拟生活污水以小流量进水，随后逐渐增大进水水力负荷；2生物滴滤池启动成功后，将经过预处理的生活污水后，与配制的营养物质按一定的配比在集水箱里进行混合、曝气，再用潜水泵打入生物滴滤池中。整个装置为一套生物滴滤池系统，如图2-2所示；4调整不同的水力负荷，考察不同水力负荷条件下，生物滴滤池对生活污水的处理效果；5调整不同的溶解氧，考察不同溶解氧条件下，生物滴滤池对生活污水的处理效果；6调整不同的进水有机负荷，考察不同进水有机负荷条件下，生物滴滤池对生活污水的处理效果。 3 生物滴滤池的启动3.1挂膜阶段采用自然挂膜法，先用生活污水（水质指标如表1所示）以小流量进水，随后逐渐增大进水水力负荷，10 天后，肉眼可见塑料填料上出现膜状物质。逐步增加滴滤池生活污水水力负荷，待出水水质稳定，COD 100 mg/L 后，此时滴滤池内长满黑绿色生物膜，因此可认为挂膜成功。表3-1 水质指标指标COD氨氮TP生活污水629.827.72.16污水与载体流动接触在经过一段时间后，后者的表面将会被生物膜所覆盖。生物膜逐渐成熟的标志是，生物膜沿水流方向的分布，在其上由细菌及各种微生物组成的生态系以及其对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定的状态。从开始形成到成熟，生物膜要经历适应期和生长期。一般的城市污水，在20左右的条件下大致需要30d左右的时间。生物膜是高度亲水性的物质，由于污水在其表面不断更新，其外层总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面和一定深度的内部生长繁殖着大量的各种类型的微生物。并形成有机污染物细菌原生动物（后生动物）的食物链。生物膜在其形成与成熟后，由于微生物不断增殖，生物膜的厚度不断增加，增厚到一定程度后，在氧不能透入的里侧深部即会转变为厌氧状态，形成厌氧性膜。这样，生物膜便由好氧层和厌氧层组成。好氧层的厚度一般为2mm左右，有机物的降解主要是在好氧层内进行。在生物膜内、外及生物膜与水层之间进行着多种物质的传递过程。空气中的氧溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传递给生物膜，供微生物呼吸；污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解。这样就使污水在其流动过程中逐步得到净化。微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，并随其排走；而CO2及厌氧层分解产物如H2S及NH3等气态代谢产物，则从水层逸出进入空气中。当厌氧层还不厚时，它与好氧层保持着一定的平衡与稳定关系，好氧层能维持正常的净化