天然及污染水体综合处理技术
天然水体综合处理分析技术
实验者：张随
同组者：胡涵潘忠毅张超杨阳黄渐峰
目录
1.前言 (1)
1.1 实验研究背景 (1)
1.2 常规污水处理过程中监测的指标内容、原理和方法 (2)
1.2.1 水温的测定 (2)
1.2.2 浊度的测定 (3)
1.2.3 溶解氧（DO）的测定 (4)
1.2.4 氨氮的测定 (5)
1.2.5 总磷的测定 (5)
1.2.6 COD的测定 (5)
1.3活性污泥法简介 (5)
1.3.1活性污泥法基本流程 (5)
1.3.2活性污泥的组成 (6)
1.3.3净化过程与机理 (7)
1.3.4活性污泥法的分类 (8)
1.3.5活性污泥的评价指标 (10)
1.3.6影响活性污泥法处理效果的因素 (12)
1.5 实验和意义 (16)
1.5.1 实验目的 (16)
1.5.2 实验意义 (16)
2.材料与方法 (17)
2.1污水来源 (17)
2.2实验设备与监测步骤 (177)
2.2.1 实验设备 (177)
2.2.2 实验步骤 (17)
2.3 溶解氧的测定 (18)
2.3.1 测定原理 (18)
2.3.2 测定方法 (188)
2.3.3 实验数据记录 (18)
2.4 浊度的测定 (18)
2.4.1 测定方法与步骤 (18)
2.4.2 数据记录 (19)
2.5 COD监测方法 (19)
2.5.1 实验原理 (19)
2.5.2 实验仪器及试剂 (19)
2.5.3 测定步骤 (20)
2.5.4 注意事项 (20)
2.5.5 实验数据记录 (21)
2.6 氨氮的测定 (21)
2.6.1 实验原理 (21)
2.6.2 仪器与试剂 (21)
2.6.3 测定步骤 (21)
2.6.4 数据记录 (22)
2.7 总磷的监测方法 (22)
2.7.1 仪器及试剂 (22)
2.7.2 实验步骤 (22)
2.7.3 注意事项 (23)
2.7.4 数据记录 (23)
3．实验结果与分析 (24)
3.1 溶解氧值变化 (24)
3.1.1 实验数据处理 (24)
3.1.2 数据分析与讨论 (24)
3.2 浊度变化 (24)
3.2.1 实验数据处理 (24)
3.2.2 实验结果分析 (25)
3.3 COD变化 (26)
3.3.1 实验数据处理 (27)
3.3.2 实验结果分析 (28)
3.4 氨氮变化 (28)
3.4.1 实验数据处理 (28)
3.4.2 实验结果分析与讨论 (300)
3.5 总磷变化 (31)
3.5.1 实验数据处理 (31)
3.5.2 实验结果分析与讨论 (33)
4.实验结论与建议 (35)
参考文献 (36)
致谢 (37)
附录 (38)
1前言
1.1 实验研究背景
活性污泥法（Activatied Sludge Process）是利用悬浮生长的微生物絮体成分处理有机废水的一类好氧生物处理方法。向污水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后污水中即生成一种絮状体，这种絮状体就是由大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离并使污水得到澄清的活性污泥。
活性污泥法的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池，基本流程如图1-1所示。需处理的污泥和回流活性污泥一起进入曝气池，成为悬浮混合液，沿曝气池注入压缩空气曝气，使污水和活性污泥充分混合接触，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物群体分解，然后混合液进入二次沉淀池，活性污泥与水澄清分离，部分活性污泥回流到曝气池，继续进行净化过程，澄清水则溢流排放。由于在处理过程中活性污泥不断增长，部分剩余污泥从系统排出，以维持系统稳定。
图1-1 活性污泥法基本流程
活性污泥去除水中的有机物主要经历三个阶段：(1)吸附阶段：污水与活性接触后的很短时间内，水中有机物（BOD）迅速降低，这主要是吸附作用引起的；(2)氧化阶段：在有氧条件下，微生物将一部分吸附阶段的有机物氧化分解获取能量,另一部分则合成新的细胞；(3)絮凝体形成与凝聚沉降阶段：氧化阶段合成后的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉降从水中分离出来，使水体得到净化。[1]实际设计活性污泥水处理工艺时都是以这三个阶段为依据，灵活运用各阶段的特点设计出不同类型的污水处理系统。曝气池是活性污泥处理系统设计中最重要的部分，常见的有推流式曝气池，完全混合式曝气池和循环混合式曝气
池。循环混合式曝气池又称氧化沟，其优点在于流程简单，施工方便，曝气转刷容易制作，布置紧凑，它在城市污水和工业废水处理领域的应用已经占据了主导地位。
1.2 常规污水处理过程中监测的指标内容、原理和方法
作为废水的污染指标和净化度指标，应能反映废水中污染物质含量的多少，反映该废水净化处理的程度和效果，以确定所选净化工艺和设备的效率并提出改进措施。对于生活污水，常用监测指标包括：pH、水温、色度或浊度、悬浮物（SS）、生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODCr）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、溶解氧（DO）、总有机碳（TOC）等。以下分别介绍几种监测指标的测定原理和常用方法。
1.2.1 水温的测定
水温与水体的许多化学性质有这密切的关系，像密度、粘度、盐度、pH值、气体的溶解度、水体中的各种生物化学过程以及微生物的活动等等。水温的测量对水体自净、热污染判断及水处理过程的运转控制的呢个都具有重要的意义。水温的测量通常在现场进行，常用的仪器有水温计、颠倒温度计和热敏电阻温度计。
[3]
1.2.2 浊度的测定
浊度是水的理化指标之一，可以根据浊度粗略判断水质的污染程度。浊度是反映水中的不溶解物质对光线透过时阻碍程度的指标，常用的测定方法有目视比色法、分光光度法、浊度仪法等。
目视比色法的原理是将水样与用精制的硅藻土（或白陶土）配制的系列浊度标准溶液进行比较来确定水样的浊度。规定1000mL水中含1mg一定粒度硅藻土所产生的浊度为一个浊度单位。
分光光度法的原理是以由硫酸肼和六次甲基四胺配制而成的标准浊度溶液，用分光光度计于680nm波长处测其吸光度，与在同样条件下测定水样的吸光度比较从而测得其吸光度。
浊度仪是通过测量水样对一定波长光的透射或散射强度而实现浊度测定的专用仪器，有透射光式浊度仪、散射光式浊度仪和透射－散射光式浊度仪。本实验采用散射光式浊度仪来测定污水的浊度：当光散入水样时，构成浊度的颗粒物
对光发生散射，散射光照强度与水样的浊度成正比。
1.2.3 溶解氧（DO）的测定
水体中的溶解氧是反映水质的一项重要指标，当水体受到有机物质、无机还原物质污染时会使溶解氧含量降低甚至趋于零，此时水体中厌氧细菌繁殖活跃导致水质恶化。测定水体中溶解氧的方法有碘量法及其修正法和氧电极法。
碘量法测定溶解氧的原理是先在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。加酸后，氧氧化物沉淀溶解并与碘离子反应释放出游离碘。以淀粉作指标剂，用硫代硫酸钠滴定释放出的碘即可计算溶解氧的含量。反应过程如下：
而水样中含有亚硝酸盐会干扰碘量法测定溶解氧，可用叠氮化钠将亚硝酸盐分解后再用碘量法测定。反应如下：
同时水中的铁离子等金属离子会干扰测定，可用磷酸或氟化钾来消除。测定结果按下式计算：
式中：C-硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L；
V-滴定消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL；
V
-水样体积，mL；
水
8-氧换算值，g。
氧电极法是通过把电极插入待测液中，由端部隔膜将电极和试液隔开，若接通测定电路，则试液中的溶解氧透过隔膜进入电极内部。在两极发生反应如下：
透过薄膜的氧在电极上还原产生微弱的扩散电流，利用其与溶解氧浓度呈线性关系，在仪器上经信号扩散放大后直接显示氧含量。
由于用碘量法测溶解氧，步骤较多且容易造成误差，比较繁琐，故本实验采用便携式溶解氧测定仪，直接测定污水中的溶氧量。仪器经饱和湿空气校正后可以直接插入水中读数，可立刻显示水中溶解氧含量，方便快捷。
1.2.4 氨氮的测定
水中的氨氮来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用分解的产物，某些工业废水，如焦化废水和合成氨化肥厂废水等，已经农田排水。此外，在无氧环境中，水中存在的亚硝酸盐亦可受微生物作用，还原为氨。在有氧环境中，水中的氨亦可转化为亚硝酸盐，甚至转化为硝酸盐。
鱼类对水中的氨氮变化比较敏感，当氨氮含量过高时会导致鱼类的死亡。测定水体中各种形态的含氮化合物，有助于评价水体污染和自净状况。
水体中含氮或合物的多少可以作为水体受到含氮有机物污染程度的指标。测定水中的氨氮的方法有纳氏试剂分光光度法、水杨酸－次氯酸盐分光光度法、气相分子吸收光谱法、电极法和滴定法。
纳氏试剂分光光度法是在水样经絮凝沉淀或者蒸馏法预处理后，加入碘化汞和碘化钾的强碱溶液（纳氏试剂）后与氨氮反应生成黄棕色胶态化合物，然后在410～425nm范围波长下进行比色定量。反应式如下：
水杨酸－次氯酸盐分光光度法是在亚硝基铁氰化钠存在下，氨与水杨酸和次氯酸反应生成蓝色化合物，于其最大吸收波长697nm处比色定量。
气相分子吸收光谱法是将氨氮转化为亚硝酸盐，再加入盐酸和乙醇溶液使亚硝酸盐转化为二氧化氮，然后通过载气进入气相色谱仪测定其对213.9nm波长光的吸光度以标准曲线对其进行定量测定。
1.2.5 总磷的测定
在天然水和污水中，磷主要以各种磷酸盐和有机磷形式存在，也存在于腐殖质粒子和水生生物体中，是生物生长必须的元素之一。当水体中磷元素含量过高，会导致富营养化，引起水质恶化。常用的测定总磷的方法有钼锑抗分光光度法、孔雀绿－磷钼杂多酸分光光度法和离子色谱法。
钼锑抗分光光度法是在酸性条件下正磷酸盐与钼酸铵、酒石酸锑钾反应，生成磷钼杂多酸，然后被抗坏血酸还原，生成蓝色络合物（磷钼蓝），然后于700nm 波长处测量吸光度，用标准曲线法定量。
孔雀绿－磷钼杂多酸分光光度法是在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵－孔雀绿显色反应生成绿色离子缔合物，并以聚乙烯醇稳定显色液在620nm波长处测量吸光度，用标准曲线法定量。
1.2.6 COD的测定
化学需氧量是值在一定条件下，氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。它反应了水中还原性物质污染的程度，是水体中有机物相对含量的综合指标之一。水中的还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。因加入氧化剂的种类及浓度、反应溶液的酸度、反应温度和时间，以及催化剂的有无而获得不同的测定结果，因此化学需氧量也是一个条件性指标，必须严格按照操作步骤进行。最常用的测定方法是重铬酸钾法，其他方法有库伦滴定法、快速密闭催化消解法、氯气校正法等。
重铬酸钾法是在强酸性条件下，用一定量的重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，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，根据其用量计算水样中还原性物质的需氧量。
库仑滴定法是电解基础上的分析方法，通过库仑滴定式COD测定仪直接进行滴定。
1.3活性污泥法简介
1.3.1活性污泥法基本流程
向生活污水注入空气进行曝气，并持续一段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，称为活性污泥。活性污泥法就是以活性污泥为主体的生物处理方法，它的基本处理工艺如图所示。主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。需处理的废水与返回的污泥混合进入曝气池，称为混合液，沿着曝气池注入压缩空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧。在有溶解氧的状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液流入二次沉淀池，活性污泥与水分离后一部分不断回流到曝气池，象接种一样与进入的污水混合，澄清水则溢流排放。在处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除。
活性污泥法的实质是以存在于污水中的有机物作为培养基，在有氧的条件下，对各种
微生物群体进行混合连续培养，通过凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等过程去除有机物的一种方法。
图1-2 活性污泥法基本流程
1.3.2活性污泥法的组成
在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥。活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能被生物降解的有机物和无机物组成。其中微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。
活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒，其直径一般为0.02~2 mm，含水率一般为99.2％~99.8％，密度因含水率不同而异，一般为1.002~1.006 g/cm3。
细菌是活性污泥组成和净化功能的中心，是微生物的最主要部分。污水中有机物的性质决定哪些种属的细菌占优势，例如，含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢杆菌属，而醣类污水或烃类污水则有利于假单孢菌属。在一定的能量水平（即细菌的活动能力）下，细菌构成了活性污泥的絮凝体的大部分，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉降性能。在活性污泥中，除细菌外还出现原生动物，是细菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的第二次捕食者。
1.3.3净化过程与机理
活性污泥微生物能够连续从污水中去除有机物，是由以下几个过程完成的。
（1）初期去除与吸附作用
在很多活性污泥系统里，当污水与活性污泥接触后很短的时间（10~45 分钟）内就出现了很高的有机物（BOD）去除率。这种初期高速去除现象是吸附作用所引起的。由于污泥表面积很大（可达2 000~10 000 m2/m3 混合液），且表面具有多糖类粘质层，因此，污水中悬浮的和胶体的物质是被絮凝和吸附去除的。初期被去除的BOD 象一种备用的食物源一样，贮存在微生物细胞的表面，经过几小时的曝气后，才会相继摄入微生物的体内进行代谢。在初期，被单位污泥去除的有机物数量是有一定限度的，它取决于污水的类型以及与污水接触时的污泥性能。例如污水中呈悬浮的和胶体的有机物多，则初期去除率大，反之如溶解性有机物多，则初期去除率就小。又如，回流的污泥未经足够地曝气，预先贮存在污泥里的有机物代谢不充分，污泥未得到再生，活性不能很好恢复，也会使初期去除率降低。但是，如回流污泥经过长时间的曝气，则会使污泥长期处于内源呼吸阶段，由于过分自身氧化失去活性，同样也会降低初期去除率。
（2）微生物的代谢作用
活性污泥中的微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧的条件下，将其中一部分有机物合成新的细胞物质（原生质），对另一部分有机物则进行分解代谢，以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成CO2 和H2O 等稳定物质。在新细胞合成与微生物增长的过程中，除氧化一部分有机物以获得能量外，还有一部分微生物细胞物质也在进行氧化分解，并供应能量。
活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性污泥增长），有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消
耗所组成。当氧供应充足时，活性污泥的增长与有机物的去除是并行的，污泥增长的旺盛时期，也就是有机物去除的快速时期。
（3）絮凝体的形成与凝聚沉降
污水中有机物通过生物降解，一部分氧化分解形成二氧化碳和水，一部分合成细胞物质成为菌体。如果形成菌体的有机物不从污水中分离出去，这样的净化不能算结束。为了使菌体从水中分离出来，现多采用重力沉降法。如果每个菌体都处于松散状态，由于其大小与胶体颗粒大体相同，它们将保持稳定悬浮状态，沉降分离是不可能的。为此，必须使菌体凝聚成为易于沉淀的絮凝体。
易干形成絮凝体的细菌有动胶菌属、产碱杆菌、无色杆菌、黄杆菌、假单孢等。但无论哪一种细菌又都是在一定条件下才能够凝聚的。
1.3.4活性污泥法的分类
按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式，活性污泥法可分为推流式（plug-flow reactor）和完全混合式（complete-mix reactor）两大类。
推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，在曝气的作用下，以螺旋方式推进，流经整个曝气池，至池的另一端流出，随着水流的过程，污染物被降解。此类曝气池又可分为平行水流（并联）式和转折水流（串联）式两种，如图所示。
推流式曝气池的特点是:（a）废水中污染物浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；（b）推流式曝气池可采用多种运行方式；（c）曝气池可以比较大，不易产生短路，适合于水量比较大的情况；（d）氧的利用率不均匀，入流端利用率高，出流端利用率低，会出现池尾供气过量的现象，增加动力费用。推流式曝气池的长宽比一般不小于5:1，以避免短路。
图1-3 推流式曝气池示意图
完全混合式曝气池，是废水进入曝气池后在搅拌的作用下迅速与池中原有的混合液充分混合，因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。这
意味着曝气池中所有部位的生物反应都是同样的，氧吸收率都是相同的。
完全混合式曝气池的特点是：（a）抗冲击负荷的能力强，池内混合液能对
废水起稀释作用，对高峰负荷起削弱作用；（b）由于全池需氧要求相同，能节省动力；（c）有时曝气池和沉淀池可合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理；（d）连续进水、出水可能造成短路，易引起污泥膨胀。（e）池子体积不能太大，因此一般用于水量比较小的情况，比较适宜处理高浓度的有机废水。
上述两种形式只是理想的状态，实际过程是介于二者之间，只是在不同情况下更接近于某一种方式。
按供氧方式，活性污泥可分为鼓风曝气式和机械曝气式两大类。
鼓风曝气式是采用空气（或纯氧）作氧源，以气泡形式鼓入废水中。它适合于长方形曝气池，布气设备装在曝气池的一侧或池底。气泡在形成、上升和破裂时向水中传氧并搅动水流。
机械曝气式是用专门的曝气机械，剧烈地搅动水面，使空气中的氧溶解于水中。通常，曝气机兼有搅拌和充氧作用，使系统接近完全混合型。
1.3.5活性污泥的评价指标
（1）混合液悬浮固体（MLSS）
混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。混合液悬浮固体是指单位体积混合液中干固体的含量，单位为mg/L 或g/L，工程上还常用kg/m3，也称混合液污泥浓度（一般用X 表示）。它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，MLSS 浓度一般为2~4 g/L。测定方法与悬浮固体测定法相同。
（2）混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）
混合液挥发性悬浮固体是指混合液悬浮固体中有机物的重量，单位为mg/L、g/L 或kg/m3。它是把混合液悬浮固体在600℃焙烧，能挥发的部分即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体（MLNVSS），一般在活性污泥法中用MLVSS 表示活性污泥中生物的含量。在一般情况下，MLVSS/MLSS 的比值较固定，对于生活污水，常在0.75 左右。对于工业废水，其比值视水质不同而异。
（3）污泥沉降比（SV）
污泥沉降比是指曝气池混合液在100 mL 量筒中，静置沉降30 min 后，沉降
污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也常称为30 分钟沉降比。由于正常的活性污泥在沉降30 min 后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放。它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。污泥沉降比测定比较简单，并能说明一定问题，因此它成为评定活性污泥的重要指标之一。
（4）污泥体积指数（SVI）
污泥体积指数也称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液经30 min 静置沉降后，沉降污泥中1 g 干污泥所占的容积的毫升数，单位为mL/g，但一般不标出。它与污泥沉降比的关系可按下式计算。
式中：X 为污泥体积质量浓度，单位为g/L；SVI 以百分数代入。例如曝气池混合液污泥沉降比为20％，污泥体积质量浓度为2.5g/L，则SVI＝(20×10)/2.5＝80。
SVI 值能较好地反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉降性能。SVl 值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附力。SVI 值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现“污泥膨胀”，导致污泥流失等后果。一般认为，处理生活污水时SV1<100 时，沉降性能良好；SVI 为100~200 时，沉降性能一般；SVl>200时，沉淀性能不好。一般控制SVI 为50~150 之间较好。
（5）活性污泥的生物相
活性污泥法中除测定上述指标外，还需定期的对活性污泥的生物相组成进行检查。
活性污泥中出现的生物是普通的微生物，主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其他微型动物。在正常情况下，细菌主要以菌胶团形式存在，游离细菌仅出现在未成熟的活性污泥中，也可能出现在废水处理条件变化（如毒物浓度升高、pH 值过高或过低等），使菌胶团解体时。所以，游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。
除了菌胶团外，成熟的活性污泥中还常常存在丝状菌，其主要代表是球衣细菌（Sphaeotilus）、白硫细菌（Beggiatoa），它们同菌胶团相互交织在一起。在正常时，其丝状体长度不大，活性污泥的密度略大于水。但如丝状菌过量增殖，
外延的丝状体将缠绕在一起并粘连污泥颗粒，使絮凝体松散，密度变小，沉淀性变差，SVI 值上升，造成污泥流失，这种现象称为污泥膨胀。
活性污泥中的原生动物种类很多，常见的有肉足类、鞭毛类和纤毛类等，尤其以固着型纤毛类，如钟虫、盖虫、累枝虫等占优势。在这些固着型纤毛虫中，钟虫的出现频率高、数量大，而且在生物演替中有着较为严密的规律性，因此，一般都以钟虫属作为活性污泥法的特征指示生物。
经验表明，当环境条件适宜时，微生物代谢活力旺盛，繁殖活跃，可观察到钟虫的纤毛环摆动较快，食物泡数量多，个体大。在环境条件恶劣时，原生动物活力减弱，钟虫口缘纤毛停止摆动，伸缩泡停止收缩，还会脱去尾柄，虫体变成圆柱体，甚至越变越长，终至死亡。钟虫顶端有气泡是水中缺氧的标志。当系统有机物负荷增高，曝气不足时，活性污泥恶化，此时出现的原生动物主要有滴虫、屋滴虫、侧滴虫及波豆虫、肾形虫、豆形虫、草履虫等，当曝气过度时，出现的原生动物主要是变形虫。因此，以原生动物作为废水水质和处理效果好坏的指示生物是可行的，同时，原生动物的观察与鉴别比细菌方便得多，所以了解活性污泥的生物组成及其演替是十分有用的。
1.3.6影响活性污泥法处理效果的因素
（1）污泥负荷
在活性污泥法中，一般将有机物（BOD5）与活性污泥（MLSS）的重量比值（F:M），称为污泥负荷，一般用N 表示。污泥负荷又分为重量负荷和容积负荷两种。重量负荷（NS）即单位重量活性污泥在单位时间内所承受的BOD5 量，单位为kgBOD5/(kgMLSS?d)。容积负荷（NV）是曝气池单位有效容积在单位时间内所承受的BOD5 量，单位为kgBOD5/(m3·d)。一般把重量负荷简称污泥负荷。两种负荷可分别由下式计算：
式中：Q－废水的处理量，m3/d；V－曝气池的有效容积，m3；S0－进水BOD5 浓
度，kg/m3；X－活性污泥浓度，kgMLSS/m3 。
有时，为了表示有机物的去除情况，也采用去除负荷Nr，即单位重量活性污泥在单位时间所去除的有机物重量，Nr 可按下式计算：
式中：Se－出水中的BOD 浓度，mg/L ；η－去除效率，％。η＝(S0－Se)×100％/S0
污泥负荷与废水处理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大关系，是设计活性污泥法时的主要参数。温度对污泥负荷的选择也有一定影响。
污泥负荷影响活性污泥特性。采用不同的污泥负荷，微生物的营养状态不同，活性污泥絮凝和沉降性也就不同。实践表明，在一定的活性污泥法系统中，污泥的SVI 值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。如某城市污水处理时SVI 值随污泥负荷变化的基本规律如图所示。
由图可见，SVI 与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有三个低SVI 的负荷区和两个高SVI 的负荷区。如果在运行时负荷波动进入高SVI 负荷区，污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。一般在高负荷时应选择在1.5~2.0 kgBOD/(kgMLSS?d)范围内，中负荷时为0.2~0.4 kgBOD/(kgMLSS?d)，低负荷时为0.03~0.05 kgBOD/(kgMLSS?d)
（2）污泥龄（θc）和水力停留时间（θ）
污泥龄是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的污泥量之比，单位是d。在运行稳定时，曝气池中活性污泥的量保持常数，每日排出的污泥量也就是新增长的污泥量，因此污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需要的时间。污泥龄也称固体平均停留时间或细胞平均停留时间。污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数。
图1-5 BOD负荷及水温对污泥SVI的影响
水力停留时间θ是指水在处理系统中的停留时间，单位也是d。θ＝V/Q，V 是曝气池
的体积；Q 是废水的流量。
（3）溶解氧(DO)
活性污泥法是需氧的好氧过程。对于推流式活性污泥法，氧的最大需要量出现在污水与污泥开始混合的曝气池首端，常供氧不足。供氧不足会出现厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长丝状菌。供氧多少一般用混合液溶解氧的浓度表示。由于活性污泥絮凝体的大小不同，所需要的最小溶解氧浓度也就不一样，絮凝体越小，与污水的接触面积越大，也越利于对氧的摄取，所需要的溶解氧浓度就小。反之絮凝体大，则所需的溶解氧浓度就大。为了使沉降分离性能良好，较大的絮凝体是所期望的，因此，溶解氧浓度以2 mg/L 左右为宜。
（4）营养物
在活性污泥系统里，微生物的代谢需要一定比例的营养物，除以BOD 表示的碳源外，还需要氮、磷和其他微量元素。生活污水含有微生物所需要的各种元素，但某些工业废水却缺乏氮、磷等重要元素。一般认为对氮、磷的需要应满足以下比例，即BOD:N:P=100:5:1。
（5）pH 值
对于好氧生物处理，pH 值一般以6.5~9.0 为宜。pH 值低于6.5，真菌即开始与细菌竞争，降低到4.5 时，真菌将占优势，严重影响沉降分离。pH 值超过9.0 时，代谢速度受到阻碍。
对于活性污泥法，其pH 值是指混合液而言。对于碱性废水，生化反应可以起缓冲作用。对于以有机酸为主的酸性废水，生化反应也可以起缓冲作用。而且如果在驯化过程中将pH 值因素考虑进去，活性污泥也可以逐渐适应。对于出现冲击负荷pH 值急变时，则可能使活性污泥受到严重打击，净化效果急剧恶化。在这种情况下，完全混合活性污泥法则有较大的优越性。为了使污水处理装置稳定运行，应避免pH 值急剧变化的冲击，酸、碱废水在进行生化处理前应进行预处理，将pH 调节到适当范围。
（6）水温
水温是影响微生物生长活动的重要因素。城市污水在夏季易于进行生物处理，而在冬季净化效果则降低，水温的下降是其主要原因。在微生物酶系统不受变性影响的温度范围内，水温上升就会使微生物活动旺盛，就能够提高反应速度。此外，水温上升还有利于混合、搅拌、沉降等物理过程，但不利于氧的转移。对于生化过程，一般认为水温在20~30℃时效果最好，35℃以上和10℃以下净化效果即降低。因此，对高温工业废水要采取降温措施；对寒冷地区的污水，则应采取必要的保温措施。目前对于小型生物处理装置，一般采取建在室内的措施加以保温，对于大型污水处理厂，如水温能维持6~7℃，采取提高污泥浓度和降低污泥负荷等措施，活性污泥仍能有效地发挥其净化功能。
（7）有毒物质
对生物处理有毒害作用的物质很多。毒物大致可分为重金属、H2S 等无机物质和氰、酚等有机物质。这些物质对细菌的毒害作用，或是破坏细菌细胞某些必要的生理结构，或是抑制细菌的代谢进程。毒物的毒害作用还与pH 值、水温、溶解氧、有无其他毒物及微生物的数量或是否驯化等有很大关系。
（8）污泥回流比
污泥回流比是指回流污泥的流量与曝气池进水流量的比值，一般用百分数表示，符号为R。污泥回流量的大小直接影响曝气池污泥的浓度和二次沉淀池的沉降状况，所以应适当选择，一般在20％~50％之间，有时也高达150％。
1.5 实验和意义
1.5.1 实验目的
（1）了解活性污泥的驯化方法，掌握其驯化过程；
（2）模拟生物法进行污水处理工艺过程，并监测处理过程中污水各指标变化并将其反馈到污水处理过程中，进行工艺调节；
（3）掌握污水处理过程中活性污泥中各种生物的形态及变化过程，了解其各自的特性；
（4）熟悉污水的监测指标和监测方法。
1.5.2 实验意义
本实验是一个小型模拟实验，通过了解活性污泥中微生物的驯化过程，以及采用生物法处理污水工艺，深入了解活性污泥法处理污水的基本流程，熟悉污水指标的监测方法，并对温度、溶解氧、COD、总磷、氨氮、浊度等指标进行处理及分析，并得出结论。从而使我们对活性污泥处理水的过程有初步认识，并且通过实验巩固对各种指标测定的方法原理的掌握。
2材料与方法
2.1污水来源
由于大学校园内食堂数量多，规模大，故每天排放的污水量也是相当惊人的，并且污水大多是直接排放，而没有经过任何的净化和处理设备。为了了解这些污水中污染物的浓度，因此本实验就地取材，污水来源于西院恬园食堂。污水取回后经过几天的放置，可以观察到水样的颜色呈深绿色并伴有难闻的气味。
2.2实验设备与监测步骤
2.2.1 实验设备
活性污泥反应器 1台
分光光度计 1台
浊度仪 1台
溶氧测定仪 1台
pH计 1台
冰箱 1台
分析天平 1台
微波消解炉 1台
高压灭菌锅 1台
各种玻璃仪器若干
2.2.2 实验步骤
（1）连接反应器管路；
（2）开始移取10L污水加入到反应器内，随后去约300ml已驯化完毕的活性污泥样品，同样加入到反应器内；
（3）随后粗略称取1.1g葡萄糖加入到混合液内，并搅拌使之混合均匀；
（4）用溶氧测定仪测定原水中的溶解氧，然后立刻取出50ml水样于烧杯中进行过滤，同时打开曝气机开始曝气，调节曝气量为1.2L/min，此时开始计时；（5）测定原水的浊度、pH、COD、氨氮、总磷等指标；
（6）循环过程采取曝气1.5小时，静置0.5小时；
（7）分别取2小时，4小时，6小时，8小时及10小时反应后的出水，同样每次取50ml过滤，测定其浊度、COD、pH、氨氮和总磷的污水控制指标的变化；