环境工程研究生实验讲义2

环境工程研究生实验

参考讲义

邹华张一波

江南大学

高浓度有机废水UASB－好氧偶联废水处理实验UASB处理高浓度有机废水

活性污泥法处理有机废水

菌胶团微结构显微摄影实验

活性污泥动力学系数、增长系数及内源呼吸系数测定生物挂膜及膜法水处理实验

实验一UASB反应器处理有机废水实验

一、实验目的和要求：

厌氧生物处理技术不仅用于有机污泥、高浓度有机废水，而且还能够处理低浓度废水，与好氧生物处理相比较，厌氧生物处理具有有机物负荷高、污泥产量低等一系列明显的优点。升流式厌氧污泥床（UASB）是厌氧生物处理的一种主要构筑物，它集厌氧生物反应与沉淀分离于一体，有机负荷和去除效率高，不需要搅拌设备。本实验利用UASB反应器模型进行有机废水处理的运转实验，了解其内部构造，掌握UASB反应器运行的基本条件与工艺参数。

二、实验原理：

UASB反应器中废水自下而上地通过污泥床。在底部有一个高浓度、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里转化为CH4和CO2。由于产生污泥消化气体的结果，在污泥层的上部可形成一个污泥悬浮层。反应器的上部为澄清区，设有三项分离器，完成沼气、污水、污泥三相的分离。被分离的消化气体从上部导出，被分离的污泥则自动落到下部反应区。在污泥悬浮层可放置软性填料或悬浮填料，在厌氧处理污水过程中填料上将生长大量微生物组成的生物膜，能明显提高UASB的处理能力。

本实验装置的本体由有机玻璃制作，外部尺寸：长×宽×高=1000mm×500mm×2300mm，下部为双层圆柱体，内径为ф140mm发酵柱，外层为ф170mm保温柱，高1700mm。上部为三相分离器，柱体上有进水阀、排泥阀、出水阀、气阀等。

三、UASB反应器的启动和运行；

首先必须熟悉实验模型的构造、管道的走向、各种装置的作用和使用方法。进而熟悉模型的工作原理。在此基础上开始反应器的启动和运行。

经清水试运行后，将污泥接入UASB反应器，接种污泥量为反应器总体积的1/3。

控制进水温度为35±1℃，PH值5-7，污水用人工配制的模拟高浓度有机废水（配制方法见下表），COD约3000毫克/升。控制柱塞泵的流量。

模拟高浓度有机废水配方表

污泥培养驯化期间，COD浓度控制在1000～2000毫克/升。逐步提高容积负荷，每次提高0.5kgCOD/(m3d)左右，运行时间为10d，当运行稳定后（去除率稳定或提高，不出现酸化等异常现象）再提高负荷。经过一段时间运行，当COD去除率已达80%左右，可认为污泥培养和驯化已完成。

运行阶段使进水COD控制在3000毫克/升，每隔4小时取样一次，在反应器中部取样口取样，测定CODcr、挥发性污泥浓度、颗粒污泥直径等参数。测定污水进水和出水的CODcr、挥发性污泥浓度、PH。反应器连续运行，测量记录各参数。

四、实验仪器设备和材料：

1．UASB反应器模型（有效容积5L）。

2．721型可见分光光度计。

3．1毫升，5毫升移液管数根。

4．电热恒温鼓风干燥箱。

5．马弗炉。

6．电子天平。

五、实验运转记录：

六、数据处理和方法：

1．COD的测定见附录。

2．VSS和SS的测定见附录。

3．绘制COD去除率和COD容积负荷的关系曲线。

实验二生物挂膜及膜法水处理实验

一、实验目的和要求：

生物接触氧化池是生物膜法的一种主要设施，又称为淹没曝气式生物滤池。池内设置填料，填料淹没在废水中，池底放置曝气装置，空气来自鼓风机。通过本实验可以了解接触氧化池的内部构造，掌握接触氧化池的启动方法，观察到微生物生长情况，能看到气泡、水流、生物膜的状态。通过该装置进行有机废水动态实验，可确定废水的可生化性和工艺参数。

二、实验原理：

从实验模型可清楚地看到接触氧化池的构造，淹没在废水中的填料上长满生物膜，废水在于生物膜接触过程中，水中的有机物均被微生物吸附，氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，可以随水流到二次沉淀池，通过沉淀与水分离，废水得到净化。微生物所需要的氧气来自水中，空气来自池子底部的布气装置，在气泡上升过程中，一部分氧气溶解在水里。

实验模型主体包括池体、半软性填料、陶瓷微孔曝气器。配套装置包括水泵、配水箱、空气压缩机、木桌等。池体用有机玻璃制作，填料由化学纤维编结成束，呈绳状连接。三、实验运行方法：

首先必须熟悉实验模型的构造、管道的走向、各种装置的作用和使用方法。进而熟悉模型的工作原理。在此基础上开始反应器的启动和运行。

经清水试运行后，将污泥接入反应器，接种污泥量为反应器总体积的1/3。控制进水温度为35±1℃，PH值5-7，污水用人工配制的模拟高浓度有机废水（配制方法见下表），COD 约400毫克/升。控制柱塞泵的流量。

挂膜期间，COD浓度控制在500毫克/升。逐步提高容积负荷，每次提高

0.05kgCOD/(m3d)左右，运行时间为10d，当运行稳定后（去除率稳定或提高）再提高

负荷。

运行阶段使进水COD控制在300毫克/升，每隔4小时取样一次，在反应器中部取样口取样，测定CODcr、挥发性污泥浓度、颗粒污泥直径等参数。测定污水进水和出水的CODcr、挥发性污泥浓度、PH。反应器连续运行，测量记录各参数。

四、实验仪器设备和材料：

1．接触氧化池模型。（长×宽×高=410mm×410mm×940mm）

2．721型可见分光光度计。

3．1毫升，5毫升移液管数根。

4．电热恒温鼓风干燥箱。

5．马弗炉。

6．电子天平。

七、实验运转记录：

八、数据处理和方法：

1．COD的测定见附录。

2．VSS和SS的测定见附录。

3．绘制COD去除率和COD容积负荷的关系曲线。

实验三活性污泥法处理有机废水实验

一、实验目的和要求：

活性污泥法是应用最广泛的一种好氧生物处理方法，许多新型的污水处理工艺是在传统活性污泥法的基础上开发出来的。过去都是根据经验数据进行设计和运行，近年来对活性污泥动力学方面做了许多研究，希望通过对有机污泥物降解和微生物生长规律的研究，能更合理地进行曝气池的设计和运行。通过本实验，可以了解活性污泥法曝气池的构造和主要工艺参数，加深对活性污泥法动力学基本概念的理解。

二、实验原理：

实验模型本体为生物反应器（曝气池）。活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放四个部分组成。在曝气池中的污泥称为活性污泥，是一个细菌的混合群体，常以菌胶团的形式存在。在活性污泥的曝气池过程中，废水中有机物的变化可以划分为吸附和稳定两个阶段。在吸附阶段，主要是废水中的有机物转移到活性污泥上去；在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上去的有机物为微生物所利用。构成活性污泥法有三个基本要素：（1）微生物；（2）有机物；（3）溶解氧。废水连续稳定地流入曝气池，经处理后泥水混合液连续地排至沉淀池，在沉淀池泥水分离，处理水排出，同时污泥也从沉淀池连续地回流到曝气池内。实验时先要经过活性污泥培养期，先将作为菌种的活性污泥加入曝气池，使污泥浓度约2g/L，开动系统运行，使污泥浓度保持稳定，一般情况下，连续运行2～4周就能使系统处于稳定状态，从而可以进行正式的废水实验。

本实验装置配有曝气池、空气泵、水泵、连接的水管和气管等。

三、实验步骤：

1．分别将实验一厌氧出水和未经厌氧处理过的有机废水进行稀释，将好氧实验进水的COD 控制在500毫克/升，取样测定其CODcr、氨氮等参数。

2．反应器连续曝气8小时以上，每间隔1小时测定曝气池上清液的CODcr、氨氮等参数。

四、实验仪器设备和材料：

1．圆型曝气池。（直径×高度=ф400mm×500mm）

2．溶解氧测定仪。

3．721型可见分光光度计。

4．1毫升，5毫升移液管数根。

5．电热恒温鼓风干燥箱。

6．马弗炉。

7．电子天平。

五、实验运转记录：

六、数据处理和方法：

1．COD、NH3-N的测定见附录。

2．绘制进出水COD、NH3-N随时间变化的曲线。

3．用简图绘制曝气池中用显微镜观察到的菌胶团和微型动物形态。

实验四 活性污泥法动力学系数的测定

一、实验目的

活性污泥法是应用最广泛的一种生物处理方法。过去都是根据经验数据来进行设计和运行。近年来国内外对活性污泥法动力学方面做了不少研究，目的是希望通过对有机污染物降解和微生物增长规律的研究，能更合理地进行曝气池的设计和运行。

通过本实验希望达到下述目的：（1）加深对活性污泥法动力学基本概念的理解；（2）了解用间歇进料方式测定活性污泥法动力学系数a 、b 和K 的方法。

二、实验原理

活性污泥法去除有机污染物动力学模型有多种。在此以两个较常见的关系式来讨论如何通过实验确定动力学系数。 （1）

o e

e v S S KS X t

-= （9－1） 式中：O S ——进水有机污染物浓度，以COD 或BOD 表示（mg/l ）;

e S ——出水中有机污染物浓度（mg/l ）； v X ——曝气池内挥发性悬浮固体浓度（g/l ）；

t ——水力停留时间（h ）

K ——有机污染物降解系数（1

d -）;

(2)

01

e

c

v S S a

b X t

θ-=- (9－2) （即0()v e v X aQ S S b V X ?=--??）

式中：c θ——泥龄（d ）;

a ——污泥增长系数（kg/kg ）;

b ——内源呼吸系数（也称衰减系数）（1

d -）。

其余符号同前。

活性污泥法动力学系数的测定，可以在连续进料生物反应器系统或间歇进料生物反应器系统中进行。其方法如下。

1．连续进料生物反应器系统试验 连续进料生物反应器系统的特点是，污水连续稳定地回流到生物反应器，经处理后连续排出，同时污泥也连续地回流到生物反应器内。这种实验系统可用以模拟完全混合型活性污泥系统和推流型活性污泥系统。缺点是实验设备略多些，实验期间发生故障的机率较间接进料实验装备略大些。实验装置如图9－1所示。

实验时，先将作为菌种的活性污泥加入反应器，使反应器内的MLVSS 浓度约为2.0g/l 左右，然后按实验设计确定的进水流量、回流比引进无水和回流污泥，并通过压缩空气，使

系统开始运行。运行期间每天要测定MLVSS，以便确定每日的排泥量。每日排去的污泥量应等于每日增殖的污泥量，使反应器内的MLVSS推持在恒定的水平。一般情况下，连续运行2至4周（3至5倍的泥龄左右），系统便可处于稳定状态。判断实验系统是否稳定的方法是：（1）测定反应器内混合液的耗氧速率（即呼吸速率，测定方法可参考试验八）；（2）测定出水BOD。当二者的数据都稳定时，可认为实验系统已经稳定。

如果用3－5个生化反应器，在S0相同的条件下，按3—5个不同的水力停留时间进行实验。待实验系统稳定后，测定个反应器的S0、S e、X和ΔX，连续测定7—10天，便可得到3－5组实验数据。

式（9－1）表明，若将实验数据处理后点绘在以（S0－S e）／X v t为纵坐标，S e为横坐标的坐标纸上，便可得到一条通过原点的直线，该直线的斜率为有机污染物降解系数K，如图9－2所示。根据式（9－2），将实验数据点绘在以1／θc为纵坐标，（S0－S e）／X v t为横坐标的坐标纸上，所得直线的斜率即污泥增长系数a，截距为内源呼吸系数b，如图9－3所示。

2．间歇进料生物反应器系统实验

间歇进料生物反应器系统的实验是将污水一次投加到含有活性污泥的反应器内，然后进行曝气，曝气七小时后排区增殖的污泥，沉淀0.5－1小时后排去上层清液。重新加入污水并曝气，如此周而复始运行约2－4周，便可得到稳定的实验系统。间歇进料的实验系统可以较好地模拟推流型活性污泥法，若用以模拟完全混合型活动污泥法测定动力学系数有一定误差，不如连续进料的实验系统较好。间歇进料的优点是实验装置较简单，有时管理操作也简单。如果用3－5个反应器，按3－5个不同的水力停留时间做实验，其实验操作的工作量将较大。若改为在S0与水力停留时间t不变的条件下，按3－5个不同的泥龄进行实验，则各反应器的排泥、沉淀、排上清液及加污水可在同一时间进行，使实验操作集中，便于管理。具体方法见下述实验步骤。

三、实验装置与步骤

（一）实验装置

实验装置由5个生物反应器和一台空气压缩机组成，如图9－4所示。

为防止压缩空气机的油被带入反应器，减少反应器内水份蒸发损失，压缩空气输送管应先接入一个油蒸馏水瓶（或其他小口瓶）改装成的油水分离器后再接入反应器。

（二）实验设备与仪器仪表

1．生物反应器2500ml小口瓶5个

或有机玻璃制反应器

高H＝0.23m 直径D=1.14m

2．测定COD或BOD仪器1套

3．蒸馏水瓶（或2500ml小口瓶）1个

4．压缩空气机Z－0.025／6 1台

5．烘箱1台

6．分析天平1台

7．马弗炉1台

8．台秤1台

9．古氏坩埚20－40个

10.漏斗、漏斗架、100ml量筒、250ml烧杯等

四、实验步骤

1．从城市污水厂去回性能良好的活性污泥。

2．用清泌法弃去下层含泥沙的污泥，并取200ml污泥测定MLSS（每个样品100ml，做两个平行实验）。

3．按反应器内混合液体积为2升投加活性污泥，使各反应器内的MLSS为1.5－2g／l左右。

4．加自来水至刻度2L处。

5．每个反应器内加入1g谷氨酸钠。

6．按表9－1投加无机盐。

7．启动空气压缩机进行曝气。

8．曝气20－22小时后，按泥龄为10、5、3、2、1.25d排去混合液，即分别排去混合液200、400、667、1000、1600ml。

9．静置0.5－1小时。

10.虹吸去处上层清液。

11.按实验步骤4至10进行重复操作，约2－4周实验系统可达到稳定。

12.系统稳定后，测定进水S0、反应器内混合液的MLSS和MLVSS、出水SS和S e，要求每天测定一次，连续测定1－2周。

注意事项：

1.可以用葡萄糖代替谷氨酸钠，此时，应按BOD5：N＝100：5投加氯化铵，其他药

品不变。

2.所有的化学药品应事先溶解后加入反应器。

3.S0、S e的测定可以用BOD5或COD，S e应用经过滤后的水样进行测定。

4.测定坩埚重量时，应将坩埚放在马弗炉灼烧后再称其重量。

五、实验结果整理

1．S0和S e测定数据可参考表9－2进行处理。

2．MLSS和MLVSS测定数据可参考表9－3记录。

3．将上述实验数据汇总于表9－4中。

4．以（S0－S e）／X v t为横坐标，1／θc为纵坐标作图求a和b。

5．以（S0－S e）／X v t为纵坐标，S v为横坐标作图求K。

六、实验结果讨论

1.评述本实验方法和实验结果。

2.以双因素试验设计法拟定一个测定曝气池设计参数泥龄和负荷率的实验方法案。

3.如果污水中存在不可生物降解的物质，实验曲线会发生什么变化？

表9－2 S

与S 的测定记录

表9－3 MLSS 与MLVSS 的测定数据记录

表9－4 实验结果汇总表

实验七水处理控制指标测定实验

实验的目的和要求：了解水处理中几个常见指标（化学耗氧量COD、氨氮、SS、VSS、BOD）的测定原理和方法，由此判断废水对受纳水体的影响及水质污染程度。

废水化学耗氧量（COD）的测定-快速烘箱法

一、原理

在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸性介质下，以银盐作催化剂，经烘箱加热处理后，以试亚铁灵作指示剂，用硫酸液铁铵溶液滴定水样中未被反应的重铬酸钾，根据硫酸亚铁铵溶液用量换算成消耗氧的质量浓度。

在酸性重铬酸钾条件下，芳烃及砒啶难以被氧化，其氧化率较低，在硫酸银催化作用下，直链脂肪族化合物可有效地被氧化。

二、适用范围

适用本公司废水的测定，要求水样COD大于30mg/L，对未经稀释的水样测定，其上限为2560mg/L。

三、仪器

250ml三角烧瓶；

50ml烧杯；

50ml滴定管；

5ml、10ml、20ml移液管；

烘箱，能够恒温在160℃（温度波动±1℃）；

分析天平（精度0.1mg）。

四、试剂

1、C（1／6K2CrO7）＝0.1000mg/L标准溶液：称取在105℃干燥2小时的优级纯重铬

酸钾4.9032克溶于水中，稀释到1000ml。

2、0.1mol/L（或0.01mol/L）K2CrO7（重铬酸钾）-2％Ag2SO4-30MH2SO4氧化液。称

取在105℃干燥2小时的优质纯K2CrO74.9克（或0.4904克），Ag2SO4（硫酸银）

20克溶于166毫升蒸馏水中，加入834毫升浓硫酸，冷却后，用浓硫酸冲至1000

毫升。

3、试亚铁灵指示剂：把1.485克试亚铁灵溶于少许蒸馏水中加入695毫克FeSO4·7H2O

稀释至100毫升，盛至棕色瓶中。

4、无还原物质的蒸馏水：二次蒸馏制得每1000毫升水中加少许高锰酸钾和2升浓硫

酸，进行蒸馏，再同法蒸馏一次。或同等纯度的水。

5、0.1 mol/L硫酸亚铁铵溶液：称取40.00克Fe（NH4）2（SO4）2·6H2O（硫酸亚铁

铵）置于1000毫升试剂瓶中，加入含20毫升浓硫酸的蒸馏水1000毫升，用时标

定。

硫酸亚铁铵溶液标定方法：

吸取0.1000 mol/L标准溶液20ml置于锥形瓶中，加入1：1硫酸溶液20ml，混匀，冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵溶液滴定到由亮绿色变红褐色，即为终点，硫

酸亚铁铵溶液浓度：

C（mol/L）＝0.1000*20／V

式中V：滴定时消耗的硫酸亚铁铵溶液的体积（毫升）。

五、步骤

用移液管准确吸取10毫升氧化液于250ml三角锥瓶中，吸取废水样5毫升加入其中，上盖以50毫升小烧杯，（一是防止漂浮物进入，二是防止加热时蒸发），放入已升温至160℃的烘箱中，等温度热至160℃时，计时20分钟，取出、冷却，瓶内加入30 毫升蒸馏水，待冷却后，加入三滴试亚铁灵指示剂，用标准硫酸亚铁铵溶液滴至亮绿色变红褐色为终点。空白用二次蒸馏水或同等纯度的水代替水样，同样烘20分钟后用硫酸亚铁铵滴定之。

COD（mol/L）＝（V0-V1）*C*8*1000／V

其中：

V0：空白滴定时消耗硫酸亚铁铵毫升数；

V1：为水样滴定时消耗硫酸亚铁铵毫升数；

C：为硫酸亚铁铵溶液摩尔浓度mol/L；

8：（1／4）O2的摩尔质量以mol/L为单位的换算值。

六、精密度

未测定。

七、安全注意事项

氧化液含有浓硫酸及重铬酸钾具有强腐蚀性，使用时必须穿戴好必要的防护用品，烘箱温度很高，使用时应该防止烫伤。

八、参考文献

1、《半微量快速烘箱法测定化学需氧量》无锡市环保监测研究所陶大钧等

2、关于《废水COD测定比色法》和《水质化学需氧量的测定快速烘箱－重铬酸钾法》作为GB11914-89《COD测定－重铬酸钾法》等效方法使用的通知江苏省环境监测中心（通知）苏环监测［1999］30号1999年6月23号

九、注意事项

1、水样要采集在玻璃瓶内，应尽快分析；如果不能够尽快分析应加入硫酸至pH<2，

置于4 ℃以下保存，保存时间不得大于5天，采集水样体积不得少于100毫升。

2、在加热消解时，三角烧瓶宜盖上小烧杯，分析后三角烧瓶洗净烘干盖上小烧杯存

放，以免污染；

3、样品消解时，烘箱内的温度不宜超过165℃，10mol/L硫酸的沸点是167℃，超过

此温度，重铬酸钾本身会分解，温度升至180℃时，溶液呈绿色，结果偏高。

4、硫酸酸度一般以10mol/L较适宜，如降低酸度，则氧化电位降低；若酸度超出

10mol/L，在加热过程中同时可导致重铬酸钾自身分解。

1．

四、实验分析项目和方法：

测定实验一和实验二废水的CODcr。

氨氮的测定

（纳氏试剂比色法）

一、测定原理：

氨氮是指以游离状的氨或铵离子（NH4）等形式存在的氮。铵离子能同纳氏试剂反应形成棕色络合物，其色度与氨氮含量成正比。

本法最低检出浓度：目视比色法为0.02mg/L

分光光度法为0.05mg/L。

测定上限为2mg/L。

二、试剂：

1．纳氏试剂：称取5克碘化钾，溶于5毫升无氨水中，分次加入少量二氯化汞溶液（2.5g 二氯化汞溶于10毫升热的无氨水中，可微温以增加二氯化汞的溶解度），不断搅拌至微有朱红色沉淀为止。冷却后，加入氢氧化钾溶液（15g氢氧化钾溶于30毫升水中），充分冷却，加入稀释至100毫升，静置一天，将上清液贮于棕色瓶内，盖紧橡皮塞，有效期为一个月。

2．酒石酸钾钠溶液：称取50g酒石酸钾钠(KNaC4H4O6﹒4H2O)溶于水中，加热煮沸以驱除氧，放冷，稀释至100毫升。

3．铵标准贮备液：称取3.819g在100℃干燥过的无水氯化铵，溶于水，转入1000毫升容量瓶中，稀释至标线，此溶液每毫升含1.00mg氨氮。

4．铵标准液：吸取铵标准贮备液10.00毫升于1000毫升容量瓶中，加水稀释至标线，此溶液每毫升含0.0100mg氨氮。

三、仪器：

1．721型分光光度计；

2．50毫升具塞比色管；

3．1毫升、2毫升、5毫升、10毫升刻度吸量管；

4．PHS-2C型酸度计。

四、测定方法：

1．取铵标准液（每毫升含0.0100mg氨氮）0.00、3.00、5.00、7.00、9.00毫升于50毫升比色管中，加水至标线。

2．分别加入1毫升酒石酸钾钠溶液。

3．再加入1.5毫升纳氏试剂摇匀，放置10分钟后，在波长420nm处，用光径为20mm 比色皿，以蒸馏水为参比测其吸光度，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）对校正吸光度的校准曲线。

4．水样按同样步骤测定吸光度，由水样测得的吸光度减去零浓度空白管的吸光度后，从标准曲线上查得氨氮含量，再经计算得出水样的氨氮含量（mg/L），计算公式如

下：

氨氮（mg /L）=测得氨氮量（微克）/水样体积（毫升）

五、注意事项：

1．如水样浑浊，用量筒量取100毫升混匀水样于一具塞瓶子中，加1.0毫升10%硫酸锌溶液和0.1～0.2毫升0.5%氢氧化钾溶液，调节PH至约10.5混匀，放置10分钟，用滤纸过滤。弃去25毫升初滤液后，接取滤液备用。

2．铁、锰、镁和硫等无机离子，脂肪胺、芳香胺、醛类等有机化合物，引产生异色或浑浊而引起干扰，水中颜色和浑浊亦影响比色。为此，需经过絮凝沉淀过滤或蒸馏预处理，易挥发的还原性干扰物质可在酸性条件下加热除去，对金属离子干扰可加入适量掩蔽剂予以消除。

3．连续测定水样时，显色与绘制标准曲线时的显色都应放在恒温培养箱中，温度25度。减少温度差别、显色时间长短对实验所带来的影响。

4．纳氏试剂和酒石酸钾钠溶液，均应用橡皮塞塞紧保存。实验所用吸量管不得混用，更不能插错试剂瓶，造成试剂污染。 5．比色管的玻璃塞与比色管是配套的，不得混用，以免颠倒混匀溶液时造成溶液外漏，给比色带来误差。

6．如溶液氨氮含量浓度过高，应进行稀释。

7．所有实验试剂和用水均使用无氨水，所用玻璃器皿应避免实验室空气中氨的玷污。

总固体和挥发性固体的测定

一、测定原理：

总固体（TS ）指试样在一定温度下蒸发至恒重所余固体物的总量，它包括样品中悬浮

物、胶体物和溶解性物质，其中既有有机物又有无机物。挥发性固体（VS ）则表示样品中悬浮物，胶体和溶解性物质中有机物的量。总固体中的灰份是经灼烧后残渣的量，这个灰份表示了试样中盐或矿物质以及不可灼烧的其他物质（例如Si ）的含量。三者之间的关系为TS= VS+灰份。以此法测定的TS 和VS 不包含在蒸发温度下易于挥发的物质的量。TS 、VS 的测定多用于含大量悬浮物的水样和污泥的分析。 二、仪器：

1． 电热恒温鼓风干燥箱； 2． 马弗炉； 3． 瓷坩埚； 4． 干燥器； 5． 电子天平。 三、测定方法：

1． 将瓷坩埚洗涤后在600℃马弗炉灼烧1h ，待炉温降至100℃后，取出瓷坩埚并于干燥

器中冷却，称重。重复以上操作至恒重，记作 a （g ）。 2． 取V 毫升水样（约25毫升或1～2 g 污泥），置于坩埚，如果样品为污泥可将其与坩

埚一起称重，记作 b （g ）。然后将含样品的坩埚放入干燥箱，在105±2℃下干燥至恒重，记作 c （g ）。

3． 将含干燥后样品的坩埚在通风橱内燃烧至不在冒烟，然后放入马弗炉，在600℃下灼

烧2h ，待炉温降至100℃时，取出坩埚在干燥器内冷却后称重，记作 d （g ）。

四、计算：

TS=

V

a

c -×1000（g/L ） VS=TS-灰份

灰份=

V

a

d -×1000（g/L ） 污泥中的TS 和VS 常以百分率表示，可计算如下：

TS=

a b a

c --×1000（g/L ） 灰份=a

b a d --×1000（g/L ）

VS=TS-灰份（g/L ）

总悬浮物和挥发性悬浮物的测定

一、测定原理：

总悬浮物（TSS）指水样经离心或过滤后得到的悬浮物经蒸发后所余固体的量，它不包含水样中胶体和溶解性物质。挥发性悬浮物（VSS）为TSS中有机物的量。TSS中的灰份为TSS经灼烧后的残渣量，其中不包含试样中溶解性盐或矿物质。三者关系为TSS= VSS+灰份。

二、仪器：

1．离心机；

2．过滤用铝杯；

3．其余仪器与总固体测定仪器相同。

三、测定方法：

1．将定量滤纸放入干净的过滤用铝杯，放入105℃干燥至恒重，质量记作a（g）。

2．将坩埚在马弗炉内灼烧并恒重，方法与总固体测定相同，质量记作b（g）。

3．取样品V毫升置于离心管内，于5000r/min离心10分钟。然后将定量滤纸在铝杯中放置好，以蒸馏水润湿，在抽吸作用下将离心管内上清液过滤后，将离心管内的沉淀转移至滤纸上，并用蒸馏水少许洗涤离心管，使沉淀全部经滤纸过滤。

4．将带有沉淀物的滤纸的铝杯在105±2℃下干燥至恒重，记作c（g）。

5．将铝杯中的滤纸连同沉淀物全部转移至瓷坩埚，在通风橱内小心燃烧至不再冒烟，然后置于马弗炉，在600℃下灼烧2h，待炉温降至100℃时，取出坩埚，在干燥器内冷却后称重，记作d（g）。

九、计算：

TSS=

V a

c-

×1000（g/L）

灰份=

V b

d-

×1000（g/L）

VSS=TSS-灰份（g/L）

BOD5的测定

一、实验原理

生化需氧量是指在规定条件下，微生物分解存在于水中的可氧化物质，主要是有机物质所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量。分别测定水样培养前的溶解氧的含量和在20±1℃培养五天后的溶解氧的含量，二者之差即为五天生化过程所消耗的养量（BOD5）。

对于某些地面水及大多数工业废水、生活污水，因含较多的有机物，需要稀释后再培养测定，以降低其浓度，保证降解过程在有足够溶解氧的条件下进行。其具体水样稀释倍数可借助于高锰酸钾指数或化学需氧量（COD Cr）推算。

对于不含或少含微生物的工业废水，在测定BOD5时应进行接种，以引入能分解废水种有机伍的微生物。当废水中存在难于被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有机物或含有剧毒物质时，应接种经过驯化的微生物。

二、实验仪器设备和材料

仪器

1、恒温培养箱

2、5—20L细口玻璃瓶

3、1000－2000ML量筒

4、玻璃搅棒：棒长应比所用量筒高度长20cm。在棒的底端固定一个比直径比量筒直径略小，并带有几个小孔的硬橡胶板

5、溶解氧瓶：200－300ml，带有磨口玻璃塞并具有供水封口用的钟型口

6、虹吸管：供分取水样和添加稀释水用

试剂

1、磷酸盐缓冲溶液：将8.5g磷酸二氢钾（KH2PO4）,21.75g磷酸氢二钾（k2HPO4）,33.4g 磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）和1.7g氯化氨（NH4Cl）溶于水中，稀释至1000mL。此溶液的ph应为7.2

2、硫酸镁溶液：将22.5g硫酸镁（MgSO4·7H2O）溶于水中，稀释至1000mL

3、氯化钙溶液：将27.5g无水氯化钙溶于水，稀释至1000mL

4、氯化铁溶液：将0.25g氯化铁（FeCl3·6H2O）·稀释至1000mL

5、盐酸溶液：（0.5mol/L）:将40ml（ρ=1.18g/mL）盐酸溶于水，稀释至1000mL

6、亚硫酸钠溶液（0.5mol/L）: 将20g氢氧化钠溶于水，稀释至1000mL

7、亚硫酸钠溶液（C1/2 Na2SO3=0.025mol/L）：将1.575g亚硫酸钠溶于水，稀释至1000mL 此溶液不稳定，需每天配制。

8、葡萄糖-谷氨酸标准溶液：将葡萄糖（C6H12O6）和谷氨酸（HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COOH）在103℃干燥1h后，各称取150mg溶于水，移入1000mL

9、稀释水：在5－20L玻璃瓶内装入一定量的的水，控制水温在20℃左右。然后用无油空气压缩机或薄膜茇，将此水暴气2－8h，使水中的溶解氧接近于饱和，也可以鼓入适量纯氧。瓶口盖以两层经洗涤晾干的纱布，置于20℃培养箱中放置数小时，使水中溶解氧含量达8mg/L左右。临用前于每升水中加入氯化钙溶液、氯化铁溶液、硫酸镁溶液、磷酸盐缓冲溶液各1mL，并混合均匀。

10、接种液：可选用以下任一方法，以获得适用的接种液

（1）城市污水，一般采用生活污水，在室温下放置一昼夜，取上层清夜供用

（2）表层土壤浸出液，取100g 花园土壤或植物生长土壤，加入1L水，混合并静置10min,取上清夜供用

（3）用含城市污水的河水或湖水

（4）污水处理厂的出水

（5）当分析难于降解物质的废水时，在排污口下游3－8Km 处取水样作为废水的驯化接种业。如无此种水源，可取中和或经适当稀释后的废水进行连续暴气、每天加入少量该种废水，同时加入适量表层土壤或生活污水，使能适应该种废水的微生物大量繁殖。当水中出现大量絮状物，或检查其化学需氧量的降低值出现突变时，表明适用的微生物已进行繁殖，可用做接种液。一般驯化过程需要3－8 d

11、接种稀释水：取适量接种液，加于稀释水中，混匀。每升稀释水中接种液加入量生活污水为1－10 mL;表层土壤浸出液为20－30mL;河水、湖水为10－100mL 接种稀释水的PH值应为7.2，BOD5值以在0.3－1.0mg/L之间为宜。接踵稀释水配置后应立即使用。

三、实验步骤

1、水样的预处理

（1）水样的ph值若超出6.5－7.5范围时，可用盐酸或氢氧化钠稀溶液调节至近于7，但用量不要超过水样体积的0.5%。若水样的酸度或碱度太高，可改用高浓度的碱或酸液进行中和。

（2）水样中含有铜、铅、锌、铬、砷、氰等有毒物质时，可使用经驯化的微生物接种

液的稀释水进行稀释或增大稀释倍数，以减小毒物的浓度

（3）含有少量游离氯的水样一般放置1－2h，游离氯即可消失对于游离氯在短时间不能消散的水样，可加入亚硫酸钠溶液，以除去之。其加入量的计算方法是：取中和好的水样100ml,加入1＋1乙酸10ml，10％（m/V）碘化钾溶液1ml，混匀。以淀粉溶液为指示剂，用亚硫酸钠标准溶液消耗的体积及其浓度，计算水样中所需加亚硫酸钠溶液的量。

（4）从水温较低的水浴中采集的水样，可遇到含有过饱和溶液氧，此时应将水样迅速升温至20℃左右，充分振摇，以赶出过饱和的溶解氧。

从水温较高的水浴或废水排放取得的水样，则应迅速使其冷却至20℃左右，并充分振摇，使与空气中氧分压接近平衡。

2．水样的测定

（1）不经稀释水样的测定：溶解氧含量较高、有机物含量较少的地面水，可不经稀释，而直接以虹吸法将约20℃的混匀水样转移至两个溶解氧瓶内，转移过程中注意不使其产生气泡。以同样的操作使两个溶解氧瓶充满水样，加塞水封。

立即测定其中一瓶溶解氧。将另一瓶放入培养箱中，在20±1℃培养5d后，测其溶解氧。

（2）经稀释水样的测定

稀释倍数的确定：地面水可由测得的高锰酸盐指数乘以适当的系数求出稀释倍数（见

工业废水可由重铬酸钾法测得的COD值确定。通常需作三个稀释比，即使用稀释水时，由COD值分别乘以系数0.075、0.15、0.225，即获得三个稀释倍数；使用接种稀释水时，则分别乘以0.075、0.15、0.25，获得三个稀释倍数。

稀释倍数确定后按下法之一测定水样。

①一般稀释法：按照确定的稀释比例，用虹吸法沿筒壁先引入部分稀释水（或接种稀释水）于1000ml量筒中，加入需要量的均匀水样，再引入稀释水（或接种稀释水）至800ml，用带胶版的玻璃棒小心上下搅匀。搅拌时勿使胶棒的搅拌露出水面，防止产生气泡。

按不经稀释水样的测定步骤，进行装瓶，测定当天溶解氧和培养5d后的溶解氧含量。

另取两个溶解氧瓶，用虹吸法装满稀释水（或接种稀释水）作为空白，分别测定5d前、后的溶解氧含量。

②直接稀释法：直接稀释法是在溶解氧瓶内直接稀释。再已知两个容积相同（其差小于1ml）的溶解氧瓶内，用虹吸法吸入部分稀释水（或接种稀释水），再加入根据瓶容积和稀释比例计算出的水样量，然后引入稀释水（或接种稀释水）至刚好充满，加塞，勿留气泡于瓶内。其余操作与上述稀释法相同。

在BOD5测定中，一般采用叠氮化钠改良法测定溶解氧。如遇干扰物质，应根据具体情况采用其它测定法。溶解氧的测定方法附后。

计算

1．不经稀释直接培养的水样

BOD5（mg／l）＝c1—c 2

式中：c1—－水样在培养前的溶解氧浓度（mg/l）；

c2—－水样经5d培养后，剩余溶解氧浓度（mg/l）。

2． 经稀释后培养的水样

BOD 5（mg ／l ）＝

12121

2

()()c c B B f f ---

式中：B 1――稀释水（或接种稀释水）在培养前的溶解氧浓度（mg/l ）;

B 2――稀释水（或接种稀释水）在培养后的溶解氧浓度（mg/l ）; f 1――稀释水（或接种稀释水）在培养液中所占比例； f 2――水样在培养液中所占比例。 注意事项

1． 测定一般水样的BOD 5时，硝化作用很不明显或根本不发生。但对于生物处理池出水，则含有大量消化细菌。因此，再测定BOD 5时也包括了部分含氮化合物的需氧量。对于这种水样，如只需测定有机物的需氧量，应加入硝化抑制剂，如丙烯基硫脲（ATU,C 4H 8N 2S ）等。

2． 在两个或三个稀释比的样品中，凡消耗溶解氧大于2mg/l 和剩余溶解氧大于1mg/l 都有效，计算结果时，应取平均值。

3． 为检查稀释水和接种液的质量，以及化验人员的操作技术，可将20ml 葡萄糖-谷氨酸标准溶液用接种稀释水稀释至1000ml ，测其BOD 5，其结果应在180－230mg/l 之间。否则，应检查接种液、稀释水或操作技术是否存在问题。