文档介绍：实验六厌氧污泥活性的测试
厌氧污泥的活性,实际上是指单位质量的厌氧污泥(以VSS计)在单位时间内最多能产生的甲烷量,或者,是指单位质量的厌氧污泥(以VSS计)在单位时间内最多能去除的有机物(以COD计)。因此,厌氧污泥活性一般可以用两个参数测量,即最大比产甲烷速率和最大比COD去除率。二者的定义分别如下:
最大比产甲烷速率():单位质量的厌氧污泥在单位时间内的最大产甲烷量(mlCH4/);
最大比COD去除速率():单位质量的厌氧污泥在单位时间内的最大的COD降解量(gCOD/)。
一、实验原理
厌氧生物处理过程中的有机物降解速率或甲烷生成速率可用第五章中提出的相似的Monod公式来描述,即:
(1)
式中:S——基质浓度(gCOD或BOD/L);
t ——时间(d);
Umax ——最大比基质降解速度(d-1);
X ——微生物或污泥浓度(gVSS/L);
Ks ——饱和常数。
(2)
式中:VCH4——间歇反应开始后的积累甲烷产量(ml);
Yg ——基质的甲烷转化系数(mlCH4/gCOD);
Vr ——间歇反应器的反应区容积(L)。
由(1)、(2)式得:
(3)
因为厌氧细菌的世代周期一般相对很长,合成量相对较少,在短期内(1~2天内)可以认为厌氧微生物的生物量不会发生变化,即上式中的X可以认为是一个常数;同时,由于在反应初期基质浓度很高,即可以认为S>>Ks,此时式(3)就可以简化为:
(4)
或: (5)
其中的就是上面提到的厌氧污泥的最大比产甲烷速率。从式(5)可以知道,我们只要能够通过试验求得某种污泥的产甲烷速率,就可以得到该种污泥的最大比产甲烷速率,即其活性。
从可以进一步推算出衡量厌氧污泥活性的另一个指标——最大比COD去除速率(),一般可以有下面的两种方法:
第一,先求出COD对CH4的转化系数Yg,,即:
(6)
则: (7)
上两式中:——间歇培养结束时的累积甲烷产量(ml);
——培养瓶内初始COD浓度(g/L);
——标志绝对温度(273K);
——测试时室温绝对温度(K)
第二,假定在厌氧条件下,约有15%的有机物会被用于合成菌体细胞,剩下的有机物则被转化为甲烷,又根据1gCOD在厌氧条件下完全分解理论上能产生350mlCH4,由此得出最大比COD去除速率和最大比产甲烷速率之间的关系如下:
(8)
二、测试装置及方法
(一)测试装置
厌氧污泥活性的测试可以采用如下的间歇试验的方法,其装置如下图所示。
史氏发酵管
恒温水浴槽
锥形瓶
厌氧污泥活性测试的间歇试验装置图
如图所示,装有一定量受试厌氧污泥的100ml锥形反应瓶被放置在可以控温的恒温水浴槽内,反应瓶内还装有被调整到一定浓度的受试的有机物溶液或某种有机废水,反应瓶用橡胶塞密封并通过细小的乳胶管与25ml史氏发酵管相连,可以保证反应瓶内所产生的沼气能够以小气泡的形式进入史氏发酵管内,并在通过浓度为2N的NaOH的NaCl饱和溶液的过程中,沼气中的CO2、H2S等酸性气体可以被碱液吸收,而余下的、被计量的气体可认为是完全是甲烷气体。
(二)试验条件
(1)温度:温度对污泥活性有很大的影