1、實驗三 氧轉移系數KLa的測定一、實驗目的1、掌握曝氣裝置的充氧機理2、學會測定曝氣裝置的氧總轉移數KLa3、掌握影響氧總轉移數KLa的主要因素二、實驗原理曝氣的作用是向液相供給溶解氧。氧由氣相轉入液相的機理常用雙膜理論來解釋。雙膜理論是基于在氣液兩相界面存在著兩層膜（氣膜和液膜）的物理模型。氣膜和液膜對氣體分子的轉移產生阻力。氧在膜內總是以分子擴散方式轉移的，其速度總是慢于在混合液內發生的對流擴散方式的轉移。所以只要液體內氧未飽和，則氧分子總會從氣相轉移到液相的。單位體積內氧轉速度率為： （公式1）dc/dt單位體積內氧轉速率（公斤/米3·時）KLa液相中以濃度差為動力的總轉移系數

2、（時-1）Cs液相氧的飽和濃度（公斤/米3）C液相內氧的實際濃度（公斤/米3）對公式1進行積分得C1、C2為在t1、t2時所測得的溶解氧濃度（公斤/米3）本實驗既是對清水進行曝氣充氧，從而得到KLa和Cs。清水（在現場用自來水或曝氣池出流的清液）一般含有溶解氧，通過加入無水亞硫酸鈉（或氮氣）在氯化鈷的催化作用下，能夠把水體中的溶解氧消耗掉，使水中溶解氧降到零，其反應式為：通過使用空氣壓縮機或充氧泵把空氣中的氧氣打入水體，使水體系的溶解氧逐漸提高，直至溶解氧升高到接近飽和水平。三、實驗設備和試劑1、氧傳遞系數KLa測定實驗裝置1套；2、空氣壓縮機或充氧泵1臺；3、秒表1只；4、1升量筒、長玻棒、

3、虹吸管、洗耳球各1只；5、無水亞硫酸鈉1瓶；6、氯化鈷1瓶；7、溶解氧測定裝置（DO測定儀）1臺或碘量法測定溶解氧裝置一套（含相關試劑）；8、臺式天平（0.1g）1個。9、脫氧水的配制：于1000ml自來水中加入0.8ml10%Na2SO3配制而成。四、實驗步驟1、測定在非穩態條件下氧的轉移系數（1）于混合反應器中注入脫氧水1000ml。（2）將轉速控制器旋扭調到5檔。（3）調氣體流量計，通入氣體流量1.0L/min。（4）調整隨時間而變化的溶解氧濃度。于0、1、5、15min 時各取樣100mL。每取樣一次后需將水排空，重新注入脫氧水。（5）測量并記錄水溫以及水樣的DO。2、測定攪拌對總轉移

4、系數KLa的影響。（1）于混合反應器中重新注入脫氧水1000ml。一定要保證水溫、水量與實驗步驟1相同。（2）調氣體流量計，通入氣體流量1.0L/min。（3）將轉速控制器旋扭分別調整到3、6、9檔。（4）反應時間為5min ，取水樣，測DO值。3、測定氣體流量對總轉移系數KLa的影響。（1）于混合反應器中重新注入脫氧水1000ml。一定要保證水溫、水量與實驗步驟1相同。（2）將轉速控制器旋扭調整到5檔。（3）調氣體流量計，通入氣體流量分別為0.1、0.5、1.5L/min。（4）反應時間為2min，取水樣，測DO值。圖1 充氧（曝氣）實驗裝置圖五、實驗記錄（見附表）實驗時間： ，水溫： ，水

5、樣體積： m3Cs= mg/L ，無水亞硫酸鈉用量： g，氯化鈷用量： g。表1 實驗記錄表實驗項 目Cs(mg/L)Cs-Ct(mg/L)lg(Cs-Ct)KLa測定在非穩態條件下氧的轉移系數時間(t/min)01515測定攪拌對總轉移系數KLa的影響轉速檔位369測定氣體流量對總轉移系數KLa的影響空氣流量（L/min）0.10.51.5六、數據處理1、以充氧時間t為橫坐標，水中溶解氧濃度變化為縱坐標作圖繪制充氧曲線，任取兩點；點坐標為（t1，C1）,B點坐標為（t2，C2），計算KLa。式中Cs為水溫t攝氏度時飽和溶解氧的理論值，查表可得。2、以充氧時間為橫坐標，為縱坐標作圖，從其直線的

6、斜率上求出KLa。七、注意事項1、認真調試儀器設備，特別是溶解氧測定儀，要定時更換探頭內溶解液，使用前標定零點及滿度。2、嚴格控制各項基本實驗條件，如水溫、攪拌強度等，尤其是對比實驗更應嚴格控制。3、所加試劑應溶解后，再均勻加入曝氣筒內。八、思考題1、氧總轉移系數KLa的意義是什么?怎樣計算?2、曝氣設備充氧性能指標為何均是清水?3、鼓風曝氣設備與機械曝氣設備充氧性能指標有何不同?實驗四 污泥沉降比（SV）和污泥體積指數（SVI）的測定一、實驗目的1、掌握表征活性污泥沉淀性能的指標沉降比和污泥體積指數的測定和計算方法。2、明確沉降比、污泥體積指數和污泥濃度三者之間的關系，以及它們對活性污泥法處

7、理系統的設計和運行控制的重要意義。3、加深對活性污泥的絮凝及沉淀特點和規律的認識。二、實驗原理二次沉淀池是活性污泥系統的重要組成部分。二次沉淀池的運行狀態，直接影響處理系統的出水質量和回流污泥的濃度。實踐表明出水的BOD中相當一部分是由于出水中懸浮物引起的，在二次沉淀池構造合理的條件下，影響二次沉淀池沉淀效果的主要因素是混合液(活性污泥)的沉降情況。活性污泥的沉降性能用污泥沉降比和污泥指數來表示。污泥沉降比(SludgeVolume，SV)為曝氣池出水的混合液在100mL的量筒中靜置沉淀30min后，沉淀后的污泥體積和混合液的體積(100mL)之比值()，如圖6-1所示。污泥體積指數(SVI)

8、，即曝氣池出口處混合液經30min靜沉后，1g干污泥所占的容積(以mL計)。即污泥沉降比是評價活性污泥的重要指標之一，在一定程度上反映了活性污泥的沉降性能，而且測定方法簡單、快速、直觀。當污泥濃度變化不大時，用污泥沉降比可快速反映出活性污泥的沉降性能以及污泥膨脹等異常情況。當處理系統水質、水量發生變化或受到有毒物質的沖擊影響或環境因素發生變化時，曝氣池中的混合液濃度或污泥指數都可能發生較大的變化，單純地用污泥沉降比作為沉降性能的評價指標則很不充分，因為污泥沉降比中并不包括污泥濃度的因素。這時，常采用污泥體積指數(SVl)來判定系統的運行情況。簡單地說，污泥體積指數是經30min沉淀后的污泥密度

9、的倒數，因此它能客觀地評價活性污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及時地反映出是否有污泥膨脹的傾向或已經發生污泥膨脹。SVI越低，沉降性能越好。對城市污水，一般認為 SVI<100 污泥沉降性能好 100<SVI<200 污泥沉降性能一般 200<SVI<300 污泥沉降性能較差 SVI>300 污泥膨脹 正常情況下，城市污水SVI值在100150之間。此外，SVI大小還與水質有關，當工業廢水中溶解性有機物含量高時，正常的SVI值偏高；而當無機物含量高時，正常的SVI值可能偏低。影響SVI值的因素還有溫度、污泥負荷等。從微生物組成方面看，活性污泥中固著型纖毛類原

10、生動物(如鐘蟲、蓋纖蟲等)和菌膠團細菌占優勢時，吸附氧化能力較強，出水有機物濃度較低，污泥比較容易凝聚，相應的SVI值也較低。三、實驗設備及試劑（1）SV測定裝置如圖6-1所示。（2）活性污泥法處理系統。（3）虹吸管1根。（吸取污泥用）（4）吸球1只。（吸取污泥用）（5）100mL量筒2支。（6）真空過濾裝置1套（含布氏漏斗、抽濾裝置）。（7）烘箱1臺。（8）分析天平1臺。（9）稱量瓶。（10）定量濾紙數張（濾紙應剪成圓形，大小與布氏漏斗一致，并烘干至恒重）。（11）定時器(秒表)1個。（12）玻璃棒2根。（13）500mL燒杯2個。圖6-1 SV及SVI測定裝置四、 實驗步驟 （1）將虹吸管

11、吸入口放入曝氣池的出口處，用吸球將曝氣池的混合液吸出，并形成虹吸。（2）通過虹吸管將混合液置于l00mL量筒中，至l00mL刻度處。并從此時開始計算沉淀時間。（3）將裝有污泥的100mL量筒靜置，觀察活性污泥絮凝和沉淀的過程和特點，在第30min時記錄污泥界面以下的污泥容積。（4）將經30min沉淀的污泥和上清液一同倒入過濾器（抽濾裝置）中，測定其污泥干重。（5）計算測定的污泥濃度。五、 實驗數據及結果分析（1） 根據測定污泥沉降比(SV)和污泥濃度(MLSS)，計算污泥指數(SVI)。表6-1 活性污泥性能測定表項目W1(mg)W2(mg)W2-W1(mg)SV(%)MLSS(mg/L)SVI(mL/g)數值（2）通過所得到的污泥沉降比和污泥指數，評價該活性污泥法處理系統中活性污泥的沉降性能，是否有污泥膨脹的傾向或已經發生膨脹，并分析其原因。6. 思考題1. 污泥沉降比和污泥體積指數二者有什么區別和聯系?2. 活性污泥的絮凝沉淀有什么特點和規律?附：污泥干重的測