一种测定活性污泥稳定率的方法与流程

本发明涉及一种测定活性污泥稳定率的方法，属于活性污泥参数的测定方法领域。

背景技术：

近年来，随着乡镇企业的飞速发展和农村城镇建设的进一步加快，各种生活污水、工业废水的排放日渐增加，活性污泥法已经广泛应用到污水处理领域，从而对微生物的研究也越来越受到环境学家的重视。w是一个很重要的函数，它代表溶胶体系稳定性能，被引用到微生物领域，用来表征着微生物体系的稳定性能，是与电解质浓度和性质有关的絮凝现象，它由两种不同类型的絮凝常数之比得到，即kr称为smoluchowski快速絮凝常数，它由细菌的布朗运动以及分散介质的扩散作用所引起它的数值由boltzman常数(k)，体系的温度(t)，分散介质的粘度(η)来决定；ks称为缓慢絮凝常数，是与电解质浓度和性质有关的絮凝现象，其值受dlvo理论中斥力位能所决定，shawdj于1994年在《colloidandsurfacechemistry》一书中阐述过关于稳定率的测定。中国科学技术大学的刘晓猛在他的博士毕业论文中引用了这种方法，即通过实验所得的纯种微生物2h浊度动力学曲线初始阶段的斜率即为ks的值，刘晓猛博士在研究微生物聚集及作用机理时用到了扩展dlvo理论，并测定了微生物系统的稳定率随培养时间的变化，再用扩展dlvo理论进行理论分析，理论分析结果与实验现象相吻合，从而验证了用扩展dlvo理论进行微生物絮凝性能的研究的合理性。还有些人通过用超显微镜方法、通过计数器或摄影的结果，进行测定离子数目的实验。如果溶胶是快速聚沉，速度常数k不随溶胶中电解质浓度c而改变，所以w＝1，如果是缓慢聚沉，粒子间存在着相互排斥的位能vr，所以聚沉常数k与电解质浓度c有关。不同浓度的电解质就有不同的速度常数，根据w的定义就可得到不同浓度的w，活性污泥溶液可以近似看作胶体溶液，大量的实例表明用胶体的测定方法来测定活性污泥溶液是合理的。利用活性污泥悬浮液的电性质及dlvo理论，作某些近似处理后，即得：lgw＝-k1lgc+k2，c为电解质浓度。根据此公式可以得出结论：若不外加电解质溶液，活性污泥胶体溶液的稳定率是恒定的，根据积分后的方程即与时间t呈直线关系，其斜率即为缓慢絮凝常数ks，在测待测活性污泥样品吸光度时，应每隔30s读一个吸光度值，连续读五分钟即得到十组c值，分别记为c1、c2…c10加上原始污泥浓度c0，共11组数值，通过作图便可得到与t的直线斜率。在活性污泥胶体溶液中加一定浓度梯度的nacl溶液再用上述方法得到相对应的w，将电解质浓度c与稳定率w分别取对数，并用lgw与lgc作图，其斜率便是k1，用这种方法便可验证理论推导公式1gw＝-k1lgc+k2的正确性。经过大量试验验证1gw与lgc满足线性关系，这也说明了对快速聚沉和缓慢聚沉的机理设想是可信的。缓慢聚沉均在lgw＜4，即w＜10^-4的情况下进行的，通过计算对于一般典型溶胶vr≈15kt，即势垒为15kt，因此要得到一个沉淀性能比较好的活性污泥系统，应控制培养条件，使得菌体之间的势垒小于15kt，使其无法抵消粒子的热运动碰撞。此外还需要说明的是大小不同的菌体直线k1并不相同，因为在聚沉过程中菌体颗粒不可能以相同的方式聚集、沉淀。而且菌体颗粒分布也十分复杂，存在着不同大小的聚集体，与理想模型总是存在着某些差异。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种测定活性污泥稳定率的方法，该方法能够精确测量出活性污泥的稳定率，达到实验精度要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种测定活性污泥稳定率的方法，基于双分子反应速度方程式积分后得到的方程其中，k为反应速率常数；通过实验绘制出吸光度a与活性污泥浓度c的标准曲线，将待测活性污泥溶液每沉淀30s读一个吸光光度数值且连续读5min，并计算出吸光光度数所对应的活性污泥浓度c，得到1/c；在活性污泥胶体溶液内的电解质浓度恒定情况下，根据积分后的方程可以推出1/c与时间t呈直线关系，该直线斜率为缓慢絮凝常数ks；最后通过求得活性污泥系统的稳定率w。

上述测定活性污泥稳定率的方法，具体包括如下步骤：

步骤1，绘制活性污泥浓度c-吸光度a的标准曲线：

a.将滤纸烘干后称重，记为m1；

b.取100ml活性污泥，静置30min后；

c.将静置后的活性污泥用滤纸过滤，烘干后称重，记为m2；

d.该活性污泥的浓度为10×(m2-m1)；

e.将已知浓度的活性污泥分成六组进行平行试验，选择三组活性污泥进行稀释处理，稀释后的浓度分别为原始浓度的3/4倍、1/2倍和1/4倍，选择两组活性污泥进行浓缩处理，浓缩后的浓度为原始浓度的3/2倍和2倍，剩下的一组活性污泥不处理；在绘制吸光度a活性污泥浓度c标准曲线时六组标准溶液的污泥浓度分别为原始污泥浓度的3/4倍、1/2倍、1/4倍、1倍、3/2倍和2倍，这样的浓度设置使曲线覆盖范围广，保证待测污泥浓度落在标准曲线上；

f.将步骤e处理后的六组活性污泥分别进行离心、清洗处理，然后被重新悬浮在去离子水中，充分摇匀后在紫外分光光度计下650nm处测吸光度，得到六组不同浓度下活性污泥于650nm处的吸光度；在650nm处测吸光度时，读数需及时、迅速，若数据上下波动应多读几组数据取平均，若数据一直减小应取最大值，将六组标准溶液的吸光度测完后绘制活性污泥浓度c-吸光度a的标准曲线；

g.绘制活性污泥浓度c吸光度a的标准曲线；

步骤2，将待测活性污泥样品取出，置于6500rpm下离心并清洗后，被重新悬浮在去离子水中；

步骤3，步骤2中悬浮后的活性污泥悬浊液在650nm处读吸光度记为a0，每沉淀30s后再读一个值记为ai，连续读五分钟，直到记录到a10，通过步骤1绘制的活性污泥浓度c-吸光度a的标准曲线算出与a0、a1。。。a10相对应的c0、c1。。。c10的值；

步骤4，将c0、c1。。。c10取倒数并与时间t绘制1/c-t的线性关系，所得直线斜率为缓慢絮凝常数k^s；

步骤5，利用公式计算出活性污泥稳定率w。

其中，步骤5中，其中，k为玻尔兹曼常数，t为体系温度，η为分散介质的粘度。

其中，步骤1a步骤中，将滤纸置于烘箱中于105℃下烘2h。

其中，步骤1c步骤中，将过滤后的活性污泥于105℃下烘干8h。

其中，步骤1e步骤中，将活性污泥进行稀释处理具体是用容量瓶定容的方法进行稀释，将活性污泥进行浓缩处理具体是用容量瓶定容的方法进行浓缩。

其中，步骤1f步骤中，将六组活性污泥分别置于6500rpm下进行离心处理，离心处理后再用去离子水清洗。

与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果为：

本发明对活性污泥稳定率的测定方法克服了现有方法中存在的测量步骤繁琐、测量结果偏差大、对测量仪器要求高的缺点，本发明测定方法具有操作步骤简单、测量时间短、测量精度高的优点，所测得的实验结果能够达到精度要求。

附图说明

图1为实施例中活性污泥浓度c吸光度a的标准曲线；

图2为实施例中反应器一中活性污泥的1/c-t的图像；

图3为实施例中反应器二中活性污泥的1/c-t的图像；

图4为实施例中反应器三中活性污泥的1/c-t的图像；

图5为实施例中反应器四中活性污泥的1/c-t的图像；

图6为实施例中反应器五中活性污泥的1/c-t的图像。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。

大量实验研究已经验证水动力条件会影响到活性污泥的各项生理特性，其中就包括活性污泥的稳定率，在合理的水动力梯度下，活性污泥的稳定率会先降低后升高。

本实施例分为五个sbr反应器，五个sbr反应器的曝气量分别控制在40l/h、80l/h、100l/h、120l/h和140l/h，除曝气量不同外，其他条件均保持一致，通过曝气量的大小控制测量系统的水动力条件；五个sbr反应器的污泥浓度控制在3000mg/l，每天定期排泥，待反应器里的活性污泥生长稳定以后，取样测定各反应器的活性污泥的稳定率，具体操作如下：步骤1，绘制活性污泥浓度c吸光度a的标准曲线，如图1所示；每个反应器各取100ml活性污泥混合液，取10ml的容量瓶7个，分别编号，①号容量瓶加入2.5ml活性污泥混合液；②号容量瓶加入5ml活性污泥混合液；③号容量瓶加入7.5ml活性污泥混合液；④号容量瓶中加入10ml活性污泥混合液；之后取15ml活性污泥混合液于6500rpm下离心后将上清液倒掉，并将活性污泥移入⑤号容量瓶中；取20ml活性污泥混合液于6500rpm下离心后将上清液倒掉，并将污泥移入⑥号容量瓶中，加纯水至刻度线并充分混匀；六个容量瓶的污泥浓度分别为750mg/l，1500mg/l，2250mg/l，3000mg/l，4500mg/l，6000mg/l；用纯水做参照，在测定吸光光度前一定要摇匀容量瓶中的活性污泥混合液，分别测定五个反应器所做样品的吸光光度，每个反应器六个标准样品中混合液的紫外吸光光度分别约为0.284、0.554、0.86、1.14、1.71、2.23；步骤2，将五个反应器中的待测污泥样品取出，待测污泥样品应取曝气末的sbr反应器中混合污泥胶体溶液，每个反应器取三组待测样品，每组待测样品10ml，首先在6500rpm下离心10min，用去离子水洗涤两遍，然后被重新悬浮在去离子水中；悬浮后的活性污泥悬浊液在650nm处立刻读吸光度，之后每隔30s读一次吸光度，连续读5min，各反应器对应数据如下表1～表5所示：

表1

通过图2得到：ks＝6.74；w＝1.04×10^-11。

表2

通过图3得到：ks＝11.41；w＝6.13×10^-12。

表3

通过图4得到：ks＝22.13；w＝3.16×10^-12。

表4

通过图5得到：ks＝12.58；w＝5.56×10^-12。

表5

通过图6得到：ks＝10.35；w＝6.76×10^-12。

通过图2～图6可知，测得的活性污泥稳定率是先降低后增加的，与实验预期结果相符合，说明本方法用于测定活性污泥系统稳定率是合理的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。