本發(fā)明涉及一種測(cè)定活性污泥穩(wěn)定率的方法，屬于活性污泥參數(shù)的測(cè)定方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的飛速發(fā)展和農(nóng)村城鎮(zhèn)建設(shè)的進(jìn)一步加快，各種生活污水、工業(yè)廢水的排放日漸增加，活性污泥法已經(jīng)廣泛應(yīng)用到污水處理領(lǐng)域，從而對(duì)微生物的研究也越來(lái)越受到環(huán)境學(xué)家的重視。w是一個(gè)很重要的函數(shù)，它代表溶膠體系穩(wěn)定性能，被引用到微生物領(lǐng)域，用來(lái)表征著微生物體系的穩(wěn)定性能，是與電解質(zhì)濃度和性質(zhì)有關(guān)的絮凝現(xiàn)象，它由兩種不同類(lèi)型的絮凝常數(shù)之比得到，即kr稱(chēng)為smoluchowski快速絮凝常數(shù)，它由細(xì)菌的布朗運(yùn)動(dòng)以及分散介質(zhì)的擴(kuò)散作用所引起它的數(shù)值由boltzman常數(shù)(k)，體系的溫度(t)，分散介質(zhì)的粘度(η)來(lái)決定；ks稱(chēng)為緩慢絮凝常數(shù)，是與電解質(zhì)濃度和性質(zhì)有關(guān)的絮凝現(xiàn)象，其值受dlvo理論中斥力位能所決定，shawdj于1994年在《colloidandsurfacechemistry》一書(shū)中闡述過(guò)關(guān)于穩(wěn)定率的測(cè)定。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的劉曉猛在他的博士畢業(yè)論文中引用了這種方法，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得的純種微生物2h濁度動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)初始階段的斜率即為ks的值，劉曉猛博士在研究微生物聚集及作用機(jī)理時(shí)用到了擴(kuò)展dlvo理論，并測(cè)定了微生物系統(tǒng)的穩(wěn)定率隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，再用擴(kuò)展dlvo理論進(jìn)行理論分析，理論分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相吻合，從而驗(yàn)證了用擴(kuò)展dlvo理論進(jìn)行微生物絮凝性能的研究的合理性。還有些人通過(guò)用超顯微鏡方法、通過(guò)計(jì)數(shù)器或攝影的結(jié)果，進(jìn)行測(cè)定離子數(shù)目的實(shí)驗(yàn)。如果溶膠是快速聚沉，速度常數(shù)k不隨溶膠中電解質(zhì)濃度c而改變，所以w＝1，如果是緩慢聚沉，粒子間存在著相互排斥的位能vr，所以聚沉常數(shù)k與電解質(zhì)濃度c有關(guān)。不同濃度的電解質(zhì)就有不同的速度常數(shù)，根據(jù)w的定義就可得到不同濃度的w，活性污泥溶液可以近似看作膠體溶液，大量的實(shí)例表明用膠體的測(cè)定方法來(lái)測(cè)定活性污泥溶液是合理的。利用活性污泥懸浮液的電性質(zhì)及dlvo理論，作某些近似處理后，即得：lgw＝-k1lgc+k2，c為電解質(zhì)濃度。根據(jù)此公式可以得出結(jié)論：若不外加電解質(zhì)溶液，活性污泥膠體溶液的穩(wěn)定率是恒定的，根據(jù)積分后的方程即與時(shí)間t呈直線(xiàn)關(guān)系，其斜率即為緩慢絮凝常數(shù)ks，在測(cè)待測(cè)活性污泥樣品吸光度時(shí)，應(yīng)每隔30s讀一個(gè)吸光度值，連續(xù)讀五分鐘即得到十組c值，分別記為c1、c2…c10加上原始污泥濃度c0，共11組數(shù)值，通過(guò)作圖便可得到與t的直線(xiàn)斜率。在活性污泥膠體溶液中加一定濃度梯度的nacl溶液再用上述方法得到相對(duì)應(yīng)的w，將電解質(zhì)濃度c與穩(wěn)定率w分別取對(duì)數(shù)，并用lgw與lgc作圖，其斜率便是k1，用這種方法便可驗(yàn)證理論推導(dǎo)公式1gw＝-k1lgc+k2的正確性。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證1gw與lgc滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系，這也說(shuō)明了對(duì)快速聚沉和緩慢聚沉的機(jī)理設(shè)想是可信的。緩慢聚沉均在lgw＜4，即w＜10^-4的情況下進(jìn)行的，通過(guò)計(jì)算對(duì)于一般典型溶膠vr≈15kt，即勢(shì)壘為15kt，因此要得到一個(gè)沉淀性能比較好的活性污泥系統(tǒng)，應(yīng)控制培養(yǎng)條件，使得菌體之間的勢(shì)壘小于15kt，使其無(wú)法抵消粒子的熱運(yùn)動(dòng)碰撞。此外還需要說(shuō)明的是大小不同的菌體直線(xiàn)k1并不相同，因?yàn)樵诰鄢吝^(guò)程中菌體顆粒不可能以相同的方式聚集、沉淀。而且菌體顆粒分布也十分復(fù)雜，存在著不同大小的聚集體，與理想模型總是存在著某些差異。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)定活性污泥穩(wěn)定率的方法，該方法能夠精確測(cè)量出活性污泥的穩(wěn)定率，達(dá)到實(shí)驗(yàn)精度要求。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種測(cè)定活性污泥穩(wěn)定率的方法，基于雙分子反應(yīng)速度方程式積分后得到的方程其中，k為反應(yīng)速率常數(shù)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)繪制出吸光度a與活性污泥濃度c的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，將待測(cè)活性污泥溶液每沉淀30s讀一個(gè)吸光光度數(shù)值且連續(xù)讀5min，并計(jì)算出吸光光度數(shù)所對(duì)應(yīng)的活性污泥濃度c，得到1/c；在活性污泥膠體溶液內(nèi)的電解質(zhì)濃度恒定情況下，根據(jù)積分后的方程可以推出1/c與時(shí)間t呈直線(xiàn)關(guān)系，該直線(xiàn)斜率為緩慢絮凝常數(shù)ks；最后通過(guò)求得活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定率w。

上述測(cè)定活性污泥穩(wěn)定率的方法，具體包括如下步驟：

步驟1，繪制活性污泥濃度c-吸光度a的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)：

a.將濾紙烘干后稱(chēng)重，記為m1；

b.取100ml活性污泥，靜置30min后；

c.將靜置后的活性污泥用濾紙過(guò)濾，烘干后稱(chēng)重，記為m2；

d.該活性污泥的濃度為10×(m2-m1)；

e.將已知濃度的活性污泥分成六組進(jìn)行平行試驗(yàn)，選擇三組活性污泥進(jìn)行稀釋處理，稀釋后的濃度分別為原始濃度的3/4倍、1/2倍和1/4倍，選擇兩組活性污泥進(jìn)行濃縮處理，濃縮后的濃度為原始濃度的3/2倍和2倍，剩下的一組活性污泥不處理；在繪制吸光度a活性污泥濃度c標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)時(shí)六組標(biāo)準(zhǔn)溶液的污泥濃度分別為原始污泥濃度的3/4倍、1/2倍、1/4倍、1倍、3/2倍和2倍，這樣的濃度設(shè)置使曲線(xiàn)覆蓋范圍廣，保證待測(cè)污泥濃度落在標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上；

f.將步驟e處理后的六組活性污泥分別進(jìn)行離心、清洗處理，然后被重新懸浮在去離子水中，充分搖勻后在紫外分光光度計(jì)下650nm處測(cè)吸光度，得到六組不同濃度下活性污泥于650nm處的吸光度；在650nm處測(cè)吸光度時(shí)，讀數(shù)需及時(shí)、迅速，若數(shù)據(jù)上下波動(dòng)應(yīng)多讀幾組數(shù)據(jù)取平均，若數(shù)據(jù)一直減小應(yīng)取最大值，將六組標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度測(cè)完后繪制活性污泥濃度c-吸光度a的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；

g.繪制活性污泥濃度c吸光度a的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；

步驟2，將待測(cè)活性污泥樣品取出，置于6500rpm下離心并清洗后，被重新懸浮在去離子水中；

步驟3，步驟2中懸浮后的活性污泥懸濁液在650nm處讀吸光度記為a0，每沉淀30s后再讀一個(gè)值記為ai，連續(xù)讀五分鐘，直到記錄到a10，通過(guò)步驟1繪制的活性污泥濃度c-吸光度a的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)算出與a0、a1。。。a10相對(duì)應(yīng)的c0、c1。。。c10的值；

步驟4，將c0、c1。。。c10取倒數(shù)并與時(shí)間t繪制1/c-t的線(xiàn)性關(guān)系，所得直線(xiàn)斜率為緩慢絮凝常數(shù)k^s；

步驟5，利用公式計(jì)算出活性污泥穩(wěn)定率w。

其中，步驟5中，其中，k為玻爾茲曼常數(shù)，t為體系溫度，η為分散介質(zhì)的粘度。

其中，步驟1a步驟中，將濾紙置于烘箱中于105℃下烘2h。

其中，步驟1c步驟中，將過(guò)濾后的活性污泥于105℃下烘干8h。

其中，步驟1e步驟中，將活性污泥進(jìn)行稀釋處理具體是用容量瓶定容的方法進(jìn)行稀釋?zhuān)瑢⒒钚晕勰噙M(jìn)行濃縮處理具體是用容量瓶定容的方法進(jìn)行濃縮。

其中，步驟1f步驟中，將六組活性污泥分別置于6500rpm下進(jìn)行離心處理，離心處理后再用去離子水清洗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有的有益效果為：

本發(fā)明對(duì)活性污泥穩(wěn)定率的測(cè)定方法克服了現(xiàn)有方法中存在的測(cè)量步驟繁瑣、測(cè)量結(jié)果偏差大、對(duì)測(cè)量?jī)x器要求高的缺點(diǎn)，本發(fā)明測(cè)定方法具有操作步驟簡(jiǎn)單、測(cè)量時(shí)間短、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠達(dá)到精度要求。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例中活性污泥濃度c吸光度a的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；

圖2為實(shí)施例中反應(yīng)器一中活性污泥的1/c-t的圖像；

圖3為實(shí)施例中反應(yīng)器二中活性污泥的1/c-t的圖像；

圖4為實(shí)施例中反應(yīng)器三中活性污泥的1/c-t的圖像；

圖5為實(shí)施例中反應(yīng)器四中活性污泥的1/c-t的圖像；

圖6為實(shí)施例中反應(yīng)器五中活性污泥的1/c-t的圖像。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于此。

大量實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)驗(yàn)證水動(dòng)力條件會(huì)影響到活性污泥的各項(xiàng)生理特性，其中就包括活性污泥的穩(wěn)定率，在合理的水動(dòng)力梯度下，活性污泥的穩(wěn)定率會(huì)先降低后升高。

本實(shí)施例分為五個(gè)sbr反應(yīng)器，五個(gè)sbr反應(yīng)器的曝氣量分別控制在40l/h、80l/h、100l/h、120l/h和140l/h，除曝氣量不同外，其他條件均保持一致，通過(guò)曝氣量的大小控制測(cè)量系統(tǒng)的水動(dòng)力條件；五個(gè)sbr反應(yīng)器的污泥濃度控制在3000mg/l，每天定期排泥，待反應(yīng)器里的活性污泥生長(zhǎng)穩(wěn)定以后，取樣測(cè)定各反應(yīng)器的活性污泥的穩(wěn)定率，具體操作如下：步驟1，繪制活性污泥濃度c吸光度a的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，如圖1所示；每個(gè)反應(yīng)器各取100ml活性污泥混合液，取10ml的容量瓶7個(gè)，分別編號(hào)，①號(hào)容量瓶加入2.5ml活性污泥混合液；②號(hào)容量瓶加入5ml活性污泥混合液；③號(hào)容量瓶加入7.5ml活性污泥混合液；④號(hào)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下離心后將上清液倒掉，并將活性污泥移入⑤號(hào)容量瓶中；取20ml活性污泥混合液于6500rpm下離心后將上清液倒掉，并將污泥移入⑥號(hào)容量瓶中，加純水至刻度線(xiàn)并充分混勻；六個(gè)容量瓶的污泥濃度分別為750mg/l，1500mg/l，2250mg/l，3000mg/l，4500mg/l，6000mg/l；用純水做參照，在測(cè)定吸光光度前一定要搖勻容量瓶中的活性污泥混合液，分別測(cè)定五個(gè)反應(yīng)器所做樣品的吸光光度，每個(gè)反應(yīng)器六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品中混合液的紫外吸光光度分別約為0.284、0.554、0.86、1.14、1.71、2.23；步驟2，將五個(gè)反應(yīng)器中的待測(cè)污泥樣品取出，待測(cè)污泥樣品應(yīng)取曝氣末的sbr反應(yīng)器中混合污泥膠體溶液，每個(gè)反應(yīng)器取三組待測(cè)樣品，每組待測(cè)樣品10ml，首先在6500rpm下離心10min，用去離子水洗滌兩遍，然后被重新懸浮在去離子水中；懸浮后的活性污泥懸濁液在650nm處立刻讀吸光度，之后每隔30s讀一次吸光度，連續(xù)讀5min，各反應(yīng)器對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如下表1～表5所示：

表1

通過(guò)圖2得到：ks＝6.74；w＝1.04×10^-11。

表2

通過(guò)圖3得到：ks＝11.41；w＝6.13×10^-12。

表3

通過(guò)圖4得到：ks＝22.13；w＝3.16×10^-12。

表4

通過(guò)圖5得到：ks＝12.58；w＝5.56×10^-12。

表5

通過(guò)圖6得到：ks＝10.35；w＝6.76×10^-12。

通過(guò)圖2～圖6可知，測(cè)得的活性污泥穩(wěn)定率是先降低后增加的，與實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果相符合，說(shuō)明本方法用于測(cè)定活性污泥系統(tǒng)穩(wěn)定率是合理的。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。