HJ2021-2012内循环好氧生物流化床污水处理工程技术规范.pdf

'中华人民共和国国家环境保护标准HJ2021-2012内循环好氧生物流化床污水处理工程技术规范Technicalspecificationsofinternalcirculationaerobicbiologicalfluidizedbedforwastewatertreatment本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2012-10-17发布2013-1-1实施环境保护部发布 目次前言....................................................................ii1适用范围..................................................................12规范性引用文件............................................................13术语和定义................................................................24设计水量和设计水质........................................................35总体要求..................................................................56工艺设计..................................................................67检测与过程控制...........................................................178主要辅助工程.............................................................189施工与验收...............................................................1910运行与维护..............................................................22附录A（规范性附录）流化床生物量的测定......................................25附录B（规范性附录）载体生物膜厚度及活性的测定微电极法....................27i 前言为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》，防治水污染，规范内循环好氧生物流化床在污水处理工程中的应用，制定本标准。本标准规定了内循环好氧生物流化床污水处理工程的工艺设计、主要设备、检测和控制、运行管理的技术要求。本标准为首次发布。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：中国环境保护产业协会、清华大学、北京市环境保护科学研究院、江苏一环集团有限公司、浙江双益环保科技发展有限公司。本标准环境保护部2012年10月17日批准。本标准自2013年1月1日起实施。本标准由环境保护部解释。ii 内循环好氧生物流化床污水处理工程技术规范1适用范围本标准规定了内循环好氧生物流化床污水处理工程的工艺设计、主要设备、检测和控制、运行管理的技术要求。本标准适用于采用内循环好氧生物流化床工艺的城镇污水或工业废水处理工程，可作为环境影响评价、设计、施工、环境保护验收及建成后运行与管理的技术依据。2规范性引用文件本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是未注明日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。GB3096城市区域环境噪声标准GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB12523建筑施工场界环境噪声排放标准GB12801生产过程安全卫生要求总则GB18597危险废物贮存污染控制标准GB18599一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准GB18918城镇污水处理厂污染物排放标准GB50014室外排水设计规范GB50015建筑给水排水设计规范GB50016建筑设计防火规范GB50040动力机器基础设计规范GB5005310kV及以下变电所设计规范GB50187工业企业总平面设计规范GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范GB50222建筑内部装修设计防火规范GB50231机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50235工业金属管道工程施工及验收规范GB50268给水排水管道工程施工及验收规范GB5226.1机械安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T3797电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备1 GBJ87工业企业噪声控制设计规范GBJ141给水排水构筑物施工及验收规范GBZ1工业企业设计卫生标准GBZ2工作场所有害因素职业接触限值CJJ60城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程HG20520玻璃钢/聚氯乙烯（FRP/PVC）复合管道设计规定HJ2007-2010污水气浮处理工程技术规范HJ/T91地表水和污水监测技术规范HJ/T251环境保护产品技术要求罗茨鼓风机HJ/T252环境保护产品技术要求中、微孔曝气器HJ/T278环境保护产品技术要求单级高速曝气离心鼓风机HJ/T283环境保护产品技术要求厢式过滤机和板框过滤机HJ/T335环境保护产品技术要求污泥浓缩带式脱水一体机《建设项目竣工环境保护验收管理办法》（国家环境保护总局令第13号）《建设工程质量管理条例》（中华人民共和国国务院令第279号）《建设项目（工程）竣工验收办法》（计建设[1990]1215号）3术语和定义GB50014界定的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1内循环好氧生物流化床internalcirculationaerobicbiologicalfluidizedbed指用陶粒、橡胶和塑料类载体等作为微生物载体，通入一定流速的空气或纯氧，使污水、压缩空气和微生物载体在升流区向上流动、降流区向下流动，形成水力循环，并利用载体表面上不断生长的生物膜吸附、氧化并分解污水中的有机物及营养物质，从而去除污水中污染物的工艺。以下简称流化床。3.2微生物载体microbialcarrier指为微生物提供稳定附着生长固定界面的材料，具有在冲击负荷下保护微生物和保持生物量的功能。以下简称载体。3.3载体分离器carrierseparator指将悬浮流化状态的载体限制在反应区，防止载体和附着在载体上的微生物进入固液分离区的2 装置。3.4预处理pretreatment指改善流化床进水物理指标的工艺，如格栅、沉砂池、初沉池等。3.5前处理preprocessing指改善流化床进水生化指标的工艺，如缺氧池、厌氧池等。4设计水量和设计水质4.1设计水量4.1.1城镇污水设计流量4.1.1.1城镇旱流污水设计流量应按下式计算：Q=Q+Q…………………………（1）drdm式中：Qdr3——旱流污水设计流量，m/d；Qd3——设计综合生活污水量，m/d；Qm3——设计工业废水量，m/d。4.1.1.2城镇合流污水设计流量应按下式计算：QQQQQQ=++=+….………………………………（2）dmsdrs式中：3Q——污水设计流量（合流制），m/d；Qd3——设计综合生活污水量，m/d；Qm3——设计工业废水量，m/d；3Q——设计雨水量，m/d；sQdr3——旱流污水设计流量，m/d。4.1.1.3设计综合生活污水量为服务人口和相对应的综合生活污水定额之积，综合生活污水定额应根据当地的用水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。可按当地相关用水定额的80％～90％设计。4.1.1.4综合生活污水量总变化系数应根据当地综合生活污水实际变化量的测定资料确3 定，没有测定资料时，可按GB50014中的相关规定取值。如表1。表1综合生活污水量总变化系数平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.34.1.1.5排入市政管网的工业废水设计流量应根据城镇市政排水系统覆盖范围内工业污染源废水排放统计调查资料确定。4.1.1.6设计雨水量参照GB50014的相关规定确定。4.1.1.7在地下水位较高的地区，应考虑渗入地下水量，渗入地下水量宜根据实际测定资料确定。4.1.2工业废水设计流量4.1.2.1工业废水设计流量应按工厂或工业园区总排放口实际测定的废水流量设计。测试方法应符合HJ/T91的规定。4.1.2.2工业废水流量变化应根据工艺特点进行实测。4.1.2.3不能取得实际测定数据时可参照国家现行工业用水量的有关规定折算确定。或根据同行业同规模同工艺现有工厂排水数据类比确定。4.1.2.4考虑工业废水与生活污水合并处理时，工厂内或工业园区内的生活污水量、沐浴污水量的确定，应符合GB50015的有关规定。4.1.2.5工业园区集中式污水处理厂设计流量的确定可参照城镇污水设计流量的确定方法。4.1.3单元构筑物的设计流量4.1.3.1提升泵站、格栅井、沉砂池宜按合流污水设计流量计算。4.1.3.2初沉池宜按旱流污水流量设计，并用合流污水设计流量校核。对于生活污水处理系统初沉池校核的沉淀时间不宜小于60min；对合流制污水处理系统，应按降雨时的设计流量核算，沉淀时间不宜小于30min。对于工业废水处理系统初沉池的沉淀时间需根据沉淀试验确定。4.1.3.3流化床应按旱流污水量计算。4.1.3.4流化床前、后的水泵、管道等输水设施应按最高日最高时污水流量设计。4.2设计水质4 4.2.1城镇污水的设计水质应根据实际测定的调查资料确定，其测定方法和数据处理方法应符合HJ/T91的规定。无调查资料时，可按下列标准折算确定：1）生活污水的五日生化需氧量按每人每天25g～50g计算；2）生活污水的悬浮固体量按每人每天40g～65g计算；3）生活污水的总氮量按每人每天5g～11g计算；4）生活污水的总磷量按每人每天0.7g～1.4g计算。4.2.2工业废水的设计水质，应根据工业废水的实际测定数据确定，其测定方法和数据处理方法应符合HJ/T91的规定。无实际测定数据时，可参照同一行业类似工厂的排放资料类比确定。4.2.3流化床的进水应符合下列条件：1）水温宜为10℃～37℃、pH宜为6.0～9.0、BOD5/CODCr值宜大于0.3、营养组合比（BOD5：氮：磷）宜为100：5：1、进水CODCr浓度宜低于1000mg/L；2）有去除氨氮要求时，进水总碱度（以CaCO3计）/氨氮值宜≥7.14，不满足时应补充碱度；3）有脱除总氮要求时，反硝化要求进水的碳源BOD5/总氮值宜≥4.0，总碱度（以CaCO3计）/氨氮值宜≥3.6，不满足时应补充碳源或碱度；4）有除磷要求时，污水中的五日生化需氧量（BOD5）/总磷的比值宜大于17：1；5）要求同时除磷、脱氮时，宜同时满足3）和4）的要求。4.3污染物去除率流化床污水处理工艺的污染物去除率可按照表2计算。表2流化床污水处理工艺的污染物去除率污染物去除率（%）污水主体工艺悬浮物五日生化需氧量化学耗氧量氨氮总氮总磷类别（SS）（BOD+5）（CODcr）（NH4-N）（TN）（TP）40～6040～50城镇（不加除磷剂）初次沉淀+流化床70～9080～9580～9080～90（有缺污水80～90氧区）（加除磷剂）工业预/前处理+流化床70～9080～9060～80———废水注：应根据出水水质要求，决定是否在流化床后设置过滤池等后续处理构筑物。5总体要求35.1流化床宜用于小型城镇污水和工业废水处理工程，其污水处理量宜小于10000m/d。5.2采用流化床工艺的污水处理厂（站）应遵守以下规定：1）污水处理厂厂址选择和总体布置应符合GB50014的相关规定。总图设计应符合GB50187的规定。2）污水处理厂（站）的防洪标准不应低于城镇防洪标准，且具有良好的排水条件。5 3）污水处理厂（站）建筑物的防火设计应符合GB50016和GB50222的规定。4）污水处理厂（站）堆放污泥、药品的贮存场应符合GB18599和GB18597的规定。5）污水处理厂（站）建设、运行过程中产生的废水、废气、废渣及其它污染物的治理与排放，应贯彻执行国家现行的环境保护法规和标准的有关规定，防止二次污染。6）污水处理厂（站）的设计、建设应采取有效的隔声、消声、绿化等降低噪声的措施。噪声和振动控制的设计应符合GBJ87和GB50040的规定；机房内、外的噪声应分别符合GBZ2和GB3096的规定；厂界环境噪声排放应符合GB12348的规定。7）污水处理厂（站）的设计、建设和运行过程中应重视职业卫生和劳动安全，严格执行GBZ1、GBZ2和GB12801的规定。在污水处理厂（站）建成运行的同时，安全和卫生设施应同时建成运行，并制定相应的操作规程。5.3污水处理厂（站）应按照GB18918的相关规定安装在线监测系统，其他污水处理工程应按照国家或当地的环境保护管理要求安装在线监测系统。6工艺设计6.1一般规定6.1.1流化床出水直接排放时，应符合国家或地方排放标准要求；排入下一级处理单元时，应符合下一级处理单元的进水要求。6.1.2根据脱氮除磷要求，宜在流化床内设置缺氧区、化学除磷区或是在工艺中单独设置缺氧池和除磷设施。336.1.4单台流化床的最大污水处理能力为2500m/d，当处理水量大于2500m/d时，宜采用多台流化床联合运行的方式，但最多不宜超过4台，多台布置时宜设置配水设施。6.1.5当进水水质不符合4.2.3规定的条件时，应根据进水水质采取适当的前处理和预处理工艺。6.1.6酸碱药剂、碳源药剂和除磷药剂储存罐容量应按理论加药量的4d～7d的投加量设计，加药系统不宜少于2个，宜采用计量泵投加。6.2工艺流程6.2.1用于城镇污水处理时，宜采用图1所示的工艺流程。6 鼓风机房消毒设施前处理碳源上清液回流除磷除磷设施空气药剂药剂缺氧池集水井流化床气浮池接触消毒池出水回流污泥贮泥池预处理进水机械格栅沉砂池初沉池污泥脱水机杂质外运砂水分离器初沉污泥污泥堆棚干砂外运泥饼外运图1城镇污水处理工艺流程图6.2.2用于工业废水处理时，宜采用图2所示的工艺流程。鼓风机房消毒设施前处理上清液回流除磷设施碳源除磷空气药剂药剂缺氧池集水井流化床气浮池接触消毒池出水回流污泥贮泥池预处理化学药剂进水调节池物化处理池沉淀池污泥脱水机储泥池污泥堆棚泥饼外运图2工业废水处理工艺流程图6.2.3生活污水与工业废水混合处理时，如BOD5/CODCr>0.3，宜采用图1所示的工艺流程，如BOD5/CODCr<0.3，宜采用图2所示的工艺流程。6.3预处理和前处理6.3.1进水系统前应设置格栅。进水泵房及格栅设计应符合GB50014的相关规定。6.3.2流化床工艺应在格栅后设置沉砂池，沉砂池的设计应符合GB50014的相关规定。6.3.3当进水悬浮物（SS）高于200mg/L时，宜在流化床前设置初沉池，参见图1，初沉池的设计应符合GB50014的相关规定。6.3.4当水质或水量的日变化最大值为最小值的两倍或两倍以上时，应设置调节池，参见图2。调节池的设计应满足以下要求：a）调节池容量应根据废水流量变化曲线确定；没有流量变化曲线时，调节池的容量应满足生7 产排水周期中水质水量均化的要求，停留时间宜为6h～12h；b）调节池内宜设置搅拌装置，宜采用搅拌机或曝气搅拌方式；c）调节池出水端应设置去除浮渣装置，池底宜设置除砂和排泥装置。6.3.5pH调节应符合下列规定：a）当进水pH<6.0或pH>9.0时，应及时补充适量酸碱药剂；b）药剂种类、剂量和投加点宜通过现场试验确定；c）酸碱药剂可采用稀盐酸、稀硫酸、石灰或碳酸钠等；d）接触酸碱腐蚀性物质的设备和管道应采取防腐蚀措施。6.3.6碳源调节应符合下列规定：a）当进水碳源BOD5/总氮值<4.0时，应及时补充适量碳源；b）药剂种类、剂量和投加点宜通过现场试验确定；c）碳源药剂可采用甲醇、乙酸或食物酿造厂等排放的高浓度有机废水；d）存储和使用甲醇作为碳源时，应做相应的防毒保护；e）接触乙酸腐蚀性物质的设备和管道应采取防腐蚀措施；f）碳源投加量宜按下式计算：BOD=2.86(×−×NN)Q510…………………………（3）式中：BOD5——投加的碳源对应的BOD5量，mg/L；N1——氨氮达标情况下，未补充碳源时，处理出水的总氮浓度，mg/L；N0——标准要求的出水总氮浓度，mg/L；3Q——污水设计流量，m/d。6.4流化床设计6.4.1流化床结构6.4.1.1好氧生物流化床的结构如图3a所示；有反硝化脱氮要求时，流化床内可设置缺氧区和好氧区，结构如图3b所示，其中心筒处为缺氧区、其它区域为好氧区。流化床中，载体分离器以上部分为分离区，载体分离器以下部分为反应区，图3a和3b中箭头方向表示水流方向。8 33HH22HK集泥管H集泥管D3集泥槽1集泥槽1H出水管集水管H出水管集水管释放器J释放器K溶气水溶气水G排泥管G排泥管E载体分离器E载体分离器进水管气提管HHCCAD2AAD2ABB进水管进气管进气管D1D1Ad2Ad2Ar2曝气头Ar2曝气头Ar1隔板Ar1Ad3隔板Ad3A内筒Ad1A内筒Ad1d4d4进水管Ar3Ar3图3a流化床的一般结构图3b有缺氧区的流化床结构6.4.1.2降流区与升流区面积之比（Ad/Ar）宜为1～1.5，其中降流区面积Ad=Ad1+Ad2+Ad3+Ad4，升流区面积Ar=Ar1+Ar2+Ar3。6.4.1.3好氧反应区隔板下端距流化床底部的底隙（B）宜为600mm。6.4.1.4载体分离器下部空间距离（E）宜为B值的1.0～1.2倍。6.4.1.5载体分离器上部空间距离（G）宜为E值的0.3～0.5倍。6.4.1.6气液分离区直径（D3）宜为进水管管径的3～5倍，K≥200mm，J≥150mm。6.4.1.7固液分离区H1、H2和H3设计可参照HJ2007-2010中加压溶气气浮的相关规定。6.4.2好氧反应区容积6.4.2.1根据流化床的容积负荷来确定好氧反应区容积时，应按下式计算：VQSSN=−()/……………………………………（4）1oev式中：9 3V1——流化床好氧反应区容积，m；3Q——污水设计流量，m/d；So——流化床进水化学需氧量，mg/L；Se——流化床出水化学需氧量，mg/L；3Nv——容积负荷，kgCOD/（m·d）。6.4.2.2容积负荷（Nv）应根据试验或同类污水的设计参数确定，如无其它资料时，可参考如下经验数据：33a）当废水BOD5/CODCr>0.4时，Nv可取3kgCOD/（m·d）～5kgCOD/（m·d）；33b）当废水中0.3300mg/L时，应增加预处理混凝剂和絮凝剂药量。10.3.4当进水CODcr浓度出现异常波动，且日最高CODcr浓度与日最低CODcr浓度比值大于2时，应调整工艺各构筑物的回流污泥量、水力停留时间和污泥停留时间等。+++10.3.5当进水NH4-N和TN浓度出现异常波动时，且日最高NH4-N和TN浓度与日最低NH4-N和TN浓度比值大于2时，应及时调整工艺各构筑物的曝气量、回流污泥量、好氧池硝化液回流量（视TN去除率确定）和碳源投加量等。3-3-3-10.3.6当进水PO4和TP浓度出现异常波动时，且日最高PO4或TP浓度与日最低PO4或TP浓度比值大于2时，应及时调整工艺各构筑物的曝气量、回流污泥量、好氧池硝化液回流量和除磷药剂投加量等。10.3.7当出水氨氮不能达到排放标准时，应通过以下方式进行调整：a）减少剩余污泥排放量，提高好氧污泥龄；b）提高好氧段溶解氧水平；c）系统碱度不够时宜适当补充碱度。10.3.8当出水总氮不能达到排放标准时，应通过以下方式进行调整：a）适当降低好氧反应区内溶解氧浓度，人为增设缺氧区容积；b）投加甲醛、乙酸或食物酿造厂等排放的高浓度有机废水，维持污水的碳氮比，满足反硝化细菌对碳源的需要。10.3.9当出水总磷不能达到排放标准时，应通过以下方式进行调整：a）投加化学药剂除磷；23 b）增大剩余污泥的排放。10.4曝气调节10.4.1应逐步开启各分区曝气器的供气阀门，调节各曝气区的供气平衡。10.4.2曝气时，流化床好氧反应区溶解氧浓度宜为3mg/L，缺氧反应区溶解氧浓度宜为0.5mg/L。10.4.3曝气量宜使流化床降流区的液体循环流速大于0.5m/s。10.5污泥观察与调节10.5.1应经常观察活性污泥的颜色、状态、气味、生物相以及上清液的透明度，定时测试以上技术指标。10.5.2流化床的排泥量可根据污泥沉降比和混合液悬浮生物浓度（测定方法见附录A）确定。10.6维护10.6.1应将流化床的维护保养作为污水处理厂（站）维护的重点。10.6.2操作人员应严格执行设备操作规程，定时巡视设备运转是否正常，包括温升、响声、振动、电压、电流等，发现问题应尽快检查排除。10.6.3应保持设备各运转部位和可调阀门良好的润滑状态，及时添加润滑油、除锈；发现漏油、渗油情况，应及时解决。10.6.4应定期检查分离区内是否有载体的积存，如发现有载体积存说明载体分离器运行不正常，应检查载体分离器，调整供气量，并将固液分离区的载体收集后返回反应区。10.6.5鼓风曝气系统曝气开始时应排放管路中的存水，并经常检查自动排水阀的可靠性。10.6.6应及时检查曝气器堵塞和损坏情况，保持曝气系统状态良好。24 附录A（规范性附录）流化床生物量的测定A.1适用范围适用于重量法测定流化床生物量。A.2方法原理流化床中的总生物量A由固定生物量B和悬浮生物量C两部分组成。其中固定生物量是生长在载体上的微生物量。悬浮生物量是在流化床混合液中呈悬浮状态的微生物量，包括了脱落的生物膜和少量的生物污泥絮体。正常情况下固定生物量B应远大于悬浮生物量C。总生物量A＝固定生物量B＋悬浮生物量C…………………（A.1）A.3仪器和设备A.3.1分析天平，精度为±0.0001g。A.3.2烘箱。A.3.3中速定量滤纸。A.3.4吸滤瓶（容积为500ml或1000ml）。A.3.5真空泵。A.4分析步骤A.4.1悬浮生物量的测定:悬浮生物浓度D的测定可采用活性污泥法的混合液悬浮固体（MLSS）浓度的测定方法。测定步骤如下：（1）将称量瓶和滤纸在105℃的烘箱中烘干衡重，用天平称量，并记录重量为W1；（2）取一定体积v的流化床混合液，用烘干衡重的滤纸过滤；（3）过滤完成后将带污泥的滤纸置于称量瓶中，并放在105℃的烘箱中烘干衡重，用天平称量，并记录重量为W2；3悬浮生物浓度D＝（W2－W1）/v（单位：g/m）…………………………………………（A.2）悬浮生物量C＝（1-η）×[D×V（池容积）]/1000（单位：kg）………………………（A.3）上式中的η是载体的填充率（单位：％）。A.4.2平均固定生物量的测定：由于在流化床中不同位置载体上的固定生物量分布的不均匀性，只能通过对池中具有一定代表性的点位进行采样，测出平均的固定生物量。测定步骤如下：（1）确定流化床中具有一定代表性的点位，在每一处取样点取等量G的长有生物膜的载体（如悬浮载体可取相同个数）。如果考虑流化床不同深度载体上生长的生物量差异，还25 可以依据不同深度进行载体的采样。（2）将适合放置载体的蒸发皿在105℃的烘箱中烘干衡重，备用；（3）将采集的带有生物膜的载体置于蒸发皿中在105℃的烘箱中烘干衡重，并用天平称量，得重量W3；（4）将等量的同类新载体置于蒸发皿中在105℃的烘箱中烘干衡重，并用天平称量，得重量W4；单位载体的生物量W5＝[（W3-W4）1+（W3-W4）2+···+（W3-W4）n-1+（W3-W4）n]/（G×n）（单位：g生物/个载体，g生物/cm载体）……………………………………………（A.4）上式中的下角标1，2，···，n-1，n表示不同的采样点；（5）平均固定生物量是流化床的固定生物总量；平均固定生物量W6＝[W5×N(或L)]/1000（单位：kg）……………………………（A.5）上式中N为流化床中悬浮载体的总数（个），L为流化床中悬挂式载体的总长度（cm）。注：在给出生物量测定结果时，应同时提供进行测定的条件，包括生物量测定时的进水容积负荷、溶解氧浓度和培养时间等。26 附录B（规范性附录）载体生物膜厚度及活性的测定微电极法B.1适用范围适用于微电极法测定载体生物膜厚度。B.2方法原理在显微镜的观察下，利用微动平台精确控制微电极在生物膜中的插入情况，由微动平台的移动+-距离获得生物膜的厚度；利用微动平台精确定位微电极在生物膜中的位置，由氧（O2）、NH4、NO3微电极的测量信号，在工作曲线上查得相应的浓度，从而获得生物膜内特征参数的浓度分布情况，根据生物膜内部传质和反应原理，计算生物膜耗氧、硝化和反硝化等活性。B.3试剂和材料B.3.1铵盐标定母液称取1.337g已在（105-110）℃干燥2h的优级纯氯化氨（NH4Cl）溶于水，移入250ml容量瓶中，稀释至标线，混匀，加入2ml三氯甲烷作保存剂，混匀，至少可稳定6个月。B.3.2硝酸盐标定母液称取2.527g已在（105-110）℃干燥2h的优级纯硝酸钾（KNO3）溶于水，移入250ml容量瓶中，稀释至标线，加2ml三氯甲烷作保存剂，混匀，至少可稳定6个月。B.4仪器和设备B.4.1天平：分析天平，精度为±0.0001g。B.4.2显微镜：体式显微镜，放大倍数>10x。B.4.3微动平台：精度10µm。B.4.4微电极：尖端直径<50µm。B.4.5玻璃毛坯柱：尖端直径<20µm。B.4.6皮安计：分辨率0.05pA。12B.4.7电压计：输入阻抗>10欧姆，分辨率0.1mV。B.4.8氧微电极标定装置：包括①两个都配有减压阀的高压气瓶，一个为高压空气瓶，一个为高压氮气瓶；②两台气体流量计；③一个简单的气体混合罐；④曝气头；⑤氧电极标定室；⑥橡胶管等联接材料。B.4.9玻璃器具：250ml容量瓶；10ml移液管；100mm表面皿。B.5分析步骤27 B.5.1生物膜厚度的测定B.5.1.1从载体上剪取一小块生物膜（面积约2mm×2mm），放置在表面皿中。B.5.1.2取一根玻璃毛坯柱，固定在微动平台上，在体式显微镜观察下，将玻璃毛坯柱尖端放置在生物膜/水交界面。B.5.1.3记录此时微动平台的起始位置X1。B.5.1.4在微动平台控制下，将玻璃毛坯柱逐渐插入生物膜中，直到玻璃毛坯柱略微弯曲。B.5.1.5记录此时微动平台的终止位置X2。B.5.1.6生物膜厚度L=X2-X1。B.5.1.7由于在生物接触氧化池中不同位置载体上的生物膜厚度可能不同，可以从多个微生物载体上取样，重复上述测定步骤，对得到的生物膜厚度取平均值，以代表生物接触氧化池的平均生物膜厚度。B.5.2生物膜活性的测定B.5.2.1根据微电极供应商提供的方法正确使用微电极，其中氧微电极信号采用皮安计测量；+--NH4、NO3、NO2微电极信号采用高阻抗电压计测量。B.5.2.2微电极工作曲线的绘制B.5.2.2.1氧微电极在氧微电极标定室中加入纯水，分别通入氧分压为25%，12.5%，0%的气体，记录各个氧分压条件下的微电极输出信号，此外，根据测量温度和氧分压值，查找对应的饱和溶解氧浓度，绘制氧浓度与微电极输出信号的工作曲线。+-B.5.2.2.2NH4、NO3微电极①移取10ml铵盐标定母液放入250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀；移取10ml上述溶-2-3液放入250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀；如此依次稀释，配置浓度分别为1×10，1×10，-4-51×10，1×10M的铵盐标定溶液。根据不同铵盐标定溶液对应的微电极测量值，绘制工作曲线。②移取10ml硝酸盐标定母液放入250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀；移取10ml上述-2溶液放入250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀；如此依次稀释，配置浓度分别为1×10，1-3-4-5×10，1×10，1×10M的硝酸盐标定溶液。根据不同硝酸盐标定溶液对应的微电极测量值，绘制工作曲线。B.5.2.2.3微电极每次使用前需要重新绘制工作曲线。B.5.2.3生物膜内特征参数的浓度分布测定28 B.5.2.3.1从载体上剪取一小块生物膜（面积约2mm×2mm），放置在表面皿中。B.5.2.3.2取一根微电极，固定在微动平台上，在体式显微镜观察下，将微电极尖端靠近生物膜表面。B.5.2.3.3在微动平台控制下，按照一定的步长将微电极逐渐插入生物膜中，记录插入距离与响应信号的关系。B.5.2.3.4查找工作曲线，获得生物膜不同深度上的特征参数浓度分布情况。B.5.2.4生物膜耗氧、硝化和反硝化活性的推导B.5.2.4.1生物膜耗氧活性的推导公式如下：2dCoR=D⋅………………………………………（B.1）oe,o2dz式中：Ro——生物膜耗氧活性；2De，o——氧有效扩散系数，cm/s；Co——氧浓度，mg/L；z——生物膜插入深度，µm。B.5.2.4.2生物膜硝化活性的推导公式如下：2dCNHR=D⋅……………………………………（B.2）NHe,NH2dz式中：RNH——生物膜硝化活性；2De，NH——铵盐有效扩散系数，cm/s；CNH——铵盐浓度，mg/L；z——生物膜插入深度，µm。B.5.2.4.3生物膜反硝化活性的推导公式如下：2dCNOR=D⋅−R……………………………（B.3）NOe,NO2NHdz式中：RNO——生物膜反硝化活性；RNH——生物膜硝化活性；29 2De，NO——硝酸盐有效扩散系数，cm/s；CNO——硝酸盐浓度，mg/L；z——生物膜插入深度，µm。B.5.2.5平均生物膜活性由于在生物接触氧化池中不同位置载体上的生物膜活性可能不同，可以从多个微生物载体上取样，重复上述测定步骤，对得到的生物膜活性取平均值，以代表生物接触氧化池的平均生物膜活性。30'