廢水處理實驗報告 活性污泥沉降試驗與微生物菌相觀察實驗 組員： 曾奕超 10125088 鍾易融 10125010 徐連生 10125036 陳孟霖 10125040 呂翰武 10125054 陳羿豪 10125048 韓宗余 10125070 陳世玄 10125110 林智雄 10125114 胡鈞遠 10165612 環境工程與管理系2 B 組別：第4組 指導老師： 莊順興、陳瑞昌 老師 中 華 民 國 一 零 三 年 四 月 二 十 五 日

目錄 一、實驗目的 二、實驗原理 三、實驗設備、材料與方法 四、實驗步驟 五、實驗結果 六、結果與討論 七、參考文獻

實驗目的 本次實驗在於觀察、比較及分析污泥沉降性，探討混凝劑對污泥沉降之影響及觀察活性污泥菌相。

實驗原理 污泥沉降種類分析 第一型沉降(單顆粒沉降)： 顆粒與顆粒之間無相互作用的沉降作用，依其原有之特性下降。 第二型沉降(混凝沉降)： 加入混凝劑後，因其濃度增加，顆粒與顆粒之間相互碰撞，使顆粒逐漸變大，藉此增加沉降速率。 第三型沉降(層沉降)： 屬於中等濃度的SS沉降，沉降過程粒子間的吸引力會影響臨近粒子的沉降，經過一段時間後底層的沉澱固體與上澄液有個明顯的界面。 第四型沉降(壓密沉降)： 固體顆粒濃度非常高時，固體在沉降過程中彼此接觸擠壓，因此顆粒沉降形成顆粒壓密的沉降形態。

實驗原理 活性污泥法 Activated sludge treatment 污水經前處理後含溶解性有機物的廢水，流入曝氣槽內與池內懸浮生長的好氧微生物接觸，有機物被微生物分解成穩定物質並增殖微生物，增值的微生物在終沉澱池分離，沉澱分離的污泥一部分迴流到曝氣槽，一部分排出另行處理。

實驗原理 活性污泥膠羽沉降曲線

實驗原理 污泥沉降指標 1. 混合溶液懸浮固體，MLSS: mixed liquor suspended solids 定義：曝氣槽在進行活性污泥法是所含有的懸浮固體濃度。所謂的混 溶液為新鮮未沉降污水與活性污泥的混合液體。 成分：微生物與非生物分解性懸浮固體物 意義：確保池內有足夠微生物分解有機物，即維持食微比（F/M ratio, 又稱有機物負荷或BOD-MLSS負荷，須控制在0.2~0.4 kg BOD/kg MLSS-day）。MLSS 可將BOD降到 2mg/L。 微生物所分解的有機物越多，放流水BOD越小。 影響：太高會造成膨化，DO量與硝化作用效率低； 太低會造成污泥無法硝化及無法去除有機物 範圍：2000～4000 mg/L 去除：MLSS在終沉澱池中去除。 實際在分解有機物的部分為MLVSS，為0.7～0.8MLSS。

實驗原理 污泥沉降指標 2. SV30 - 活性污泥靜置30分鐘的沉降率，即污泥在1000mL量筒中沉降30分鐘 後的體積。可用來決定迴流污泥量。 3. 污泥容積指數，SVI: Sludge Volume Index - 曝氣槽內的混合液體靜置30分鐘，1g活性污泥所佔的容量。 - 當F/M過高及特殊有毒工業廢水流入時會使SVI升高。SVI越大，污泥沉降性與濃縮性越低，會增加放流水SS含量；SVI越小，污泥越緊密，排泥困難會阻塞管線。正常活性污泥SVI為50～100 mL/g。 - 受水溫、BOD濃度、曝氣時間、有毒物質影響。 - 可用來決定膠羽新鮮度及膨化程度。 4. 污泥密度指數，SDI: Sludge Density Index - 污泥在量筒沉澱後緊密度的量度，為SVI倒數。

實驗原理 污泥中的微生物 種類可分為 5大類，皆為異營生物： 1）菌類 Bacteria，如絲狀菌 2）藻類 Algae 3）真菌 Fungi 4）原生動物 Protozoa 5）後生動物 Metazoa 如輪蟲 (Rotifers)、圓蟲(Nematodes) 活性污泥中95%的微生物為菌類，其餘為高等動物。 菌類可以去除營養物質，原生動物可去除自由菌類及懸浮顆粒。 真菌與後生動物越多表示污泥不新鮮；新鮮污泥含有鞭毛蟲與原生動物。 可以從纖毛蟲大量出現來判定活性污泥處於成熟期，污水淨化效果最佳。

實驗原理 污泥中的微生物

實驗設備、材料與方法 主要設備： 其他： - Nikon 顯微鏡、在玻片、蓋玻片 - 真空瓶與過濾裝置 - Rocker 300真空抽氣馬達 - 1000mL 沉降筒 × 2 - 計時器 - 燒杯 - 滴管 - 天平 - 烘箱 - 鋁盤與濾紙 (Whatman glass micro fibre filters Grade GF/A 47 mm)

實驗設備、材料與方法 材料： - 混凝劑：多元氯化鋁 (PAC) - 全興污水處理廠活性污泥 - 全興污水處理廠廢水 - 蒸餾水 方法： 本實驗為觀察全興污水處理廠污水的沉降性質，並在 固定時間間隔內記錄污泥界面，隨後再進行MLSS分析及 其他污泥沉降指標的計算。另外也學習使用顯微鏡來觀察 活性污泥菌類。

實驗步驟（沉降試驗） 3. 在5min、10min 、15min、20min、30min、40min 觀察兩個活性污泥沉降，並記錄沉降高度。 1. 各取兩個1000mL沉降筒，倒入全興污水處理廠污水。 2. 在其中一個沉降筒加入60mL 混凝劑。 3. 在5min、10min 、15min、20min、30min、40min 觀察兩個活性污泥沉降，並記錄沉降高度。

2. 取25mL全興污水處理廠污水，到入過濾儀器進行濾紙過。 實驗步驟（MLSS 分析） 1. 稱出濾紙初重。 2. 取25mL全興污水處理廠污水，到入過濾儀器進行濾紙過。 3. 濾紙烘乾3小時後稱出末重。

實驗步驟（微生物觀察） 2. 將顯微鏡焦距調為10倍，利用顯微鏡觀察玻片上的微生物，並畫出所觀察到的微生物。 1. 取少量均勻攪拌的全興污水處理廠污水，滴在在玻片上，並蓋上蓋玻片。 2. 將顯微鏡焦距調為10倍，利用顯微鏡觀察玻片上的微生物，並畫出所觀察到的微生物。 3. 另外取少量培養過的污泥，重複進行前兩項步驟。

表1：樣品數據 時間(min) 未加混凝劑污泥體積(mL) 已加混凝劑污泥體積(mL) 1000 5 750 380 10 740 350 1000 5 750 380 10 740 350 15 510 310 20 430 290 30 260 40 240

圖1：污泥沉降曲線圖

實驗結果（計算公式） MLSS： MLSS (mg/L) = SV30： SV30(mL/L) = SVI： SVI (mL/g) = SDI： SDI(g/100mL) =

實驗結果 MLSS： MLSS = = 1704 mg/L 未加混凝劑 已加混凝劑 SV30 (mL/L ) 350 260 SVI (mL/g) 205.40 152.58 SDI (g/100mL) 0.4869 0.6554

實驗結果(微生物觀察：污泥) Monopodial amoeba Activated sludge

實驗結果(微生物觀察：廢水) Crawling ciliate Flagellates / Filamentous bacteria

問題與討論 1. 兩種污泥沉降性比較分析 在計時後5～10分鐘，未加混凝劑的污泥膠羽成雲鬆狀，而且上層液仍然有不易沉降的膠羽；加入混凝劑的污泥很快就發生結聚現象，污泥穩定聚密沉降，上層液清澈。 30分鐘時，未加混凝劑的污泥膠羽雖然大部分已經沉澱了，可是看起來是毛鬆鬆狀的；而加入混凝劑的污泥膠羽顯聚密捲曲，而且互相壓密。

問題與討論 2.混凝劑對污泥沉降之影響分析 未加混凝劑的廢水比加入混凝劑廢水的沉降速率較慢，表示混凝劑可增加沉降效果。混凝劑添加量越多，沉降越快，直到飽和為止。由於本次實驗是使用PAC, 所以不探討其他混凝劑的效果，而只考慮添加量。

問題與討論 3.微生物菌相觀察分析 污泥中有觀察到在活動的變形蟲。其餘的微生物活性可能要放大焦距才能觀察到，可是數量普遍上比廢水的微生物來得多。較多為藻類，菌類和原生動物。 廢水中的微生物主要為一些鞭毛蟲及纖毛蟲等其他在活動中的原生動物。有纖毛蟲的聚集表示處理條件佳。此外也有觀察到絲狀菌。

問題與討論 3.微生物菌相觀察分析

問題與討論 4. 實驗誤差來源及改進之處 本組計時後1~2分鐘才加入混凝劑，導致記錄時間間隔有點差異，導致數據上和沉降曲線圖的整理受影響。以後必須注意時間並統一進行實驗。 另外建議在使用顯微鏡時注意載台與焦鏡之間的距離，不要太接近還調高載台，這樣會導致焦镜或玻片受損。

參考資料 1. Albuquerque Bernalillo County Water Utility Authority, “Microorganisms in Activated Sludge” 2. EBS Env. Business Specialists, “20 Minute Settling Test of Activated Sludge Systems” 3. M. Henze, “Biological Wastewater Treatment: Principles, Modelling and Design” 4. Mountain Empire Community College Water/Wastewater Distance Learning Website, “Lesson 6: Bacteria and Other Microorganisms”, “Lesson 17: Activated Sludge” 5. Sacramento State Office of Water Programs, “Sludge Density Index”, “Sludge Volume Index” 6. Seman, D.L., “Activated Sludge Microbiology” 7. Wikipedia, “Mixed Liquor Suspended Solids”, “Sedimentation” 8. 張錦松、黃政賢，《環境工程概論》 9. 歐陽嶠暉，《下水道工程學》

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