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    如何判别污水的可生化性?

    更新日期:2021-11-11 16:34


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    废水的可生化性(Biodegradability),也称废水的生物可降解性,即废水中有机污染物被生物降解的难易水平,是废水的重要特性之一。

     

    废水存在可生化性差别的主要缘由在于废水所含的有机物中,除一些易被微生物合成、应用外,还含有一些不易被微生物降解、以至对微生物的生长产生抑止作用,这些有机物质的生物降解性质以及在废水中的相对含量决议了该种废水采用生物法处置(通常指好氧生物处置)的可行性及难易水平。在特定状况下,废水的可生化性除了表现废水中有机污染物能否能够被应用以及被应用的水平外,还反映了处置过程中微生物对有机污染物的应用速度:一旦微生物的合成应用速渡过慢,招致处置过程所需时间过长,在实践的废水工程中很难完成,因而,普通也以为该种废水的可生化性不高。

     

    肯定处置对象废水的可生化性,关于废水处置办法的选择、肯定生化处置工段进水量、有机负荷等重要工艺参数具有重要的意义。国内外关于可生化性的断定办法依据采用的断定参数大致能够分为好氧呼吸参量法、微生物生理指标法、模仿实验法以及综合模型法等。

     

    一、好氧呼吸参量法

     

    微生物对有机污染物的好氧降解过程中,除COD(ChemicalOxygenDemand化学需氧量)BOD(BiologicalOxygenDemand生化需氧量)等水质指标的变化外,同时随同着O2的耗费和CO2的生成。

     

    好氧呼吸参量法是就是应用上述事实,经过测定CODBOD等水质指标的变化以及呼吸代谢过程中的O2CO2含量(或耗费、生成速率)的变化来肯定某种有机污染物(或废水)可生化性的断定办法。依据所采用的水质指标,主要能够分为:水质指标评价法、微生物呼吸曲线法、CO2生成量测定法。

     

    1、水质指标评价法

     

    BOD5/CODCr比值法是最经典、也是目前最为常用的一种评价废水可生化性的水质指标评价法。

     

    BOD是指有氧条件下好氧微生物合成应用废水中有机污染物停止新陈代谢过程中所耗费的氧量,我们通常是将BOD5(五天生化需氧量)直接代表废水中可生物降解的那局部有机物。CODCr是指应用化学氧化剂(K2Cr2O7)彻底氧化废水中有机污染物过程中所耗费氧的量,通常将CODCr代表废水中有机污染物的总量。

     

    传统观念以为BOD5/CODCr,即B/C比值表现了废水中可生物降解的有机污染物占有机污染物总量的比例,从而能够用该值来评价废水在好氧条件下的微生物可降解性。在普通状况下,BOD5/COD值愈大,阐明废水可生物处置性愈好。综合国内外的研讨结果,可参照表--【废水可生化性评价参考数据】所列数据评价废水的可生化性。

     

     

    在各种有机污介入标中,总有机碳(TOC)、总需氧量(TOD)等指标与COD相比,可以更为快速地经过仪器测定,且测定过程愈加牢靠,能够愈加精确地反映出废水中有机污染物的含量。随着近几年来上述指标测定办法的开展、改良,国外多采用BOD/TODBOD/TOC的比值作为废水可生化性断定指标,并给出了一系列的规范。但无论BOD/CODBOD/TOD或者BOD/TOC,办法的主要原理都是经过测定可生物降解的有机物(BOD)占总有机物(CODTODTOC)的比例来断定废水可生化性的。

     

    该种断定办法的主要优点在于:BODCOD等水质指标的意义已被普遍理解和承受,且测定办法成熟,所需仪器简单。

     

    但该断定办法也存在明显缺乏,招致该种办法在应用过程中有较大的局限性。首先,BOD自身是一个经历参数,必需在严厉分歧的测试条件下才干比拟它们的重现性和可比性。测试条件的任何偏向都将招致极不稳定的测试结果,稀释过程、剖析者的经历以及接种资料的变化都能够招致BOD测试的较大误差,同时,我们又很难找到一个规范接种资料来检验所接种的微生物终究带来多大的误差,也不晓得终究哪一个丈量值更接近于真值。实践上,不同实验室对同一水样的BOD测试的结果重现性很差,其缘由可能在于稀释水的制备过程或不同实验室详细操作差别所带来的误差;其次,国内外学者对各类工业废水和城市污水的BODCOD数值做了大量的测定工作,并肯定了能表征两者相关性的关系式:

     

    COD=a+bBOD——(1)

     

    (1)a=CODnBb=CODB/BOD

     

    CODnB—不能被生物降解的那局部有机物的COD;

     

    CODB—能被生物降解的那局部有机物的COD值。

     

    依据公式1能够看出,BOD/COD值不能表示可生物降解的有机物占全部有机物的比值,只要当a值为零时废水的BOD/COD比值才是常数;最后,废水的某些性质也会使采用该种办法断定废水可生化性产生误差以至得到相反的结论,如:BOD无法反映废水中有害有毒物质关于微生物的抑止作用,当废水中含有降解迟缓的有机污染物悬浮、胶体污染物时,BODCOD之间不存在良好的相关性。

     

    在运用此法时,应留意以下几个问题。

     

    某些废水中含有的悬浮性有机固体容易在COD的测定中被重铬酸钾氧化,并以COD的方式表现出来。但在BOD反响瓶中受物理形态限制,BOD数值较低,致使BOD5/COD值减小,而实践上悬浮有机固体可经过生物絮凝作用去除,继之可经胞外酶水解后进入细胞内被氧化,其BOD5/COD值虽小,可生物处置性却不差。

     

    ②COD测定值中包含了废水中某些无机复原性物质(如硫化物、亚硫酸盐、亚硝酸盐、亚铁离子等)所耗费的氧量,BOD5测定值中也包括硫化物、亚硫酸盐、亚铁离子所耗费的氧量。但由于CODBOD5测定办法不同,这些无机复原性物质在测定时的终态浓度及状态都不尽相同,亦即在两种测定办法中所耗费的氧量不同,从而直接影响BOD5COD的测定值及其比值。

     

    重铬酸钾在酸性条件下的氧化才能很强,在大多数状况下,COD值可近似代表废水中全部有机物的含量。但有些化合物如吡啶不被重铬酸钾氧化,不能以COD的方式表现出需氧量,但却可能在微生物作用下被氧化,以BOD5的方式表现出需氧量,因而对BOD5/COD值产生很大影响。

     

    综上所述,废水的BOD5/COD值不可能直接等于可生物降解的有机物占全部有机物的百分数,所以,用BOD5/COD值来评价废水的生物处置可行件虽然便当,但比拟粗糙,欲做出精确的结论,还应辅以生物处置的模型实验。

     

    2、微生物呼吸曲线法

     

    微生物呼吸曲线是以时间为横坐标,以生化反响过程中的耗氧量为纵坐标作图得到的一条曲线,曲线特征主要取决于废水中有机物的性质。测定耗氧速度的仪器有瓦勃氏呼吸仪和电极式溶解氧测定仪。

     

     

    微生物内源呼吸曲线:当微生物进入内源呼吸期时,耗氧速率恒定,耗氧量与时间呈正比,在微生物呼吸曲线图上表现为一条过坐标原点的直线,其斜率即表示内源呼吸时耗氧速率。如图1所示,比拟微生物呼吸曲线与微生物内源呼吸曲线,曲线a位于微生物内源呼吸曲线上部,标明废水中的有机污染物能被微生物降解,耗氧速率大于内源呼吸时的耗氧速率,经一段时间曲线a与内源呼吸线简直平行,标明基质的生物降解已根本完成,微生物进入内源呼吸阶段;曲线b与微生物内源呼吸曲线重合,标明废水中的有机污染物不能被微生物降解,但也未对微生物产生抑止作用,微生物维持内源呼吸,曲线c位于微生物内源呼吸曲线下端,耗氧速率小于内源呼吸时的耗氧速率,标明废水中的有机污染物不能被微生物降解,而且对微生物具有抑止或毒害作用,微生物呼吸曲线一旦与横坐标重合,则阐明微生物的呼吸已中止,死亡。将微生物呼吸曲线图的横坐标改为基质浓度,则变为另一种可生化性断定办法耗氧曲线法,固然图的含义不同,但是与微生物呼吸曲线法的原理和实验办法是分歧的。

     

    该种断定办法与其他办法相比,操作简单、实验周期短,能够满足大批量数据的测定。但必需指出,用此种办法来评价废水的可生化性、必需对微生物的来源、浓度、驯化和有机污染物的浓度及反响时间等条件作严厉的规则,加之测定所需的仪器在国内的提高率不高,因而在国内的应用并不普遍。

     

    3CO2生成量测定法

     

    微生物在降解污染物的过程中,在耗费废水中O2的同时会生成相应数量的CO2。因而,经过测定生化反响过程CO2的生成量,就能够判别污染物的可生物降解性。

     

    目前最常用的办法为斯特姆测定法,反响时间为28d,能够比拟CO2的实践产量和理论产量来断定废水的可生化性,也能够应用CO2/DOC值来断定废水的可生化性。由于该种断定实验需采用特殊的仪器和办法,操作复杂,仅限于实验室研讨运用,在实践消费中的应用还未见报道。

     

    二、微生物生理指标法

     

    微生物与废水接触后,应用废水中的有机物作为碳源和能源停止新陈代谢,微生物生理指标法就是经过察看微生物新陈代谢过程中重要的生理生化指标的变化来断定该种废水的可生化性。目前能够作为断定根据的生理生化指标主要有:脱氢酶活性、三磷酸腺苷(ATP)

     

    1、脱氢酶活性指标法

     

    微生物对有机物的氧化合成是在各种酶的参与下完成的,其中脱氢酶起着重要的作用:催化氢从被氧化的物质转移到另一物质。由于脱氢酶对毒物的作用十分敏感,当有毒物存在时,它的活性(单位时间内活化氢的才能)降落。因而,能够应用脱氢酶活性作为评价微生物合成污染物才能的指标:假如在以某种废水(有机污染物)为基质的培育液中生长的微生物脱氢酶的活性增加,则标明微生物可以降解该种废水(有机污染物)

     

    2、三磷酸腺苷(ATP)指标法

     

    微生物对污染物的氧化降解过程,实践上是能量代谢过程,微生物产能才能的大小直接反映其活性的上下。三磷酸腺苷(ATP)是微生物细胞中储存能量的物质,因此可经过测定细胞中ATP的程度来反映微生物的活性水平,并作为评价微生物降解有机污染物才能的指标,假如在以某种废水(有机污染物)为基质的培育液中生长的微生物ATP的活性增加,则标明微生物可以降解该种废水(有机污染物)

     

    此外,微生物生理指标法还有细菌规范平板计数、DNA测定法、INT测定法、发光细菌光强测定法等。

     

    固然目前脱氢酶活性、ATP等测定都已有较成熟的办法,但由于这些参数的测定对仪器和药品的请求较高,操作也较复杂,因而目前微生物生理指标法主要还是用于单一有机污染物的生物可降解性和生态毒性的断定。

     

    三、模仿实验法

     

    模仿实验法是指直接经过模仿实践工业废水处过程来判别废水生物处置可行性的办法。依据模仿过程与实践过程的近似水平,能够大致分为培育液测定法和模仿生化反响器法。

     

    1、培育液测定法

     

    培育液测定法又称摇床实验法,详细操作办法是:在一系列三角瓶内装入某种污染物(或废水)为碳源的培育液,参加恰当NP等营养物质,调理pH值,然后向瓶内接种一种或多种微生物(或经驯化的活性污泥),将三角瓶置于摇床上停止振荡,模仿实践好氧处置过程,在一定阶段内连续监测三角瓶内培育液物理外观(浓度、颜色、嗅味等)上的变化,微生物(菌种、生物量及生物相等)的变化以及培育液各项指标:pHCOD或某污染物浓度的变化。

     

    2、模仿生化反响器法

     

    模仿生化反响器法是在模型生化反响器(如曝气池模型)中停止的,经过在生化模型中模仿实践污水处置设备(如曝气池)的反响条件,如:MLSS浓度、温度、DOF/M比等,来预测各种废水在污水处置设备中的去除效果,及其各种要素对生物处置的影响。

     

    由于模仿实验法采用的微生物、废水与实践过程相同,而且生化反响条件也接近实践值,从水处置研讨的角度来讲,相当于实践处置工艺的小试研讨,各种实践呈现的影响要素都能够在实验过程中表现,防止了其他断定办法在实验过程中呈现的误差,且由于实验条件和反响空间更接近于实践状况,因而模仿实验法与培育液测定法相比,可以更精确地阐明废水生物处置的可行性。

     

    但正是由于该种断定办法针对性过强,各种废水间的测定结果没有可比性,因而不容易构成一套系统的理论,而且小试过程的断定结果在实践放大过程中也可能形成一定的误差。

     

    四、综合模型法

     

    综合模型法主要是针对某种有机污染物的可生化的断定,经过对大量的已知污染物的生物降解性和分子构造的相关性应用计算机模仿预测新的有机化合物的生物可降解性,主要的模型有:BIODEG模型、PLS模型等。

     

    综合模型法需求依托庞大的已知污染物的生物降解性数据库(EUEINECS数据库),而且模仿过程复杂,耗资大,主要用于预测新化合物的可生化性和进入环境后的降解途径。

     

    除以上的可生化性断定办法之外,近年来还开展了许多其他办法,如应用多级过滤和超滤的办法得到废水的粒径散布PSD(particlesizedistribution)COD散布来作为预测废水可生化性的指标;应用耗氧量、生化反响某端产物、生物活性值结合评价废水的可生化性;应用经历流程图来预测某种有机污染物的可生化性。

     

    综上所述,目前国内外关于废水的可生化性断定办法各有所长,在实践操作中应依据废水的性质和实验条件来选择适宜的断定办法。