废水可生化性评价技术探讨

废水可生化性评价技术探讨徐美倩（太仓健雄职业技术学院化工系，江苏太仓215411）摘要：废水水的可生生化性是是废水重重要特征征指标之之一。准确判判断废水水的可生生化性对对于处理理工艺的的设计十十分重要要。文章章详细介介绍了国国内外目目前应用用的各项项废水可可生化性性指标的的概念、原原理及应应用过程程中的优优势和不不足，为为处理工工艺中废废水可生生化性判判定指标标的选择择提供了了参考和和指导。关键词：废废水；可生化化性；评价指指标中图分类号号：X7703文文献标识识码：AA前言废水的可生生化性（BBioddegrradaabillityy），也也称废水水的生物物可降解解性，即即废水中中有机污污染物被被生物降降解的难难易程度度，是废废水的重重要特性性之一。废水存在可可生化性性差异的的主要原因因在于废废水所含含的有机机物中，除一些易被微生物分解、利用外，还含有一些不易被微生物降解、甚至对微生物的生长产生抑制作用，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定了该种废水采用生物法处理（通常指好氧生物处理）的可行性及难易程度[1-5]。在特定情况下，废水的可生化性除了体现废水中有机污染物能否可以被利用以及被利用的程度外，还反映了处理过程中微生物对有机污染物的利用速度：一旦微生物的分解利用速度过慢，导致处理过程所需时间过长，在实际的废水工程中很难实现，因此，一般也认为该种废水的可生化性不高[6]。确定处理对对象废水水的可生生化性，对对于废水水处理方方法的选选择、确确定生化化处理工工段进水水量、有机负负荷等重重要工艺艺参数具具有重要要的意义。国国内外对对于可生生化性的的判定方方法根据据采用的的判定参参数大致致可以分分为好氧氧呼吸参参量法、微微生物生生理指标标法、模模拟实验验法以及及综合模模型法等等。1好氧呼吸吸参量法法微生物对有有机污染染物的好好氧降解解过程中中，除COOD（CChemmicaalOOxyggenDemmandd化学需需氧量）、BOD（BiologicalOxygenDemand生化需氧量）等水质指标的变化外，同时伴随着O2的消耗和CO2的生成。好氧呼吸参参量法是是就是利利用上述述事实，通通过测定定CODD、BOOD等水水质指标标的变化化以及呼呼吸代谢谢过程中中的O22或COO2含量((或消耗耗、生成成速率))的变化化来确定定某种有有机污染染物(或或废水))可生化化性的判判定方法法。根据所采用的的水质指指标，主主要可以以分为：：水质指指标评价价法、微生物物呼吸曲曲线法、CO2生成量量测定法法。1.1水质质指标评评价法BOD5//CODDCr比值值法是最最经典、也是目目前最为为常用的的一种评评价废水水可生化化性的水水质指标标评价法法[7]。BOD是指指有氧条条件下好好氧微生生物分解解利用废废水中有有机污染染物进行行新陈代代谢过程程中所消消耗的氧氧量，我我们通常常是将BBOD55（五天生生化需氧氧量）直接代代表废水水中可生生物降解解的那部部分有机机物。CCODCCr是指指利用化化学氧化化剂（KK2Cr2O7）彻底底氧化废废水中有有机污染染物过程程中所消消耗氧的的量，通通常将CCODCCr代表表废水中中有机污污染物的的总量。传统观点认认为BOOD5/COODCrr，即BB/C比比值体现现了废水水中可生生物降解解的有机机污染物物占有机机污染物物总量的的比例，从从而可以以用该值值来评价价废水在在好氧条件件下的微微生物可可降解性性。目前普普遍认为为，BODD/COOD<00.3的的废水属属于难生生物降解解废水，在在进行必必要的预预处理之之前不易易采用好好氧生物物处理；；而BOOD/CCOD>>0.33的废水水属于可可生物降降解废水水。该比值值越高，表表明废水水采用好好氧生物物处理所所达到的的效果越越好[8,9,10]。在各种有机机污染指指标中，总总有机碳碳(TOOC)、总总需氧量量(TOOD)等等指标与与CODD相比，能能够更为为快速地地通过仪仪器测定定，且测测定过程程更加可可靠，可可以更加加准确地地反映出出废水中中有机污污染物的的含量。随着近近几年来来上述指指标测定定方法的的发展、改进，国国外多采采用BOOD//TODD及BOOD//TOCC的比值值作为废废水可生生化性判判定指标标，并给给出了一一系列的的标准[[11]。但无无论BOOD/CCOD、BBOD//TODD或者BBOD//TOCC，方法法的主要要原理都都是通过过测定可可生物降降解的有有机物((BODD)占总总有机物物（COOD、TTOD或或TOCC）的比比例来判判定废水水可生化化性的。该种判定方方法的主主要优点点在于：：BODD、COOD等水水质指标标的意义义已被广广泛了解解和接受受，且测测定方法法成熟，所所需仪器器简单。但该判定方方法也存存在明显显不足，导导致该种种方法在在应用过过程中有有较大的的局限性性。首先先，BOOD本身身是一个个经验参参数，必必须在严严格一致致的测试试条件下下才能比比较它们们的重现现性和可可比性。测测试条件件的任何何偏差都都将导致致极不稳稳定的测测试结果果，稀释释过程、分分析者的的经验以以及接种种材料的的变化都都可以导导致BOOD测试试的较大大误差，同同时，我我们又很很难找到到一个标标准接种种材料来来检验所所接种的的微生物物究竟带带来多大大的误差差，也不不知道究究竟哪一一个测量量值更接接近于真真值。实实际上，不不同实验验室对同同一水样样的BOOD测试试的结果果重现性性很差，其其原因可可能在于于稀释水水的制备过过程或不同实实验室具具体操作作差异所所带来的的误差[[12]；其次次，国内内外学者者对各类类工业废废水和城城市污水水的BOOD与CCOD数数值做了了大量的的测定工工作，并并确定了了能表征征两者相相关性的的关系式式：COD＝aa+bBBOD((1)式（1）中中a==CODDnB，bb=COODB/BOODCODnBB—不能能被生物物降解的的那部分分有机物物的COOD值；；CODB—能被被生物降降解的那那部分有有机物的的CODD值。根据公式11可以看看出，BBOD//CODD值不能能表示可可生物降降解的有有机物占占全部有有机物的的比值，只只有当aa值为零零时废水水的BOOD/CCOD比比值才是是常数；；最后，废废水的某某些性质质也会使使采用该该种方法法判定废废水可生生化性产产生误差差甚至得得到相反反的结论论，如：：BODD无法反反映废水水中有害害有毒物物质对于于微生物物的抑制制作用，当废水水中含有有降解缓缓慢的有有机污染染物悬浮浮、胶体体污染物物时，BBOD与与CODD之间不不存在良良好的相相关性[[13]。1.2微生生物呼吸吸曲线法法微生物呼吸吸曲线是是以时间间为横坐坐标，以以生化反反应过程程中的耗耗氧量为为纵坐标标作图得得到的一一条曲线线，曲线线特征主主要取决决于废水水中有机机物的性性质[14]。测定定耗氧速速度的仪仪器有瓦瓦勃氏呼呼吸仪和和电极式式溶解氧氧测定仪仪[15]。微生物内源源呼吸曲曲线：当当微生物物进入内内源呼吸吸期时，耗耗氧速率率恒定，耗耗氧量与与时间呈呈正比，在在微生物物呼吸曲曲线图上上表现为为一条过过坐标原原点的直直线，其其斜率即即表示内内源呼吸吸时耗氧氧速率。如如图1所示，比比较微生生物呼吸吸曲线与与微生物物内源呼呼吸曲线线，曲线线a位于于微生物物内源呼呼吸曲线线上部，表表明废水水中的有有机污染染物能被被微生物物降解，耗耗氧速率率大于内内源呼吸吸时的耗耗氧速率率，经一一段时间间曲线aa与内源源呼吸线线几乎平平行，表表明基质质的生物物降解已已基本完完成，微微生物进进入内源源呼吸阶阶段；曲曲线b与与微生物物内源呼呼吸曲线线重合，表表明废水水中的有有机污染染物不能能被微生生物降解解，但也也未对微微生物产产生抑制制作用，微微生物维维持内源源呼吸，曲曲线c位位于微生生物内源源呼吸曲曲线下端端，耗氧氧速率小小于内源源呼吸时时的耗氧氧速率，表表明废水水中的有有机污染染物不能能被微生生物降解解，而且且对微生生物具有有抑制或或毒害作作用，微微生物呼呼吸曲线线一旦与与横坐标标重合，则则说明微微生物的的呼吸已已停止，死死亡。将将微生物物呼吸曲曲线图的的横坐标标改为基基质浓度度，则变变为另一一种可生生化性判判定方法法—耗氧曲曲线法，虽虽然图的的含义不不同，但但是与微微生物呼呼吸曲线线法的原原理和实实验方法法是一致致的。图1微生生物呼吸吸曲线图图Figurre1Thheooxyggenconnsummptiioncurrvess该种判定方方法与其其他方法法相比，操操作简单单、实验验周期短短，可以以满足大大批量数数据的测测定。但但必须指指出，用用此种方方法来评评价废水水的可生生化性、必必须对微微生物的的来源、浓浓度、驯驯化和有有机污染染物的浓浓度及反反应时间间等条件件作严格格的规定定[16]，加之之测定所所需的仪仪器在国国内的普普及率不不高，因因此在国国内的应应用并不不广泛。1.3COO2生成量量测定法法微生物在降降解污染染物的过过程中，在在消耗废废水中OO2的同时时会生成成相应数数量的CCO2。因此此，通过过测定生生化反应应过程CCO2的生成量量，就可可以判断断污染物物的可生生物降解解性[17]。目前最常用用的方法法为斯特特姆测定定法，反反应时间间为288d，可可以比较较CO22的实际际产量和和理论产产量来判判定废水水的可生生化性，也也可以利利用COO2/DOOC值来来判定废废水的可可生化性性[18]。由由于该种种判定实实验需采采用特殊殊的仪器器和方法法，操作作复杂，仅仅限于实实验室研研究使用用，在实实际生产产中的应应用还未未见报道道。2微生物生生理指标标法微生物与废废水接触触后，利利用废水水中的有有机物作作为碳源源和能源源进行新新陈代谢谢，微生生物生理理指标法法就是通通过观察察微生物物新陈代代谢过程程中重要要的生理理生化指指标的变变化来判判定该种种废水的的可生化化性。目目前可以以作为判判定依据据的生理理生化指指标主要要有：脱脱氢酶活活性、三三磷酸腺腺苷(AATP))。2.1脱氢氢酶活性性指标法法微生物对有有机物的的氧化分分解是在在各种酶酶的参与与下完成成的，其其中脱氢氢酶起着着重要的的作用：：催化氢氢从被氧氧化的物物质转移移到另一一物质。由由于脱氢氢酶对毒毒物的作作用非常常敏感，当当有毒物物存在时时，它的的活性（单单位时间间内活化化氢的能能力）下下降。因此，可可以利用用脱氢酶酶活性作作为评价价微生物物分解污污染物能能力的指指标：如如果在以以某种废废水（有有机污染染物）为为基质的的培养液液中生长长的微生生物脱氢氢酶的活活性增加加，则表表明微生生物能够够降解该该种废水水（有机机污染物物）。2.2三磷磷酸腺苷苷(ATTP)指指标法微生物对污污染物的的氧化降降解过程程，实际际上是能能量代谢谢过程，微微生物产产能能力力的大小小直接反反映其活活性的高高低。三三磷酸腺腺苷(AATP))是微生生物细胞胞中贮存存能量的的物质，因因而可通通过测定定细胞中中ATPP的水平平来反映映微生物物的活性性程度，并并作为评评价微生生物降解解有机污污染物能能力的指指标，如如果在以以某种废废水（有有机污染染物）为为基质的的培养液液中生长长的微生生物ATTP的活活性增加加，则表表明微生生物能够够降解该该种废水水[14]（有机机污染物物）。此外，微生生物生理理指标法法还有细细菌标准准平板计计数、DDNA测测定法、IINT测测定法、发发光细菌菌光强测测定法等等[19]。虽然目前脱脱氢酶活活性、AATP等等测定都都已有较较成熟的的方法，但但由于这这些参数数的测定定对仪器器和药品品的要求求较高，操操作也较较复杂，因因此目前前微生物物生理指指标法主主要还是是用于单单一有机机污染物物的生物物可降解解性和生生态毒性性的判定定。3模拟实验验法模拟实验法法是指直直接通过过模拟实实际废水水处理过过程来判判断废水水生物处处理可行行性的方方法。根根据模拟拟过程与与实际过过程的近近似程度度，可以以大致分分为培养养液测定定法和模模拟生化化反应器器法。3.1培养养液测定定法培养液测定定法又称称摇床试试验法，具具体操作作方法是是：在一一系列三三角瓶内内装入某某种污染染物(或或废水))为碳源源的培养养液，加加入适当当N、PP等营养养物质，调调节pHH值，然然后向瓶瓶内接种种一种或或多种微微生物((或经驯驯化的活活性污泥泥)，将将三角瓶瓶置于摇摇床上进进行振荡荡，模拟拟实际好好氧处理理过程，在在一定阶阶段内连连续监测测三角瓶瓶内培养养液物理理外观((浓度、颜颜色、嗅嗅味等))上的变变化，微微生物((菌种、生生物量及及生物相相等)的的变化以以及培养养液各项项指标：：pH、CCOD或或某污染染物浓度度的变化化。3.2模拟拟生化反反应器法法模拟生化反反应器法法是在模模型生化化反应器器(如曝曝气池模模型)中中进行的的，通过过在生化化模型中中模拟实实际污水水处理设设施(如如曝气池池)的反反应条件件，如：：MLSSS浓度度、温度度、DOO、F//M比等等，来预测测各种废废水在污污水处理理设施中中的去除除效果，及及其各种种因素对对生物处处理的影影响。由于模拟实实验法采采用的微微生物、废废水与实实际过程程相同，而而且生化化反应条条件也接接近实际际值，从从水处理理研究的的角度来来讲，相相当于实实际处理理工艺的的小试研研究，各各种实际际出现的的影响因因素都可可以在实实验过程程中体现现，避免免了其他他判定方方法在实实验过程程中出现现的误差差，且由由于实验验条件和和反应空空间更接接近于实实际情况况，因此此模拟实实验法与与培养液液测定法法相比，能能够更准准确地说说明废水水生物处处理的可可行性。但正是由于于该种判判定方法法针对性性过强，各各种废水水间的测测定结果果没有可可比性，因因此不容容易形成成一套系系统的理理论，而而且小试试过程的的判定结结果在实实际放大大过程中中也可能能造成一一定的误误差。4综合模型型法综合模型法法主要是是针对某某种有机机污染物物的可生生化的判判定，通通过对大大量的已已知污染染物的生生物降解解性和分分子结构构的相关关性利用用计算机机模拟预预测新的的有机化化合物的的生物可可降解性性，主要要的模型型有：BBIODDEG模模型、PPLS模模型等。综合模型法法需要依依靠庞大大的已知知污染物物的生物物降解性性数据库库（如EUU的EIINECCS数据据库），而且且模拟过过程复杂杂，耗资资大，主主要用于于预测新新化合物物的可生生化性和和进入环环境后的的降解途途径[20,,21]]。除以上的可可生化性性判定方方法之外外，近年年来还发发展了许许多其他他方法，如如利用多多级过滤滤和超滤滤的方法法得到废废水的粒粒径分布布PSDD（paartiicleesiizedisstriibuttionn）和CCOD分分布来作作为预测测废水可可生化性性的指标标[22]；利用用耗氧量量、生化化反应某某端产物物、生物物活性值值联合评评价废水水的可生生化性[[23]；利用经经验流程程图来预预测某种种有机污污染物的的可生化化性[24]。综上所述，目目前国内内外对于于废水的的可生化化性判定定方法各各有千秋秋，在实实际操作作中应根根据废水水的性质质和实验验条件来来选择合合适的判判定方法法。参考文献：：[1]唐受受印,戴友友芝,汪大大翚等.废水水处理工工程[MM].北京::化学工工业出版版社,19998:88.[2]翁稣稣颖.环境微微生物学学[M]].北北京:科学出出版社,,19885:1566.[3]须藤藤隆一..水环环境净化化及废水水处理微微生物学学[M]].北北京:中国建建筑工业业出版社社,19998:2155.[4]乌锡锡康.有机化化工废水水治理技技术[MM].北京::化学学工业出出版社,,19999:45.[5]杨柳柳燕,马文漪漪等.环境微生物工工程[MM].南京::南京京大学出出版社,,19998.1144.[6]刘永永淞.污水可可生化性性评价[[J]..中国国排水给给水,19995,11((5)::366-388.[7]张忠忠祥.若干工工业废水水和城市市污水BBOD与与CODD相关性性初步探探讨[JJ].给水排排水,19882,2(22):26--28..[8]肖志志成.BODD5和CCOD的的理论相相关原理理及其应应用的初初步探讨讨[J]].环环境科学学,19883,5(11):75.[9]许宋宋仁译..COOD、BBOD和和TOCC的相互互关系及及其在生生物氧化化数学模模式中应应用的意意义[JJ].给水排排水,19881,2(225)::122-14.[10]郭郭文成,,吴群群河.BODD5/CCODccr值评评价污废废水可生生化性的的可行性性分析[[J]..环境境科学技技术,119988,3:399.[11]韩韩玮.污废水水可生化化性评价价方法的的可行性性研究[[J]..江苏苏环境科科技,20004,17((3)::8--10..[12]郭郭文成,,吴群群河.BODD/CCODCCr值评评价污废废水可生生化性的的可行性性分析[[J]..环境境科学与与技术..19998,,8((3)::399-411.[13]顾顾夏声..废水水生物处处理数学学模式[[M]..清华华大学出出版社,,19993:56.[14]沈沈耀良..固定定化微生生物污水水处理技技术[MM].化学工工业出版版社,20002:27--28..[15]韩韩庆莉..应用用瓦勃氏氏技术研研究工业业污水的的可生化化性[JJ].环境保保护科学学,20002，220(22):60--63..[16]孙孙洪伟,,王亚亚娥,李杰,王敬东东.工业业废水可可生化性性及其测测定方法法的比较较研究[[J]..甘肃肃环境研研究与监监测,20003,16((3)::2113-2215..[17]杨杨培霞,,梁淑淑敏,光焕竹竹.工业业废水可可生化性性测试技技术[JJ].化学工工程师,,20002,88((1)::322-333.[18]UUweJ.Strrotmmannn,HHelmmutSchhwarrz,,UdooPaaggaa.TheecoombiineddCOO2/DOOCttestt-annewmetthoddtoodeeterrminnetthebbioddegrradaabillityyofforrganniccommpouundss[J]],Chhemoosphheree,19995,3(3)：5225-5538..[19]谢谢冰.淡水发发光细菌菌法测定定有机废废水的可可生化性性.华东东师范大大学学报报(自然然科学版版),20000,,6((2)::1110-1112..[20]EE.RRoriije,,IH.Looonenn,MM.MMtilllerr,eetaal.PeiijneenbuurgevaaluaatioonaandapppliccatiionofmoddelssfoortthepreedicctioonoofrreaddybbioddegrradaabillityyinnthheMMITII-Ittestt[J]],Chhemoosphheree,19999,38((6)：14409--14117.[21]UUdoPaggga..Testtoffbiiodeegraadabbiliitywitthsstanndarrdizzedmetthodds[JJ],CChemmosppherre,19997,335(12)：：29553-229722.[22]EEbruuDuulekkgurrgenn.SizzeddisttribbutiionofwasstewwateerCCODfraactiionssassanninndexxforrbiiodeegraadabbiliity[[J],,Wateerrreseearcch,20006,40::2733-2881.[23]ZZhannpenngJJianng,Honngweei,YanngLiixinnSuun,etal..Inttegrrateedaasseessmmenttfooraaeroobiccbiiodeegraadabbiliityoofoorgaaniccsuubsttancces[[J],,Cheemosspheere,,20002,,48(11):1133––1388.[24]KKoicchiHirromaatsuu,YYoshhikuuniYakkabee,