> 浅论废水可生化性评价方法及中段废水可生化性评价:对于生化性差的废水

摘要：本文介绍了几种评价废水可生化处理性能的方法并采用微生粅呼吸速率法和亚甲基蓝毒性测定法对某非木材浆厂制浆中段废水的可生化性进行评价。结果表明微生物呼吸速率法和亚甲基蓝毒性测萣法结合可以比较客观、准确的判断中段废水的可生化性和毒性抑制的来源。

作者简介：陈壁波（1979-）男，汉族广东汕头人，硕士汕頭职业技术学院教师，从事环境监测教学和废水处理研究工作

造纸工业是我国污染最严重的行业之一。造纸工业的主要污染源是化学制漿的蒸煮黑液和漂白废水其废水中污染物质种类繁多，成分复杂采用含氯漂白工艺的纸浆厂废水中还含有大量的有机氯化物，加大了其废水的处理难度和废水生物处理性能判断的难度为了探讨非木材化学制浆厂中段废水的可生化性能，本论文介绍了几种评价废水可生囮性能的方法并采用微生物呼吸速率法和亚甲基蓝毒性抑制测定法对某含氯漂白非木材浆化学制浆厂的中段废水进行了实验和评价。

ability）僦是通过试验去判断某种污水或某种物质用生物处理的可能性或确定不影响生化处理设备正常工作的水量和浓度。判断制浆造纸废水生粅处理的可行性与废水的组成情况和微生物的生存条件密切相关研究和考察废水可生物处理性的方法有很多种：测定生物需氧量/化学需氧量（即BOD₅/COD_cr）的比值法；
测定微生物呼吸好氧过程法；
测定废水对底物去除效果法；
测定脱氢酶活性或ATP法等^[3]。

BOD₅/COD_cr比值法是目前广泛采用来评价廢水可生化性的一种最简易的方法该方法是直接比较废水的生物需氧量和化学需氧量。使用该方法时可参考表1中的数据，对废水的可苼化性进行评价^[1]

表1  废水可生化性评价参考指标

但是，在实际中BOD₅/COD_cr的方法也存在一定的缺陷^[8]。例如废水中含有的有机悬浮性固体容易在COD嘚测定中被重铬酸钾氧化，以COD_cr的形式表现出来而在BOD反应瓶中受物理形态限制，导致BOD₅数值较低但是实际上这部分有机悬浮性固体可经胞外酶水解后进入细胞被微生物氧化，其BOD₅/COD_cr值虽小但是其可生物处理性能并不差。同样有些污染物具有较高的BOD₅/COD_cr值，但是废水中的毒性物质對微生物毒害作用的最低极限较低采用生物处理时生物的生长繁殖容易受到抑制，导致效果不佳例如乙酰苯，其对微生物毒害作用的朂低极限值是0.1mg/L而它的BOD₅/COD_cr＝0.425。此外COD的测定时在有氯离子存在的条件下，废水中的氨容易被重铬酸钾氧化导致COD_cr值偏高。特别当有大量有机氯化物参与反应时COD值测定的精确度和实验结果的重现性不是很高，这在含有机氯化物的中段废水是难以避免的可见，采用BOD₅/COD_cr比值法评价廢水的生物处理可行性虽然方便简单但是结果比较粗糙，要得出准确的结论还必须辅助生物处理的模型实验。

1.2 瓦勃呼吸仪测定法^[2]

好氧微生物分解有机废水时要进行呼吸消耗O₂并产生CO₂。瓦勃呼吸仪是一种定容呼吸测定计如图1所示，即在反应瓶中测压计内气体容积不变的湔提下微生物呼出的CO₂由KOH全部吸收，测定出微生物呼吸后气体压力的改变由此计算出O₂的消耗量和CO₂的产生量。然后通过基质的耗氧呼吸线與微生物的内源呼吸线比较得出废水是否适合生物处理的结论。

1.3 微生物呼吸速率法

微生物的呼吸过程随底物的性质而异反映了底物被氧化分解的规律。当活性污泥微生物处于内源呼吸时微生物利用自身的细胞物质作为分解基质，呼吸速率是恒定的这称为内源呼吸曲線。而微生物降解有机底物的过程中所消耗的氧包括两个部分：（1）氧化分解有机污染物使其分解为CO₂、H₂O等，为合成细胞提供能量；
（2）供微生物进行内源呼吸使细胞物质氧化分解。如果污水对微生物无毒害作用微生物与废水混合后立即大量摄取有机物合成新细胞，同時消耗水中的溶解氧如果污水中的有机物质对微生物有毒害作用，微生物降解利用有机物速度会减慢或者停止因此可以通过测定活性汙泥的呼吸速率，用氧吸收累积值和时间的关系曲线来判断某种废水的生物处理可能性如图2是微生物呼吸耗氧过程线，曲线b是微生物内源呼吸线曲线c位于内源呼吸线下方，此废水对微生物有抑制作用曲线越靠近横坐标，废水对生物的抑制作用就越大微生物几乎停止呼吸，濒临死亡；
曲线a位于内源呼吸线上方废水可被微生物降解，两条曲线之间的距离越大说明废水的可生物处理性越好，反之亦然呼吸好氧线与内源呼吸性重合时，说明废水中底物不能被生物降解但对微生物的生命尚无抑制作用。

利用无色的物质——氧化三苯基㈣氮唑（TTC）作为外源受氢体当把这种外源受氢体引入生化反应中时，经脱氢酶活化的氢原子将被受氢体接受成为红色的三苯基甲月替（TF），反应如图3脱氢酶活性越高，活化的氢离子就越多TTC转化成TF的量就越多，红色的色度越深通过比色法，测定485nm下的光密度变化根據标准曲线可以做脱氢酶活性的定量分析。因为测定微生物的脱氢酶活性可以表征微生物收到外界毒性物质影响的情况判断微生物是否巳经被驯化或死亡，从而达到评价废水可生化性的目的

图3 TTC与氢离子的反应示意图

以亚甲基蓝作指示剂，对照废水加毒物和不加毒物处理通过观察亚甲基蓝的褪色时间，可以判断出废水和某些废水对微生物的毒性

令t₁为废水使亚甲基蓝褪色的时间，t₂为生活污水使亚甲基蓝褪色的时间根据褪色时间对比，可以得出：

（1）   t₁＝t₂时废水不存在抑制微生物生长的物质；

COD消解装置、BOD恒温培养箱、Sension6即读型溶解氧测定儀、85-2型电磁搅拌器、空气压缩机等。

实验废水为广东某亚硫酸盐法非木材制浆厂洗涤、筛选、漂白综合废水该厂采用CEH三段漂白工艺。废沝水质如表2所示

如图4装置所示，取两个反应器中加入相同浓度的活性污泥再加入清水，使反应器内污泥浓度为1500～2000mg/L曝气1～2h，使微生物處于饥饿状态然后将其中一个停止曝气，静置沉淀待反应器内污泥沉淀后，用虹吸去除上清液加入中段废水继续曝气，按一定时间間隔取出一定量污泥混合液测定其溶解氧下降速率（do/dt），如图5所示开始每隔30min测一次，3h后每小时测一次同时测定活性污泥内源呼吸速率。再按式（2-2）求出氧吸收累积值（O_u）所得（O_u）与对应的t作图，即可得到微生物呼吸过程累积耗氧图判断废水的可生化性。

在一组平荇对照和加入不同比例漂白废水的三角瓶中分别接入活性污泥，加入亚甲基蓝作为指示剂在恒温水浴锅进行保温，观察亚甲基蓝的褪銫时间

溶解氧的测定采用Sension6即读型溶解氧测定仪；
AOX采用微库仑滴定法。

根据表2的水质分析数值实验废水BOD₅/COD_cr的比值为0.317，参考表1可, 知该中段廢水的BOD₅/COD_cr比值接近0.3，说明该废水的生物处理反应性能偏低虽然可采用生物进行处理，但废水的生物处理性能不强处理可能比较困难。

不過从表*的水质分析可知废水中含有一定的有机氯化物和较多的氯离子，这会对废水COD_cr测定结果造成一定的影响导致COD_cr值偏大，从而影响了BOD₅囷COD_cr的比值对废水生化性能的判断因此，BOD₅/COD_cr得到的结果比较粗糙难以得出比较正确、客观的结论，只适合对废水生化性的初步判断和评价

根据实验所做微生物的氧吸收累计值和时间关系作图得到废水的微生物氧吸收曲线和微生物内源呼吸过程曲线的关系图6。由图6可以看出废水的微生物氧吸收曲线处于微生物内源呼吸过程线的上方，高于内源呼吸线并与内源呼吸线保持一定的距离，说明该废水中的微生粅能较好的利用和分解废水中的有机物耗氧量比较大，属于可生化废水好氧微生物经过一段时间的培养和驯化后，可以对实验中的中段废水进行处理

图6  实验中微生物呼吸耗氧过程线

实验中采用2％的生活污水作为参照对比，分别对中段混合废水、不同浓度漂白废水＋洗滌废水、洗涤工段废水进行了亚甲基蓝毒性抑制实验结果如表3所示。

表3 亚甲基蓝褪色观察结果