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特种废水处理的可生化评价

  • 特种废水可生化性的评价方法
    从理论上讲,几乎所有的有机污染物都能被微生物所降解,但从废水生物处理的角度来看,根据微生物对有机物的降解能力和有机物对微生物的毒害或抑制作用,可把有机物分为四大类:第1类,易降解的有机物,且无毒害或抑制作用;第2类,可降解有机物,但有毒害或抑制作用;第3类,难降解有机物,但无毒害或抑制作用;第4类,难降解有机物,并有毒害或抑制作用。评价废水中有机物的生物降解性和毒害或抑制性的方法有多种,常用的几种方法,简述如下:
    1. 水质标准法
      以废水中有机物的某些综合水质指标评价其可生化性。长期以来,人们习惯采用BOD5与COD作为废水有机污染的综合指标,两者都反映废水中有机物在氧化分解时的耗氧量。BOD5是有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量,它代表废水中可生物降解的那部分有机物;COD是有机物在化学氧化剂作用下氧化分解所需的氧量,它代表废水中可被化学氧化剂分解的有机物,当采用重铬酸钾为氧化剂时,一般可近似认为COD测定值代表了废水中的全部有机物。
      工业废水的生物处理,通常以COD为设计和运行的水质指标,这是因为COD测定方法简便,并能迅速判断废水的水质。但由于COD值包括可生物降解的和不可生物降解的有机物,因此,根据废水的COD值还不能判断能否采用生物处理法进行处理。采用
      BOD5/COD比值的方法评价废水中有机物的可生化性是简单易行的。一般认为BOD5/COD大于0.45时,该废水适于生物处理,如果比值在0.2左右,说明这种废水中含有大量难降解的有机物,这种废水可否采用生物处理法处理,还需看微生物驯化后能否提高此比值才能判定,此比值接近于零时,采用生物处理法是比较困难的。
    2. 微生物耗氧速度法
      根据微生物与有机物接触后耗氧速度的变化特征,评价有机物的降解和微生物被抑制或毒害的规律。表示耗氧速度随时间变化的曲线称为耗氧曲线。测定耗氧速度的仪器有瓦勃氏呼吸仪及溶解氧测定仪。处于内源呼吸期的活性污泥的耗氧曲线称为内源呼吸耗氧曲线,投加有机物后的耗氧曲线称为底物(有机物)耗氧曲线。一般用底物耗氧速度与内源呼吸速度的比值来评价有机物的可生化性。
      应该指出的是,用耗氧速度法评价有机物的可生化性时,必须对生物污泥(微生物)的来源、浓度、驯化、有机物浓度、反应温度等条件作严格规定。
    3. 脱氢酶活性法
      活性污泥或生物膜中微生物所产生的各种酶能够催化废水中的各种有机物进行氧化还原反应。其中脱氢酶类能使被氧化有机物的氢原子活化并传递给特定的受氢体,单位时间内脱氢酶的活化氧的能力农现为它的活性。可以通过测定微生物的脱氢酶活性来评价废水中有机物的可生化性。
      如果脱氢酶活化的氢原子被人为受氢体所接受,就可在试验条件下利用人为受氢体直接测定脱氢酶活性。人为受氢体通常选用受氢后能够变色的物质,例如甲烯蓝受氢后变成无色的还原性甲烯蓝。无色的氯化三笨基四氮唑(TTC)受氮后变成红色的三苯基甲膳(TF),然后利用比色法做定量分析。
    4. 有机化合物分子结构评价法
      有机物的生物降解性与其分子结构有关,目前的研究还不够充分,初步归纳有以下的规律,可用来判断有机物的可生化性。
      (1)含有羧基(R-COOHH)、脂类(R-COO-R)或羧基(R-OH)的非毒性脂肪族化合物属易生物降解有机物,而含有二羧基(HOOC-R-COOH)的化合物需要比单羧基化合物更长的驯化时间。
      (2)含有羰基(R-CO-R)或双键(-C=C-)的化合物属中等程度可生物降解的化合物,且需很长的驯化时间。
      (3)含有氨基(R-NH2)或羟基(R-OH)化合物的生物降解性取决于与基团连接的碳原子饱和程度,并遵循如下的顺序。
      伯碳原子>仲碳原子>叔碳原子。
      (4)卤代(R-X)化合物的生物降解性随卤素取代程度的提高而下降。
  • 可生化性评价试验应注意的问题
    1. 生物处理方法
      上述方法那是用来评价好氧微生物对有机物的可生化性。某种有机物对好氧菌来说是难降解的,但对厌氧菌来说,就不一定是难降解的。即使对好氧活性污泥法来说,各种方法由于停留时间不同,例如普通活性污泥法不能降解的某些有机物,延时曝气法和稳定塘法可得到一定程度的降解。
    2. 微生物来源及浓度
      进行可生化试验时,由于微生物来源不同,测定站果可能有较大差异。众所周知,当微生物与原来不能被其降解的有机物长时间接触后,会提高其降解能力。例如难降解的聚乙烯醇,微生物经驯化后,能显著提高对其降解能力。又如经20d以上驯化后的活性污泥,苯可被微生物降解,但未经驯化的活性污泥,耗氧量几乎测不出。由于微生物被驯化与否,对生化性影响显著,所以在评价时应说明微生物是否经驯化以及驯化的程度。微生物获得降解有机物的能力,有人认为不是由于细胞中的DNA遗传因子,可能是由于核外细胞质中其有自身增殖的DNA遗传因子《胞外遗传体》引起的。微生物对某种有机物具有降解能力时,对于该有机物的化学结构相似的有机物,一般也有降解能力。例如经某种醇驯化过的微生物,它不仅可分解与该醇相似的醛或有机酸,而且与它的分子量相似的醇、醛或有机酸也能加以降解。利用这一规律可缩短驯化时间。在驯化初期,微生物对易降解有机物的降解能力强,以后对较难降解有机物逐渐增强其降解能力。驯化成功与否与许多因素有关,到目前为止已找到了多种过去认为难降解有机物的微生物,这为采用生物处理法处理难降解有机物开辟了广阔的前景。例如聚乙烯醇(PVA)主要用于纤维工业,微生物未被PVA驯化时,经30d仍不能降解,有人从土壤中分离出能降解PVA的假单胞菌属细菌,并用活性污泥法处理,经一个半月充分驯化PVA,降解率可达90%以上。
      进行可生化性试验时,必须考虑微生物浓度。如果微生物浓度过低,则培养时间就会很长。反之,浓度过高,由于微生物的吸附能力较大,会因吸附作用使溶液中有机物的浓度降低,难于正确计算有机物的降解率。根据试验时采用的微生物浓度大小,可生化性评价法可分为两类:一类是高浓度微生物,从每升数百到数千毫克,接近于实际生物处理构筑物中的微生物浓度;另一类是低浓度微生物,接近自然环境中的微生物浓度,这对评价在好氧条件下环境的自净能力是有效的,因此,应根据评价的目的确定微生物浓度,尽可能与实际浓度相同。
      有机物浓度、营养物质、pH、水温、共存物质有机物浓度对可生化性的影响,有的影响很大,例如酚,在低浓度时可被生物降解,但浓度超过允许值时,会对微生物有毒害作用或抑制作用。其他如营养盐、pH、水温、共存物质等都会对可生化性产生影响。
      综上所述,度水中有机物的可生化性,最好通过所采用的处理装置,对该废水进行试验确定。

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