廢水存在可生化性差異的主要原因在于廢水所含的有機(jī)物中,除一些易被微生物分解、利用外,還含有一些不易被微生物降解、甚至對(duì)微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用,這些有機(jī)物質(zhì)的生物降解性質(zhì)以及在廢水中的相對(duì)含量決定了該種廢水采用生物法處理(通常指好氧生物處理)的可行性及難易程度。在特定情況下,廢水的可生化性除了體現(xiàn)廢水中有機(jī)污染物能否可以被利用以及被利用的程度外,還反映了處理過程中微生物對(duì)有機(jī)污染物的利用速度:一旦微生物的分解利用速度過慢,導(dǎo)致處理過程所需時(shí)間過長(zhǎng),在實(shí)際的廢水工程中很難實(shí)現(xiàn),因此,一般也認(rèn)為該種廢水的可生化性不高。
確定處理對(duì)象廢水的可生化性,對(duì)于廢水處理方法的選擇、確定生化處理工段進(jìn)水量、有機(jī)負(fù)荷等重要工藝參數(shù)具有重要的意義。國(guó)內(nèi)外對(duì)于可生化性的判定方法根據(jù)采用的判定參數(shù)大致可以分為好氧呼吸參量法、微生物生理指標(biāo)法、模擬實(shí)驗(yàn)法以及綜合模型法等。
好氧呼吸參量法
微生物對(duì)有機(jī)污染物的好氧降解過程中,除COD、BOD等水質(zhì)指標(biāo)的變化外,同時(shí)伴隨著O2的消耗和CO2的生成。
好氧呼吸參量法是就是利用上述事實(shí),通過測(cè)定COD、BOD等水質(zhì)指標(biāo)的變化以及呼吸代謝過程中的O2或CO2含量(或消耗、生成速率)的變化來確定某種有機(jī)污染物(或廢水)可生化性的判定方法。根據(jù)所采用的水質(zhì)指標(biāo),主要可以分為:水質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)法、微生物呼吸曲線法、CO2生成量測(cè)定法。
微生物生理指標(biāo)法
微生物與廢水接觸后,利用廢水中的有機(jī)物作為碳源和能源進(jìn)行新陳代謝,微生物生理指標(biāo)法就是通過觀察微生物新陳代謝過程中重要的生理生化指標(biāo)的變化來判定該種廢水的可生化性。目前可以作為判定依據(jù)的生理生化指標(biāo)主要有:脫氫酶活性、三磷酸腺苷(ATP)。
1.脫氫酶活性指標(biāo)法
微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解是在各種酶的參與下完成的,其中脫氫酶起著重要的作用:催化氫從被氧化的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一物質(zhì)。由于脫氫酶對(duì)毒物的作用非常敏感,當(dāng)有毒物存在時(shí),它的活性(單位時(shí)間內(nèi)活化氫的能力)下降。因此,可以利用脫氫酶活性作為評(píng)價(jià)微生物分解污染物能力的指標(biāo):如果在以某種廢水(有機(jī)污染物)為基質(zhì)的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)的微生物脫氫酶的活性增加,則表明微生物能夠降解該種廢水(有機(jī)污染物)。
2.三磷酸腺苷(ATP)指標(biāo)法
微生物對(duì)污染物的氧化降解過程,實(shí)際上是能量代謝過程,微生物產(chǎn)能能力的大小直接反映其活性的高低。三磷酸腺苷(ATP)是微生物細(xì)胞中貯存能量的物質(zhì),因而可通過測(cè)定細(xì)胞中ATP的水平來反映微生物的活性程度,并作為評(píng)價(jià)微生物降解有機(jī)污染物能力的指標(biāo),如果在以某種廢水(有機(jī)污染物)為基質(zhì)的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)的微生物ATP的活性增加,則表明微生物能夠降解該種廢水(有機(jī)污染物)。
模擬實(shí)驗(yàn)法
模擬實(shí)驗(yàn)法是指直接通過模擬實(shí)際廢水處理過程來判斷廢水生物處理可行性的方法。根據(jù)模擬過程與實(shí)際過程的近似程度,可以大致分為培養(yǎng)液測(cè)定法和模擬生化反應(yīng)器法。
1.培養(yǎng)液測(cè)定法
培養(yǎng)液測(cè)定法又稱搖床試驗(yàn)法,具體操作方法是:在一系列三角瓶?jī)?nèi)裝入某種污染物(或廢水)為碳源的培養(yǎng)液,加入適當(dāng)N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),調(diào)節(jié)pH值,然后向瓶?jī)?nèi)接種一種或多種微生物(或經(jīng)馴化的活性污泥),將三角瓶置于搖床上進(jìn)行振蕩,模擬實(shí)際好氧處理過程,在一定階段內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)三角瓶?jī)?nèi)培養(yǎng)液物理外觀(濃度、顏色、嗅味等)上的變化,微生物(菌種、生物量及生物相等)的變化以及培養(yǎng)液各項(xiàng)指標(biāo):pH、COD或某污染物濃度的變化。
2.模擬生化反應(yīng)器法
模擬生化反應(yīng)器法是在模型生化反應(yīng)器(如曝氣池模型)中進(jìn)行的,通過在生化模型中模擬實(shí)際污水處理設(shè)施(如曝氣池)的反應(yīng)條件,如:MLSS濃度、溫度、DO、F/M比等,來預(yù)測(cè)各種廢水在污水處理設(shè)施中的去除效果,及其各種因素對(duì)生物處理的影響。
綜合模型法
綜合模型法主要是針對(duì)某種有機(jī)污染物的可生化的判定,通過對(duì)大量的已知污染物的生物降解性和分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)性利用計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)新的有機(jī)化合物的生物可降解性,主要的模型有:BIODEG模型、PLS模型等。
綜合模型法需要依靠龐大的已知污染物的生物降解性數(shù)據(jù)庫(如EU的EINECS數(shù)據(jù)庫),而且模擬過程復(fù)雜,耗資大,主要用于預(yù)測(cè)新化合物的可生化性和進(jìn)入環(huán)境后的降解途徑。