廢水的可生化性(Biodegradability)，也稱廢水的生物可降解性，即廢水中有機(jī)污染物被生物降解的難易程度，是廢水的重要特性之一。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。
目前對(duì)可生化性的參考一般以B/C比作為參考，其實(shí)對(duì)于可生化性國(guó)內(nèi)外的判定方法有很多種，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。微生物對(duì)有機(jī)污染物的好氧降解過程中，除COD(ChemicalOxygenDemand化學(xué)需氧量)、BOD(BiologicalOxygenDemand生化需氧量)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。1、水質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)法BOD5/CODCr比值法是經(jīng)典的、也是目前常用的一種評(píng)價(jià)廢水可生化性的水質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)法。BOD是指有氧條件下好氧微生物分解利用廢水中有機(jī)污染物進(jìn)行新陳代謝過程中所消耗的氧量，我們通常是將BOD5(五天生化需氧量)直接代表廢水中可生物降解的那部分有機(jī)物。CODCr是指利用化學(xué)氧化劑(K2Cr2O7)*氧化廢水中有機(jī)污染物過程中所消耗氧的量，通常將CODCr代表廢水中有機(jī)污染物的總量。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為BOD5/CODCr，即B/C比值體現(xiàn)了廢水中可生物降解的有機(jī)污染物占有機(jī)污染物總量的比例，從而可以用該值來評(píng)價(jià)廢水在好氧條件下的微生物可降解性。在一般情況下，BOD5／COD值愈大，說明廢水可生物處理性愈好。綜合國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果，可參照表--【廢水可生化性評(píng)價(jià)參考數(shù)據(jù)】所列數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)廢水的可生化性。在各種有機(jī)污染指標(biāo)中，總有機(jī)碳(TOC)、總需氧量(TOD)等指標(biāo)與COD相比，能夠更為快速地通過儀器測(cè)定，且測(cè)定過程更加可靠，可以更加準(zhǔn)確地反映出廢水中有機(jī)污染物的含量。隨著近幾年來上述指標(biāo)測(cè)定方法的發(fā)展、改進(jìn)，國(guó)外多采用BOD/TOD及BOD/TOC的比值作為廢水可生化性判定指標(biāo)，并給出了一系列的標(biāo)準(zhǔn)。但無論BOD/COD、BOD/TOD或者BOD/TOC，方法的主要原理都是通過測(cè)定可生物降解的有機(jī)物(BOD)占總有機(jī)物(COD、TOD或TOC)的比例來判定廢水可生化性的。該種判定方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于：BOD、COD等水質(zhì)指標(biāo)的意義已被廣泛了解和接受，且測(cè)定方法成熟，所需儀器簡(jiǎn)單。但該判定方法也存在明顯不足，導(dǎo)致該種方法在應(yīng)用過程中有較大的局限性。首先，BOD本身是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，必須在嚴(yán)格一致的測(cè)試條件下才能比較它們的重現(xiàn)性和可比性。測(cè)試條件的任何偏差都將導(dǎo)致不穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果，稀釋過程、分析者的經(jīng)驗(yàn)以及接種材料的變化都可以導(dǎo)致BOD測(cè)試的較大誤差，同時(shí)，我們又很難找到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接種材料來檢驗(yàn)所接種的微生物究竟帶來多大的誤差，也不知道究竟哪一個(gè)測(cè)量值更接近于真值。實(shí)際上，不同實(shí)驗(yàn)室對(duì)同一水樣的BOD測(cè)試的結(jié)果重現(xiàn)性很差，其原因可能在于稀釋水的制備過程或不同實(shí)驗(yàn)室具體操作差異所帶來的誤差；其次，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)各類工業(yè)廢水和城市污水的BOD與COD數(shù)值做了大量的測(cè)定工作，并確定了能表征兩者相關(guān)性的關(guān)系式：CODnB—不能被生物降解的那部分有機(jī)物的COD值；CODB—能被生物降解的那部分有機(jī)物的COD值。根據(jù)公式可以看出，BOD/COD值不能表示可生物降解的有機(jī)物占全部有機(jī)物的比值，只有當(dāng)a值為零時(shí)廢水的BOD/COD比值才是常數(shù)；最后，廢水的某些性質(zhì)也會(huì)使采用該種方法判定廢水可生化性產(chǎn)生誤差甚至得到相反的結(jié)論，如：BOD無法反映廢水中有害有毒物質(zhì)對(duì)于微生物的抑制作用，當(dāng)廢水中含有降解緩慢的有機(jī)污染物懸浮、膠體污染物時(shí)，BOD與COD之間不存在良好的相關(guān)性。
在使用此法時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。1、某些廢水中含有的懸浮性有機(jī)固體容易在COD的測(cè)定中被重鉻酸鉀氧化，并以COD的形式表現(xiàn)出來。但在BOD反應(yīng)瓶中受物理形態(tài)限制，BOD數(shù)值較低，致使BOD5/COD值減小，而實(shí)際上懸浮有機(jī)固體可通過生物絮凝作用去除，繼之可經(jīng)胞外酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)被氧化，其BOD5/COD值雖小，可生物處理性卻不差。2、COD測(cè)定值中包含了廢水中某些無機(jī)還原性物質(zhì)(如硫化物、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽、亞鐵離子等)所消耗的氧量，BOD5測(cè)定值中也包括硫化物、亞硫酸鹽、亞鐵離子所消耗的氧量。但由于COD與BOD5測(cè)定方法不同，這些無機(jī)還原性物質(zhì)在測(cè)定時(shí)的終態(tài)濃度及狀態(tài)都不盡相同，亦即在兩種測(cè)定方法中所消耗的氧量不同，從而直接影響B(tài)OD5和COD的測(cè)定值及其比值。3、重鉻酸鉀在酸性條件下的氧化能力很強(qiáng)，在大多數(shù)情況下，COD值可近似代表廢水中全部有機(jī)物的含量。但有些化合物如吡啶不被重鉻酸鉀氧化，不能以COD的形式表現(xiàn)出需氧量，但卻可能在微生物作用下被氧化，以BOD5的形式表現(xiàn)出需氧量，因此對(duì)BOD5/COD值產(chǎn)生很大影響。綜上所述，廢水的BOD5/COD值不可能直接等于可生物降解的有機(jī)物占全部有機(jī)物的百分?jǐn)?shù)，所以，用BOD5/COD值來評(píng)價(jià)廢水的生物處理可行件盡管方便，但比較粗糙，欲做出準(zhǔn)確的結(jié)論，還應(yīng)輔以生物處理的模型實(shí)驗(yàn)。微生物呼吸曲線是以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以生化反應(yīng)過程中的耗氧量為縱坐標(biāo)作圖得到的一條曲線，曲線特征主要取決于廢水中有機(jī)物的性質(zhì)。測(cè)定耗氧速度的儀器有瓦勃氏呼吸儀和電極式溶解氧測(cè)定儀。
微生物內(nèi)源呼吸曲線：當(dāng)微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸期時(shí)，耗氧速率恒定，耗氧量與時(shí)間呈正比，在微生物呼吸曲線圖上表現(xiàn)為一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，其斜率即表示內(nèi)源呼吸時(shí)耗氧速率。如圖1所示，比較微生物呼吸曲線與微生物內(nèi)源呼吸曲線，曲線a位于微生物內(nèi)源呼吸曲線上部，表明廢水中的有機(jī)污染物能被微生物降解，耗氧速率大于內(nèi)源呼吸時(shí)的耗氧速率，經(jīng)一段時(shí)間曲線a與內(nèi)源呼吸線幾乎平行，表明基質(zhì)的生物降解已基本完成，微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段；曲線b與微生物內(nèi)源呼吸曲線重合，表明廢水中的有機(jī)污染物不能被微生物降解，但也未對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用，微生物維持內(nèi)源呼吸，曲線c位于微生物內(nèi)源呼吸曲線下端，耗氧速率小于內(nèi)源呼吸時(shí)的耗氧速率，表明廢水中的有機(jī)污染物不能被微生物降解，而且對(duì)微生物具有抑制或毒害作用，微生物呼吸曲線一旦與橫坐標(biāo)重合，則說明微生物的呼吸已停止，死亡。將微生物呼吸曲線圖的橫坐標(biāo)改為基質(zhì)濃度，則變?yōu)榱硪环N可生化性判定方法—耗氧曲線法，雖然圖的含義不同，但是與微生物呼吸曲線法的原理和實(shí)驗(yàn)方法是一致的。該種判定方法與其他方法相比，操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)周期短，可以滿足大批量數(shù)據(jù)的測(cè)定。但必須指出，用此種方法來評(píng)價(jià)廢水的可生化性、必須對(duì)微生物的來源、濃度、馴化和有機(jī)污染物的濃度及反應(yīng)時(shí)間等條件作嚴(yán)格的規(guī)定，加之測(cè)定所需的儀器在國(guó)內(nèi)的普及率不高，因此在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用并不廣泛。微生物在降解污染物的過程中，在消耗廢水中O2的同時(shí)會(huì)生成相應(yīng)數(shù)量的CO2。因此，通過測(cè)定生化反應(yīng)過程CO2的生成量，就可以判斷污染物的可生物降解性。目前常用的方法為斯特姆測(cè)定法，反應(yīng)時(shí)間為28d，可以比較CO2的實(shí)際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量來判定廢水的可生化性，也可以利用CO2/DOC值來判定廢水的可生化性。由于該種判定實(shí)驗(yàn)需采用特殊的儀器和方法，操作復(fù)雜，于實(shí)驗(yàn)室研究使用，在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用還未見報(bào)道。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)。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)。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)。此外，微生物生理指標(biāo)法還有細(xì)菌標(biāo)準(zhǔn)平板計(jì)數(shù)、DNA測(cè)定法、INT測(cè)定法、發(fā)光細(xì)菌光強(qiáng)測(cè)定法等。雖然目前脫氫酶活性、ATP等測(cè)定都已有較成熟的方法，但由于這些參數(shù)的測(cè)定對(duì)儀器和藥品的要求較高，操作也較復(fù)雜，因此目前微生物生理指標(biāo)法主要還是用于單一有機(jī)污染物的生物可降解性和生態(tài)毒性的判定。
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