废水可生化行实验
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实验七 废水可生化实验
一、实验目的
由于生物处理方法较为经济，在研究废水的处理方案时，一般首先考虑采用生物处理的可能性。但是，有些废水在进行生物处理时，因为含有难降解的有机污染物质而不能正常运行。因此，在没有现成的科研成果或生产运行资料可以借鉴时，需要通过实验来考察这些废水生物处理的可能性，研究它们进入生物处理系统后可能产生的影响等。
通过本实验希望达到下述目的
（1）理解废水可生化性的含义；
（2）掌握测定废水可生化性实验的方法；
（3）理解内源呼吸线及生化呼吸线的基本含义；
二、实验原理
微生物降解有机污染物的物质代谢过程中所消耗的氧包括两部分：①氧化分解有机污染物，使其分解为CO2、H2O、NH3（存在含氮有机物）等，为合成新细胞提供能量；②供微生物进行内源呼吸，使细胞物质氧化分解。下列式子可说明物质代谢过程中的这一关系。
合成：
223572228336CHOONHCHNOCOHO
2222235722333333CHOOCOHOCHONHCHNOHO能量
从上反应式可以看到约1/3的CH2O(酪蛋白)被微生物氧化分解为CO2、H2O，同时产生能量供微生物合成新细胞，这一过程要耗氧。
内源呼吸：
5722223552CHNOOCOHONH
微生物进行物质代谢过程的需氧速率可以用下式表示总的需氧速率=合成细胞的需氧速率+内源呼吸的需氧速率，即
TFdOdOdOdtdtdt
式中：TdOdt为总的需氧速率，mg/(L·min)；FdOdt为降解有机物，合成新细胞的耗氧速率，mg/(L·min)； dOdt为微生物内源呼吸需氧速率，mg/(L·min)。
活性污泥的耗氧速率（OUR）是评价污泥代谢活性的一个重要指标，它是指单位质量的活性污泥在单位时间内的耗氧量，其单位为 mg(O2)/g(MLVSS)·h。
0)()(/)/ ()(/)tOURDODOmgLthMLVSSgL好氧速率( 2
式中：OUR —— 单位时间内单位活性污泥的耗氧量mg(O2)/g(MLVSS)·h
DO0 —— 初始时DO值，mg/L；
DOt —— t时刻的DO值，mg/L；
t —— 测定经历的时间，h。
测呼吸线即测定基质的耗氧曲线，并把活性污泥微生物对基质的生化呼吸线与其内源呼吸线相比较而作为基质可生物降解性的评价。
当活性污泥微生物处于内源呼吸时，利用的基质是微生物自身的细胞物质，其呼吸速度是恒定的，耗氧量与时间的变化呈直线关系，这称为内源呼吸线。当供给活性污泥微生物外源基质时，耗氧量随时间的变化是一条特征曲线，称为生化呼吸线。把各种有机物的生化呼吸线与内源呼吸线加以比较时，可能出现如图所示的三种情况：
1．生化呼吸线位于内呼吸线之上。说明该有机物或废水可被微生物氧化分解。两条呼吸线之间的距离越大，该有机物或废水的生物降解性越好。反之亦然。（见图7-1（1））
2．生化呼吸线与内呼吸线基本重合，表明该有机物不能被活性污泥微生物氧化分解，但对微生物的生命活动无抑制作用。如图7-1（2）所示。
3．生化呼吸线位于内呼吸线之下，说明该有机物对微生物产生了抑制作用，生化呼吸线越接近横坐标，则抑制作用越大（见图7-1（3））。
耗氧量
(mg/L)
时间（h） 生化呼吸线
t b
c 内呼吸线
⑶ ⑵ ⑴ a
图7-1 生物呼吸线与内呼吸线的比较 耗氧量
(mg/L)
时间（h） 内呼吸线
内呼吸线 生化呼吸线 耗氧量
(mg/L)
时间（h） 生化呼吸线
由于抑制物(如：有毒有害物质)对微生物的抑制作用不仅与抑制物的浓度有关，还与微生物的浓度有关，因此实验时选用的污泥浓度与曝气池的污泥浓度相同，若用抑制物对微生物进行培养驯化，可以使微生物逐渐适应这种抑制物。
上述是通过测定活性污泥的OUR可以判断污水的可生化性，其实测定污水可生化性的方法还有许多种，主要有测定微生物的耗氧量（瓦勃呼吸仪、BOD测定仪）、测定污水的BOD5与COD比值、摇床或模型测定BOD5与COD的去除率、ATP及脱氢酶活性的测定等方法。本实验采用的方法比较简便、直观、所需设备也较简单，易于掌握。
三、实验设备及试剂
实验装置图见图7-2所示。
（1）溶解氧测定仪（如Themor Orion 862A）
（2）恒温磁力搅拌器（如SH-2）
（3）广口瓶：250mL（与溶解氧的探头配套即可，也可用250ml磨口锥形瓶）
（4）曝气泵
（5）离心机 图 7-2 实验装置图
（6）秒表 1. 恒温磁力搅拌器; 2. 广口瓶; 3.
（7）烧杯、量筒、玻璃棒等 溶氧仪; 4. 溶氧探头; 5. 搅拌子
（8）磷酸盐缓冲液（0.025mol/L pH=7） 3
称取KH2PO4 68g和Na2HPO4 71g溶于蒸馏水中，转移至1L容量瓶中，稀释到刻度，摇匀。使用液将该缓冲液稀释20倍制得。
（9）废水：生活污水（可自行配置，用葡萄糖、乙酸钠、氯化铵、磷酸二氢钾等药品）；工业废水（可用苯酚配置不同浓度的工业废水）。
四、实验步骤及记录
1. 废水的配置
生活污水的配置：
葡萄糖：82.5mg/L 乙酸钠：192mg/L 氯化铵：70mg/L 磷酸二氢钾：25mg/L
工业污水配置：
苯酚： 100mg/L 500mg/L 1 000mg/L三个浓度的溶液
2. 实验用活性污泥悬浮液的制备
（1）取运行中的城市污水处理厂或某一工业污水处理站曝气池内混合液（实验室内自行培养也可），注入曝气模型内空曝24 h，或放在振荡器上振荡，使活性污泥处于内源呼吸阶段。
（2）取上述活性污泥在3 000r/min的离心机上离心10min，吸取上清液，加入蒸馏水洗涤，搅拌均匀后再离心，反复三次，用pH=7的磷酸盐缓冲液稀释，配制成活性污泥悬浊液。
3. 内源呼吸及生化曲线的绘制
（1）内源呼吸测定：取100mL曝气后的活性污泥于广口瓶中（搅拌均匀后再取样），再加入150mL自来水，使其污泥混合浓度达到普通曝气池的活性污泥浓度；在20℃左右的恒温条件下，用溶解氧仪测定其中溶解氧的变化值，每隔30s读数一次。以时间为横坐标，耗氧量为纵坐标做出内源呼吸线。
（2）废水生化呼吸测定：取100mL曝气后的活性污泥于广口瓶中，加入150mL废水，在同样条件下用溶解氧仪测定其中溶解氧的变化值，同样每隔30s读数一次。以时间为横坐标，耗氧量为纵坐标在同一坐标系中做出废水生化呼吸曲线。
（3）比较两条呼吸线得出废水可生化结论。
五、注意事项
（1）加入广口瓶中的活性污泥混合液量应相等，这样才能使各种测定条件下的活性污泥浓度相同，使实验结果有可比性。
（2）当反应瓶中溶解氧浓度低于2mg/L时可停止读数，进行下一个水样的测定。
（3）活性污泥悬浊液的配置一定要按照步骤进行正确的操作，保证活性污泥进人内源呼吸期。
（4）为了保证实验结果的精确可靠，必要时可先用一广口瓶进行必要的演练。
六、实验结果整理
（1）实验操作条件
实验日期：______年______月______日
废水类型：______________
苯酚投加量：___________ g
污泥浓度：______________ g/L
温度：_______________℃
（2）测定的溶解氧值及计算得到的耗氧量的实验记录可参考表7-1
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表7-1 溶解氧及耗氧量记录表
时间(min) DO测定值(mg/L) 耗氧量(mg/L) 时间(min) DO测定值(mg/L) 耗氧量(mg/L)
0 0.5
1.0 1.5
2.0 …
（3）以时间t为横坐标、耗氧量为纵坐标，绘制内源呼吸线及不同类型废水的生化呼吸线。将废水的生化呼吸线与内源呼吸线进行比较，分析该类废水的可生化性。
七、实验结果讨论
1. 利用生化呼吸曲线为何能判定某种污水可生化性?
2. 何为内源呼吸，何为生物耗氧?
3. 生化呼吸曲线测定中，哪些因素会影响测定结果?
