废水的可生化性

废水的可生化性
一、废水可生化性
废水生物处理是以废水中所含污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解、废水得以净化。

显然，如果废水中的污染物不能被微生物降解，生物处理是无效的。

如果废水中的污染物可被微生物降解，则在设计状态下废水可获得良好的处理效果。

但是当废水中突然进入有毒物质，超过微生物的忍受限度时，将会对微生物产生抑制或毒害作用，使系统的运行遭到严重破坏。

因此对废水成分的分析以及判断废水能否采用生物处理是设计废水生物处理工程的前提。

所谓废水可生化性的实质是指废水中所含的污染物通过微生物的生命活动来改变污染物的化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度。

研究污染物可生化性的目的在于了解污染物质的分子结构能否在生物作用下分解到环境所允许的结构形态，以及是否有足够快的分解速度。

所以对废水进行可生化性研究只研究可否采用生物处理，并不研究分解成什么产物，即使有机污染物被生物污泥吸附而去除也是可以的。

因为在停留时间较短的处理设备中，某些物质来不及被分解。

允许其随污泥进入消化池逐步分解。

事实上，生物处理并不要求将有机物全部分解成CO2、H2O和硝酸盐等，而只要求将水中污染物去除到环境所允许的程度。

多年来，国内外在各类有机物生物分解性能的研究方面积累了大量的资料，以化工废水中常见的有机物为例，各种物质的可降解性可归纳于表--【各类有机物的可降解性及特例】。

在分析污染物的可生化性时，还应注意以下几点。

①一些有机物在低浓度时毒性较小，可以被微生物所降解。

但在浓度较高时，则表现出对微生物的强烈毒性，常见的酚、氰、苯等物质即是如此。

如酚浓度在1％时是一种良好的杀菌剂，但在300mg/L以下，则可被经过驯化的微生物所降解。

②废水中常含有多种污染物，这些污染物在废水中混合后可能出现复合、聚合等现象，从而增大其抗降解性。

有毒物质之间的混合往往会增大毒性作用，因此，对水质成分复杂的废水不能简单地以某种化合物的存在来判断废水生化处理的难易程度。

③所接种的微生物的种属是极为重要的影响因素。

不同的微生物具有不同的酶诱导特性，在底物的诱导下，—些微生物可能产生相应的诱导酶，而有些微生物则不能，从而对底物的降解能力也就不同。

目前废水处理技术已发展到采用特效菌种和变异菌处理有毒废水的阶段，对有毒物质的降解效率有了很大提高。

现已发现镰刀霉(Fusarium)、诺卡氏菌(Nocardia)等具有分解氰与腈的能力；假单孢菌(如食酚极毛杆菌Pseudomonas phenolphagum、解酚极毛杆菌Pseudomonas phenolicum)、小球菌(Micrococcus)等具有很强的降解酚的能力.在厌气发酵过程中，假单孢菌的一些种以及黄杆菌(Flavobacterium)都具有很强的产酸能力，甲烷叠球菌(Methanococcus)等具有很高的产气能力。

目前，国内外的生物处理系统大多采用混合菌种，通过废水的驯化进行自然的诱导和筛选，驯化程度的好坏，对底物降解效率有很大影响，如处理含酚废水，在驯化良好时，酚的接受浓度可由几十毫克／升提高到500—600mg／L。

④pH值、水温、溶解氧、重金属离子等环境因素对微生物的生长繁殖及污染物的存在形式有影响，因此，这些环境因素也间接地影响废水中有机污染物的可降解程度。

由于废水中污染物的种类繁多，相互间的影响错综复杂，所以一般应通过实验来评价废
水的可生化性，判断采用生化处理的可能性和合理性。

表各类有机物的可降解性及特例
类别可生物降解性特征特殊例外
碳水化合物易于分解，大部分化合物的BOD5/COD＞50％
纤维系、木质素、甲基纤维素、α-
纤维素生物降解性较差
烃类化合物对生物氧化有阻抗，环烃比脂烃更甚．实际上，大部
分烃类化合物不易被分解，小部分如苯、甲苯、乙基
苯以及丁苯异戊二烯，经驯化后，可被分解，大部分
化合物的BOD5/COD≤20%～25%
松节油、苯乙烯较易被分解
醇类化合物能够被分解，主要取决于驯化程度、大部分化合物的
BOD5/COD＞40%
特丁醇、戊醇、季戊四醇表现高度的
阻抗性
酚类化台物能够被分解。

需短时间的驯化，一元酚、二元性，酚、
甲酚及许多酚都能够被分解，大部分酚类化合物的
BOD5/COD＞40%
2、4、5三氯苯酚、硝基酚具有较高
的阻抗较难分解
醛类化合物能够被分解，大多数化合物的BOD5/COD＞40％
丙烯醛、三聚丙烯醛需长期驯化，苯
醛、3-羟基丁醛在高浓度时表现高度
阻抗
醚类化合物对生物降解的阻抗性较大，比酚、醛、醇类物质难
于降解。

有一些化合物经长期驯化后可以分解
乙醚、乙二醚不能被分解
酮类化合物可生化性较醇、醛、酚差，但较醚为好，有一部分酮类化合物经长期驯化后，能够被分解
氨基酸生物降解性能良好BOD5/COD可大于50％胱氨酸、酪氨酸需较长时间驯化才能被分解
含氮化合物苯胺类化合物经长期驯化可被分解，硝基化合物中的
一部分经驯化后可降解。

胺类大部分能够被降解
二乙替苯胺、异丙胺、二甲苯胺实际
上不能降解
氰或睛经驯化后容易被降解
乙烯类生物降解性能良好巴豆醛在高浓度时可被降解。

在低浓度时产生，阻抗作用的有机物
表面活性剂类直链烷基芳基硫化物经长期驯化后能够被降解，“特型”化合物则难于降解．高分子量的聚乙氧酯和酰胺类更为稳定，难于生物降解
含氯化合物氧乙基类(醚链)对降解作用有阻抗，其高分子化合物阻抗性更大
卤素有机物大部分化合物不能被降解
氯丁二烯、二氯乙酸、二氯苯醋酸钠、
二氯环、己烷、氯乙醇等可被降解
二、可生化性的评价方法
1．BOD5／COD值法
BOD5和COD是废水生物处理过程中常用的两个水质指标，用BOD5／COD值评价废水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法。

在一般情况下，BOD5／COD值愈大，说明废水可生物处理性愈好。

综合国内外的研究结果，可参照表--【废水可生化性评价参考数据】所列数据评价废水的可生化性。

表废水可生化性评价参考数据
BOD5/COD ＞0.45 0.3—0.45 0.2—0.3 ＜0.2
可生化好较好较难不宜在使用此法时，应注意以下几个问题。

①某些废水中含有的悬浮性有机固体容易在COD的测定中被重铬酸钾氧化，并以COD 的形式表现出来。

但在BOD反应瓶中受物理形态限制，BOD数值较低，致使BOD5/COD 值减小，而实际上悬浮有机固体可通过生物絮凝作用去除，继之可经胞外酶水解后进入细胞内被氧化，其BOD5/COD值虽小，可生物处理性却不差。

②COD测定值中包含了废水中某些无机还原性物质(如硫化物、亚硫酸盐、亚硝酸盐、亚铁离子等)所消耗的氧量，BOD5测定值中也包括硫化物、亚硫酸盐、亚铁离子所消耗的氧量。

但由于COD与BOD5测定方法不同，这些无机还原性物质在测定时的终态浓度及状态都不尽相同，亦即在两种测定方法中所消耗的氧量不同，从而直接影响BOD5和COD的测定值及其比值。

③重铬酸钾在酸性条件下的氧化能力很强，在大多数情况下，COD值可近似代表废水中全部有机物的含量。

但有些化合物如吡啶不被重铬酸钾氧化，不能以COD的形式表现出需氧量，但却可能在微生物作用下被氧化，以BOD5的形式表现出需氧量，因此对BOD5/COD
值产生很大影响。

综上所述，废水的BOD 5/COD 值不可能直接等于可生物降解的有机物占全部有机物的百分数，所以，用BOD 5/COD 值来评价废水的生物处理可行件尽管方便，但比较粗糙，欲做出准确的结论，还应辅以生物处理的模型实验。

2．BOD 5/TOD 值法
对于同一废水或同种化合物，COD 值一般总是小于或等于TOD 值，不同化合物的COD/TOD 值变化很大，如吡啶为2％，甲苯为45％，甲醇为100％，因此，以TOD 代表废水中的总有机物含量要比COD 准确，即用BOD 5/TOD 值来评价废水的可生化性能得到更好的相关性。

通常，废水的TOD 由两部分组成，其一是可生物降解的了TOD(以了TOD B 表示)，其二是不可生物降解的TOD(以TOD NB 表示)，即：
NB B TOD TOD TOD += (1)
图 TOD 的代谢模式
在微生物的代谢作用下，TOD B 中的一部分氧化分解为CO 2和H 2O ，一部分合成为新的细胞物质。

合成的细胞物质将在内源呼吸过程中被分解，并有一些细胞残骸最终要剩下来。

上述有机物的生物降解过程可用图--【TOD 的代谢模式】表示．
根据图--【TOD 的代谢模式】，可建立如下关系式：
B B u TOD c b TOD a BOD ∙∙+∙= (2)
将式(2)代入式(1)并整理得：
NB u TOD c
b a BOD TOD +∙+= (3) 在碳化阶段，BOD 反应接近一级反应动力学，其BOD 5与BOD u 的关系为BOD 5＝BOD u .(1-10-5K )，将此式代入式(3)中，整理得：
NB TOD BOD m TOD +∙=5 (4)
式中()()
K c b a m 51011--∙∙+= 式(4)揭示了废水中的BOD 5与TOD 的内在联系。

整理可得：
TOD
TOD m TOD BOD B ∙=15 (5) 式(5)可作为评价废水可生化性的基本公式。

式中包含两个因素，其—是反映有机物的可生物降解程度(TOD B /TOD)；其二是反映有机物的生物降解速度(B TOD BOD m 51=)，二者之积则表示有机物的可生化性。

采用BOD 5／TOD 值评价废水可生化性时，有些研究者推荐采用表--【废水可生化性评价参考数据】所列标准。

表 废水可生化性评价参考数据 BOD 5/TOD 值
＞0.4 0.2～0.4 ＜0.2 废水可生化性 易生化 可生化 难生化。