实验九 废水可生化性实验

实验九 工业污水可生化性实验

一、实验目的

某些工业污水在进行生物处理时，由于含有生物难将解的有机物、抑制或毒害微生物生长的物质、或者缺少微生物所需要的营养物质和环境条件，使得生物处理不能正常进行。因此需要通过实验来考察这些污水生物处理的可能性，研究某些组分可能产生的影响，确定进入生物处理设施的允许浓度。

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CO 2、H 2O 、NH 3（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：

223572228336CH O O NH C H NO CO H O

++→++

2222235722333333CH O O CO H O CH O NH C H NO H O +→++⎛⎫

⎪+→+⎝⎭能量

从上反应式可以看到约1/3的CH 2O(酪蛋白)被微生物氧化分解为CO 2、H 2O ，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：

5722223

552C H NO O CO H O NH +→++

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

T F dO dO dO dt dt dt σ⎛⎫⎛⎫⎛⎫

=+ ⎪ ⎪ ⎪

⎝⎭⎝⎭⎝⎭

式中：T dO dt ⎛⎫ ⎪⎝⎭为总的需氧速率，mg/(L·min)；F dO dt ⎛⎫ ⎪⎝⎭为降解有机物，合成新细胞的耗氧速率，mg/(L·min)； dO dt σ⎛⎫

⎪⎝⎭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(O 2)/g(MLVSS)·h 。

0)()(/)/ ()(/)

t OUR DO DO mg L t h MLVSS g L =-⨯好氧速率(

式中：OUR —— 单位时间内单位活性污泥的耗氧量mg(O 2)/g(MLVSS)·h DO 0 —— 初始时DO 值，mg/L ； DO t —— 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（见图1-1（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。（见图1-1（2））

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1-1（3））。

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BOD 5与COD 比值、摇床或模型测定BOD 5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。

耗氧量

(mg/L)

⑶

⑵

⑴

7-1 生物呼吸线与内呼吸线的比较

耗氧量(mg/L)

时间（h ）

耗氧量(mg/L)

时间（h ）

图1-1 生物呼吸线与内呼吸线的比较

三、实验设备及仪器

1、实验装置如图1-2所示，测定呼吸速率实验装置如图1-3。

图1-2 工业污水可生化性实验装置示意图

图 1-3 测定呼吸速率实验装置图

1. 恒温磁力搅拌器;

2. 广口瓶;

3. 溶氧仪;

4. 溶氧探头;

5. 搅拌子

2、实验仪器仪表 恒温磁力搅拌器

广口瓶：250mL （与溶解氧的探头配套即可） 溶解氧测定仪

搅拌子

离心机

秒表

烧杯、量筒、玻璃棒等

四、实验步骤

1、从城市污水厂曝气池出口取回活性污泥混合液，搅拌均匀后，在6个反应器内分别加约1.3L混合液，再加自来水约3L，使每个反应器内浓度为1~2g/L。

2、开动充氧泵，曝气1~2h，使微生物处于内源呼吸状态。

3、除欲测内源呼吸速率的1号反应器以外，其他5个反应器都停止曝气。

4、静置沉淀，待反应器内污泥沉淀后，用虹吸去除上层清液。

5、在2~6号反应器内均加入从污水厂初次沉淀池出口处取回的城市污水至虹吸前水位，测量反应器内水容积。

6、继续曝气，并按表1计算和投加间甲酚。

表1 各生化反应器内间甲酚浓度

7、混合均匀后用溶氧仪测定反应器内溶解氧浓度，当溶解氧浓度大于

6~7mg/L时，立即取样测定呼吸速率

⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

dt

dO

。以后每隔30min测定一次呼吸速率，

3h后改为每隔1h测定一次，5~6h结束实验。

呼吸速率测定方法：

用250mL的广口瓶取反应器内混合液1瓶，迅速用装有溶解氧探头的橡皮塞塞紧瓶口（不能有气泡或漏气），将瓶子放在电磁搅拌器上，启动搅拌器，定期测定溶解氧浓度ρ（0.5~1min），并做记录，测定10min。然后以ρ对t左图，所得直线的斜率即微生物的呼吸速率。

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