判斷污水(shuǐ)可(kě)生化性的(de)方法有(yǒu)哪些？

廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性(Biodegradability)，也(yě)稱廢水(shuǐ)的(de)生物(wù)可(kě)降解性，即廢水(shuǐ)中有(yǒu)機污染物(wù)被生物(wù)降解的(de)難易程度，是廢水(shuǐ)的(de)重要特性之一。

廢水(shuǐ)存在可(kě)生化性差異的(de)主要原因在于廢水(shuǐ)所含的(de)有(yǒu)機物(wù)中，除一些易被微生物(wù)分(fēn)解、利用(yòng)外，還含有(yǒu)一些不易被微生物(wù)降解、甚至對微生物(wù)的(de)生長産生抑制(zhì)作用(yòng)，這些有(yǒu)機物(wù)質的(de)生物(wù)降解性質以及在廢水(shuǐ)中的(de)相(xiàng)對含量決定了該種廢水(shuǐ)采用(yòng)生物(wù)法處理(lǐ)(通常指好氧生物(wù)處理(lǐ))的(de)可(kě)行(xíng)性及難易程度。在特定情況下，廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性除了體現廢水(shuǐ)中有(yǒu)機污染物(wù)能(néng)否可(kě)以被利用(yòng)以及被利用(yòng)的(de)程度外，還反映了處理(lǐ)過程中微生物(wù)對有(yǒu)機污染物(wù)的(de)利用(yòng)速度：一旦微生物(wù)的(de)分(fēn)解利用(yòng)速度過慢(màn)，導緻處理(lǐ)過程所需時間過長，在實際的(de)廢水(shuǐ)工(gōng)程中很難實現，因此，一般也(yě)認爲該種廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性不高(gāo)。

确定處理(lǐ)對象廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性，對于廢水(shuǐ)處理(lǐ)方法的(de)選擇、确定生化處理(lǐ)工(gōng)段進水(shuǐ)量、有(yǒu)機負荷等重要工(gōng)藝參數具有(yǒu)重要的(de)意義。國内外對于可(kě)生化性的(de)判定方法根據采用(yòng)的(de)判定參數大(dà)緻可(kě)以分(fēn)爲好氧呼吸參量法、微生物(wù)生理(lǐ)指标法、模拟實驗法以及綜合模型法等。

好氧呼吸參量法

微生物(wù)對有(yǒu)機污染物(wù)的(de)好氧降解過程中，COD(ChemicalOxygenDemand化學需氧量)、BOD(BiologicalOxygenDemand生化需氧量)等水(shuǐ)質指标的(de)變化外，同時伴随著(zhe)O2的(de)消耗和(hé)CO2的(de)生成。

好氧呼吸參量法是就是利用(yòng)上(shàng)述事實，通過測定COD、BOD等水(shuǐ)質指标的(de)變化以及呼吸代謝過程中的(de)O2或CO2含量(或消耗、生成速率)的(de)變化來确定某種有(yǒu)機污染物(wù)(或廢水(shuǐ))可(kě)生化性的(de)判定方法。根據所采用(yòng)的(de)水(shuǐ)質指标，主要可(kě)以分(fēn)爲：水(shuǐ)質指标評價法、微生物(wù)呼吸曲線法、CO2生成量測定法。

水(shuǐ)質指标評價法

BOD5/CODCr比值法是最經典、也(yě)是目前最爲常用(yòng)的(de)一種評價廢水(shuǐ)可(kě)生化性的(de)水(shuǐ)質指标評價法。

BOD是指有(yǒu)氧條件(jiàn)下好氧微生物(wù)分(fēn)解利用(yòng)廢水(shuǐ)中有(yǒu)機污染物(wù)進行(xíng)新陳代謝過程中所消耗的(de)氧量，我們通常是将BOD5(五天生化需氧量)直接代表廢水(shuǐ)中可(kě)生物(wù)降解的(de)那部分(fēn)有(yǒu)機物(wù)。CODCr是指利用(yòng)化學氧化劑(K2Cr2O7)徹底氧化廢水(shuǐ)中有(yǒu)機污染物(wù)過程中所消耗氧的(de)量，通常将CODCr代表廢水(shuǐ)中有(yǒu)機污染物(wù)的(de)總量。

傳統觀點認爲BOD5/CODCr，即B/C比值體現了廢水(shuǐ)中可(kě)生物(wù)降解的(de)有(yǒu)機污染物(wù)占有(yǒu)機污染物(wù)總量的(de)比例，從而可(kě)以用(yòng)該值來評價廢水(shuǐ)在好氧條件(jiàn)下的(de)微生物(wù)可(kě)降解性。在一般情況下，BOD5／COD值愈大(dà)，說明(míng)廢水(shuǐ)可(kě)生物(wù)處理(lǐ)性愈好。綜合國内外的(de)研究結果，可(kě)參照(zhào)表--【廢水(shuǐ)可(kě)生化性評價參考數據】所列數據評價廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性。

在各種有(yǒu)機污染指标中，總有(yǒu)機碳(TOC)、總需氧量(TOD)等指标與COD相(xiàng)比，能(néng)夠更爲快速地(dì)通過儀器(qì)測定，且測定過程更加可(kě)靠，可(kě)以更加準确地(dì)反映出廢水(shuǐ)中有(yǒu)機污染物(wù)的(de)含量。随著(zhe)近幾年來上(shàng)述指标測定方法的(de)發展、改進，國外多采用(yòng)BOD/TOD及BOD/TOC的(de)比值作爲廢水(shuǐ)可(kě)生化性判定指标，并給出了一系列的(de)标準。但(dàn)無論BOD/COD、BOD/TOD或者BOD/TOC，方法的(de)主要原理(lǐ)都(dōu)是通過測定可(kě)生物(wù)降解的(de)有(yǒu)機物(wù)(BOD)占總有(yǒu)機物(wù)(COD、TOD或TOC)的(de)比例來判定廢水(shuǐ)可(kě)生化性的(de)。

該種判定方法的(de)主要優點在于：BOD、COD等水(shuǐ)質指标的(de)意義已被廣泛了解和(hé)接受，且測定方法成熟，所需儀器(qì)簡單。

但(dàn)該判定方法也(yě)存在明(míng)顯不足，導緻該種方法在應用(yòng)過程中有(yǒu)較大(dà)的(de)局限性。首先，BOD本身是一個(gè)經驗參數，必須在嚴格一緻的(de)測試條件(jiàn)下才能(néng)比較它們的(de)重現性和(hé)可(kě)比性。測試條件(jiàn)的(de)任何偏差都(dōu)将導緻極不穩定的(de)測試結果，稀釋過程、分(fēn)析者的(de)經驗以及接種材料的(de)變化都(dōu)可(kě)以導緻BOD測試的(de)較大(dà)誤差，同時，我們又(yòu)很難找到(dào)一個(gè)标準接種材料來檢驗所接種的(de)微生物(wù)究竟帶來多大(dà)的(de)誤差，也(yě)不知道究竟哪一個(gè)測量值更接近于真值。實際上(shàng)，不同實驗室對同一水(shuǐ)樣的(de)BOD測試的(de)結果重現性很差，其原因可(kě)能(néng)在于稀釋水(shuǐ)的(de)制(zhì)備過程或不同實驗室具體操作差異所帶來的(de)誤差；其次，國内外學者對各類工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)和(hé)城市污水(shuǐ)的(de)BOD與COD數值做了大(dà)量的(de)測定工(gōng)作，并确定了能(néng)表征兩者相(xiàng)關性的(de)關系式：

COD＝a+bBOD——(1)

式(1)中

a=CODnB，b=CODB/BOD

CODnB—不能(néng)被生物(wù)降解的(de)那部分(fēn)有(yǒu)機物(wù)的(de)COD值；

CODB—能(néng)被生物(wù)降解的(de)那部分(fēn)有(yǒu)機物(wù)的(de)COD值。

根據公式1可(kě)以看出，BOD/COD值不能(néng)表示可(kě)生物(wù)降解的(de)有(yǒu)機物(wù)占全部有(yǒu)機物(wù)的(de)比值，隻有(yǒu)當a值爲零時廢水(shuǐ)的(de)BOD/COD比值才是常數；最後，廢水(shuǐ)的(de)某些性質也(yě)會(huì)使采用(yòng)該種方法判定廢水(shuǐ)可(kě)生化性産生誤差甚至得到(dào)相(xiàng)反的(de)結論，如(rú)：BOD無法反映廢水(shuǐ)中有(yǒu)害有(yǒu)毒物(wù)質對于微生物(wù)的(de)抑制(zhì)作用(yòng)，當廢水(shuǐ)中含有(yǒu)降解緩慢(màn)的(de)有(yǒu)機污染物(wù)懸浮、膠體污染物(wù)時，BOD與COD之間不存在良好的(de)相(xiàng)關性。

在使用(yòng)此法時，應注意以下幾個(gè)問題

1、某些廢水(shuǐ)中含有(yǒu)的(de)懸浮性有(yǒu)機固體容易在COD的(de)測定中被重鉻酸鉀氧化，并以COD的(de)形式表現出來。但(dàn)在BOD反應瓶中受物(wù)理(lǐ)形态限制(zhì)，BOD數值較低，緻使BOD5/COD值減小(xiǎo)，而實際上(shàng)懸浮有(yǒu)機固體可(kě)通過生物(wù)絮凝作用(yòng)去除，繼之可(kě)經胞外酶水(shuǐ)解後進入細胞内被氧化，其BOD5/COD值雖小(xiǎo)，可(kě)生物(wù)處理(lǐ)性卻不差。

2、COD測定值中包含了廢水(shuǐ)中某些無機還原性物(wù)質(如(rú)硫化物(wù)、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽、亞鐵(tiě)離(lí)子等)所消耗的(de)氧量，BOD5測定值中也(yě)包括硫化物(wù)、亞硫酸鹽、亞鐵(tiě)離(lí)子所消耗的(de)氧量。但(dàn)由于COD與BOD5測定方法不同，這些無機還原性物(wù)質在測定時的(de)終态濃度及狀态都(dōu)不盡相(xiàng)同，亦即在兩種測定方法中所消耗的(de)氧量不同，從而直接影響BOD5和(hé)COD的(de)測定值及其比值。

3、重鉻酸鉀在酸性條件(jiàn)下的(de)氧化能(néng)力很強，在大(dà)多數情況下，COD值可(kě)近似代表廢水(shuǐ)中全部有(yǒu)機物(wù)的(de)含量。但(dàn)有(yǒu)些化合物(wù)如(rú)吡啶不被重鉻酸鉀氧化，不能(néng)以COD的(de)形式表現出需氧量，但(dàn)卻可(kě)能(néng)在微生物(wù)作用(yòng)下被氧化，以BOD5的(de)形式表現出需氧量，因此對BOD5/COD值産生很大(dà)影響。

綜上(shàng)所述，廢水(shuǐ)的(de)BOD5/COD值不可(kě)能(néng)直接等于可(kě)生物(wù)降解的(de)有(yǒu)機物(wù)占全部有(yǒu)機物(wù)的(de)百分(fēn)數，所以，用(yòng)BOD5/COD值來評價廢水(shuǐ)的(de)生物(wù)處理(lǐ)可(kě)行(xíng)件(jiàn)盡管方便，但(dàn)比較粗糙，欲做出準确的(de)結論，還應輔以生物(wù)處理(lǐ)的(de)模型實驗。

微生物(wù)呼吸曲線法

微生物(wù)呼吸曲線是以時間爲橫坐标，以生化反應過程中的(de)耗氧量爲縱坐标作圖得到(dào)的(de)一條曲線，曲線特征主要取決于廢水(shuǐ)中有(yǒu)機物(wù)的(de)性質。測定耗氧速度的(de)儀器(qì)有(yǒu)瓦勃氏呼吸儀和(hé)電極式溶解氧測定儀。

微生物(wù)内源呼吸曲線：當微生物(wù)進入内源呼吸期時，耗氧速率恒定，耗氧量與時間呈正比，在微生物(wù)呼吸曲線圖上(shàng)表現爲一條過坐标原點的(de)直線，其斜率即表示内源呼吸時耗氧速率。如(rú)圖1所示，比較微生物(wù)呼吸曲線與微生物(wù)内源呼吸曲線，曲線a位于微生物(wù)内源呼吸曲線上(shàng)部，表明(míng)廢水(shuǐ)中的(de)有(yǒu)機污染物(wù)能(néng)被微生物(wù)降解，耗氧速率大(dà)于内源呼吸時的(de)耗氧速率，經一段時間曲線a與内源呼吸線幾乎平行(xíng)，表明(míng)基質的(de)生物(wù)降解已基本完成，微生物(wù)進入内源呼吸階段；曲線b與微生物(wù)内源呼吸曲線重合，表明(míng)廢水(shuǐ)中的(de)有(yǒu)機污染物(wù)不能(néng)被微生物(wù)降解，但(dàn)也(yě)未對微生物(wù)産生抑制(zhì)作用(yòng)，微生物(wù)維持内源呼吸，曲線c位于微生物(wù)内源呼吸曲線下端，耗氧速率小(xiǎo)于内源呼吸時的(de)耗氧速率，表明(míng)廢水(shuǐ)中的(de)有(yǒu)機污染物(wù)不能(néng)被微生物(wù)降解，而且對微生物(wù)具有(yǒu)抑制(zhì)或毒害作用(yòng)，微生物(wù)呼吸曲線一旦與橫坐标重合，則說明(míng)微生物(wù)的(de)呼吸已停止，死亡。将微生物(wù)呼吸曲線圖的(de)橫坐标改爲基質濃度，則變爲另一種可(kě)生化性判定方法—耗氧曲線法，雖然圖的(de)含義不同，但(dàn)是與微生物(wù)呼吸曲線法的(de)原理(lǐ)和(hé)實驗方法是一緻的(de)。

該種判定方法與其他(tā)方法相(xiàng)比，操作簡單、實驗周期短，可(kě)以滿足大(dà)批量數據的(de)測定。但(dàn)必須指出，用(yòng)此種方法來評價廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性、必須對微生物(wù)的(de)來源、濃度、馴化和(hé)有(yǒu)機污染物(wù)的(de)濃度及反應時間等條件(jiàn)作嚴格的(de)規定，加之測定所需的(de)儀器(qì)在國内的(de)普及率不高(gāo)，因此在國内的(de)應用(yòng)并不廣泛。

CO2生成量測定法

微生物(wù)在降解污染物(wù)的(de)過程中，在消耗廢水(shuǐ)中O2的(de)同時會(huì)生成相(xiàng)應數量的(de)CO2。因此，通過測定生化反應過程CO2的(de)生成量，就可(kě)以判斷污染物(wù)的(de)可(kě)生物(wù)降解性。

目前最常用(yòng)的(de)方法爲斯特姆測定法，反應時間爲28d，可(kě)以比較CO2的(de)實際産量和(hé)理(lǐ)論産量來判定廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性，也(yě)可(kě)以利用(yòng)CO2/DOC值來判定廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性。由于該種判定實驗需采用(yòng)特殊的(de)儀器(qì)和(hé)方法，操作複雜，僅限于實驗室研究使用(yòng)，在實際生産中的(de)應用(yòng)還未見報道。

微生物(wù)生理(lǐ)指标法

微生物(wù)與廢水(shuǐ)接觸後，利用(yòng)廢水(shuǐ)中的(de)有(yǒu)機物(wù)作爲碳源和(hé)能(néng)源進行(xíng)新陳代謝，微生物(wù)生理(lǐ)指标法就是通過觀察微生物(wù)新陳代謝過程中重要的(de)生理(lǐ)生化指标的(de)變化來判定該種廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性。目前可(kě)以作爲判定依據的(de)生理(lǐ)生化指标主要有(yǒu)：脫氫酶活性、三磷酸腺苷(ATP)。

脫氫酶活性指标法

微生物(wù)對有(yǒu)機物(wù)的(de)氧化分(fēn)解是在各種酶的(de)參與下完成的(de)，其中脫氫酶起著(zhe)重要的(de)作用(yòng)：催化氫從被氧化的(de)物(wù)質轉移到(dào)另一物(wù)質。由于脫氫酶對毒物(wù)的(de)作用(yòng)非常敏感，當有(yǒu)毒物(wù)存在時，它的(de)活性(單位時間内活化氫的(de)能(néng)力)下降。因此，可(kě)以利用(yòng)脫氫酶活性作爲評價微生物(wù)分(fēn)解污染物(wù)能(néng)力的(de)指标：如(rú)果在以某種廢水(shuǐ)(有(yǒu)機污染物(wù))爲基質的(de)培養液中生長的(de)微生物(wù)脫氫酶的(de)活性增加，則表明(míng)微生物(wù)能(néng)夠降解該種廢水(shuǐ)(有(yǒu)機污染物(wù))。

三磷酸腺苷(ATP)指标法

微生物(wù)對污染物(wù)的(de)氧化降解過程，實際上(shàng)是能(néng)量代謝過程，微生物(wù)産能(néng)能(néng)力的(de)大(dà)小(xiǎo)直接反映其活性的(de)高(gāo)低。三磷酸腺苷(ATP)是微生物(wù)細胞中貯存能(néng)量的(de)物(wù)質，因而可(kě)通過測定細胞中ATP的(de)水(shuǐ)平來反映微生物(wù)的(de)活性程度，并作爲評價微生物(wù)降解有(yǒu)機污染物(wù)能(néng)力的(de)指标，如(rú)果在以某種廢水(shuǐ)(有(yǒu)機污染物(wù))爲基質的(de)培養液中生長的(de)微生物(wù)ATP的(de)活性增加，則表明(míng)微生物(wù)能(néng)夠降解該種廢水(shuǐ)(有(yǒu)機污染物(wù))。

此外，微生物(wù)生理(lǐ)指标法還有(yǒu)細菌标準平闆計(jì)數、DNA測定法、INT測定法、發光(guāng)細菌光(guāng)強測定法等。

雖然目前脫氫酶活性、ATP等測定都(dōu)已有(yǒu)較成熟的(de)方法，但(dàn)由于這些參數的(de)測定對儀器(qì)和(hé)藥品的(de)要求較高(gāo)，操作也(yě)較複雜，因此目前微生物(wù)生理(lǐ)指标法主要還是用(yòng)于單一有(yǒu)機污染物(wù)的(de)生物(wù)可(kě)降解性和(hé)生态毒性的(de)判定。

模拟實驗法

模拟實驗法是指直接通過模拟實際廢水(shuǐ)處理(lǐ)過程來判斷廢水(shuǐ)生物(wù)處理(lǐ)可(kě)行(xíng)性的(de)方法。根據模拟過程與實際過程的(de)近似程度，可(kě)以大(dà)緻分(fēn)爲培養液測定法和(hé)模拟生化反應器(qì)法。

培養液測定法

培養液測定法又(yòu)稱搖床試驗法，具體操作方法是：在一系列三角瓶内裝入某種污染物(wù)(或廢水(shuǐ))爲碳源的(de)培養液，加入适當N、P等營養物(wù)質，調節pH值，然後向瓶内接種一種或多種微生物(wù)(或經馴化的(de)活性污泥)，将三角瓶置于搖床上(shàng)進行(xíng)振蕩，模拟實際好氧處理(lǐ)過程，在一定階段内連續監測三角瓶内培養液物(wù)理(lǐ)外觀(濃度、顔色、嗅味等)上(shàng)的(de)變化，微生物(wù)(菌種、生物(wù)量及生物(wù)相(xiàng)等)的(de)變化以及培養液各項指标：pH、COD或某污染物(wù)濃度的(de)變化。

模拟生化反應器(qì)法

模拟生化反應器(qì)法是在模型生化反應器(qì)(如(rú)曝氣池模型)中進行(xíng)的(de)，通過在生化模型中模拟實際污水(shuǐ)處理(lǐ)設施(如(rú)曝氣池)的(de)反應條件(jiàn)，如(rú)：MLSS濃度、溫度、DO、F/M比等，來預測各種廢水(shuǐ)在污水(shuǐ)處理(lǐ)設施中的(de)去除效果，及其各種因素對生物(wù)處理(lǐ)的(de)影響。

由于模拟實驗法采用(yòng)的(de)微生物(wù)、廢水(shuǐ)與實際過程相(xiàng)同，而且生化反應條件(jiàn)也(yě)接近實際值，從水(shuǐ)處理(lǐ)研究的(de)角度來講，相(xiàng)當于實際處理(lǐ)工(gōng)藝的(de)小(xiǎo)試研究，各種實際出現的(de)影響因素都(dōu)可(kě)以在實驗過程中體現，避免了其他(tā)判定方法在實驗過程中出現的(de)誤差，且由于實驗條件(jiàn)和(hé)反應空間更接近于實際情況，因此模拟實驗法與培養液測定法相(xiàng)比，能(néng)夠更準确地(dì)說明(míng)廢水(shuǐ)生物(wù)處理(lǐ)的(de)可(kě)行(xíng)性。

但(dàn)正是由于該種判定方法針對性過強，各種廢水(shuǐ)間的(de)測定結果沒有(yǒu)可(kě)比性，因此不容易形成一套系統的(de)理(lǐ)論，而且小(xiǎo)試過程的(de)判定結果在實際放(fàng)大(dà)過程中也(yě)可(kě)能(néng)造成一定的(de)誤差。

綜合模型法

綜合模型法主要是針對某種有(yǒu)機污染物(wù)的(de)可(kě)生化的(de)判定，通過對大(dà)量的(de)已知污染物(wù)的(de)生物(wù)降解性和(hé)分(fēn)子結構的(de)相(xiàng)關性利用(yòng)計(jì)算機模拟預測新的(de)有(yǒu)機化合物(wù)的(de)生物(wù)可(kě)降解性，主要的(de)模型有(yǒu)：BIODEG模型、PLS模型等。

綜合模型法需要依靠龐大(dà)的(de)已知污染物(wù)的(de)生物(wù)降解性數據庫(如(rú)EU的(de)EINECS數據庫)，而且模拟過程複雜，耗資大(dà)，主要用(yòng)于預測新化合物(wù)的(de)可(kě)生化性和(hé)進入環境後的(de)降解途徑。

除以上(shàng)的(de)可(kě)生化性判定方法之外，近年來還發展了許多其他(tā)方法，如(rú)利用(yòng)多級過濾和(hé)超濾的(de)方法得到(dào)廢水(shuǐ)的(de)粒徑分(fēn)布PSD(particlesizedistribution)和(hé)COD分(fēn)布來作爲預測廢水(shuǐ)可(kě)生化性的(de)指标；利用(yòng)耗氧量、生化反應某端産物(wù)、生物(wù)活性值聯合評價廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性；利用(yòng)經驗流程圖來預測某種有(yǒu)機污染物(wù)的(de)可(kě)生化性。

綜上(shàng)所述，目前國内外對于廢水(shuǐ)的(de)可(kě)生化性判定方法各有(yǒu)千秋，在實際操作中應根據廢水(shuǐ)的(de)性質和(hé)實驗條件(jiàn)來選擇合适的(de)判定方法。