生物反应器测定废水可生化性方法
制药废水处理一直是废水处理的难点，具有成分复杂、各种有机物含量高、含盐量高等特点。目前，化学制药废水在进入生化处理系统前一般要进行预处理，但生化处理后的出水往往水质不稳定。因此，废水生化系统的运行离不开必要的工艺优化。
众所周知，废水的可生化性反映了废水中有机污染物生物降解的难易程度，是工程设计的重要依据，也是废水生化系统运行中工艺优化的重要参数。因此，如何评价废水的可生化性变得非常重要。BOD5/CODCr比值法是评价废水可生化性的经典而常用的方法。但在BOD和COD测定过程中，废水被稀释了许多倍，从几十倍到上百倍不等，与废水生化系统中实际的COD浓度水平相差甚远，必然会给评价结果带来干扰。因此，当以废水的B/C比作为评价废水可生化性的依据时，在实际工程应用中往往会出现偏差。为了更好地指导废水处理工程的设计和废水生化系统运行中的工艺优化，寻找一种与实际生化系统模拟度高的废水可生化性评价方法具有重要意义。
本研究设计了一种模拟实际生化处理池的废水生化装置，以瓦式呼吸器的反应瓶作为生化微反应器。同时，结合废水生化系统的各个要素，初步探讨了评价废水可生化性的方法。实际上，除了B/C比值法作为常用的生物降解性评价方法外，许多学者也进行了这方面的研究。比如左静提到几种工业废水的可生化性可以通过分析废水中有机物的组成来推断，宋秀娟等人用相对耗氧率法评价几种工业废水的可生化性，都可以在一定程度上反映废水的可生化性。然而，利用生化微反应器结合废水生化系统的诸多要素对废水可生化性的测定方法的研究尚未见文献报道。
一.材料和方法
1.1实验装置
SKW-3型微呼吸压力监测仪(瓦式呼吸仪)是上海大学研制的一套模拟生物流化床过程的装置，如图1所示。
模拟生物流化床工艺装置原理:首先向生物流化床主体内充入自来水至其体积的3/4，生物流化床主体通过进水管和出水管与循环泵连接，进水管位于出水管上方。开启循环泵，调节进水管和出水管阀门，使生物流化床主体处于循环流动状态，然后加入小海绵、小悬浮球等可悬浮填料。然后加入待测废水，循环0.5-1小时，加入预驯化污泥，在生物流化床主体中加入微生物菌种，然后开启气泵，气泵通过曝气管与气泵相连。开启气泵，调节气体转子流量计和曝气阀，使生物流化床主体内的废水连续曝气，溶解氧控制在2-4 mg/L范围内
1.2耗氧量的测定方法
耗氧量的测量方法:
(1)根据需要，取一定数量的清洁干燥的反应瓶和测压管，将布洛赫溶液放入测压管中备用。压力测量管的布置见表1(每组设置2个平行样品)。
(2)在测压管磨砂接头处涂凡士林，塞入反应瓶瓶口，用牛皮筋扎紧，放入微呼吸测压仪恒温水箱(温度设定为32℃)，使测压管密闭与大气相通，摇动5min，使反应瓶内温度与水温一致。
(3)将每个测压管中的测压液体的液位调整到150mm的刻度，然后迅速关闭每个管顶部的三通使其与大气隔绝，记录每个测压管中密闭管的液位读数(该值应在150mm左右)，然后打开微呼吸测压仪的振动开关。这一刻是呼吸耗氧实验的开始时间。
(4)在试验开始后的0、0.25、0.5、0.75、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和6.5h时，关闭振动开关，将每个压力测量管的封闭液位调整到150毫米，并记录开放液位的读数。
(5)停止试验后，取下反应瓶和压力试管，在瓶口和磨砂接头处抹上凡士林，倒出反应瓶中的液体，用水冲洗，用肥皂水浸泡，用水冲洗，用洗液浸泡过夜，在55℃烘箱中烘干备用。
(6)耗氧量的计算过程:
1.3实验水质
耐盐菌株由上海埃格环保科技有限公司提供，实验用水取自上海某医药化工企业高盐废水，具体水质见表2。
1.4水质分析方法
水样的水质指标监测主要参照国家环保总局《叶面水和废水监测分析方法》(第4版)进行，也在第5页。检测项目主要包括SS、SV30、DO、电导率、BOD、COD、氨氮、TP。
SS用重量法测定，SV30用100mL泥水混合物在量筒中沉淀30min，然后计算污泥的体积百分比来测定。DO检测采用JPB-607A便携式溶解氧仪，电导率检测采用SX713仪，BOD检测采用五日生化法，COD检测采用重铬酸钾法，氨氮检测采用纳氏试剂分光光度法，TP检测采用钼酸铵分光光度法。
二。结果和讨论
2.1特殊细菌对废水COD去除率的影响
项目的实际运行经验表明，特种菌的使用对一些难降解化工制药废水中COD的去除起到了非常重要的作用。因此，本研究采用两种不同的菌株对同一废水A进行生化对比实验，考察其COD去除情况。实验中两组生化装置控制在相同的初始状态，SV30为16%，DO为3.4mg/L，所用废水的B/C为0.16。分别在换水后24h和48h测定两个生化桶的COD。结果如图2所示。
从图2可以看出，在同一废水的对比生化实验中，不同菌株的COD去除能力差异较大。菌株A对实验用废水有明显的去除效果。在处理前废水COD为5521.8mg/L的条件下，24h COD去除率达到14.8%，而菌株B在类似条件下几乎不去除废水COD。因此，即使是一种低B/C的废水，也可以通过使用特殊菌株来提高COD的去除率。
2.2生化池中细菌对废水可生化性的影响
作为细菌生化系统的要素之一，它对废水的可生化性起着至关重要的作用。因此，以2.1中的两个生化装置为研究对象，以瓷砖呼吸器的反应瓶为生化微反应器，探讨了废水可生化性的检测方法。与常规的瓦式呼吸计法不同，本研究中使用的样品没有经过泥水分离处理，而是直接从生化装置中取出泥水混合物进行测试，使微反应器中的样品更接近实际的生化系统。
实验中设置两个装有废水A的生化桶，桶内加入与2.1中相同的事先驯化好的生化菌株A和B，并对生化桶进行曝气。正常运行1天后，同时换水，换水24小时后，同时取样测定耗氧量。取样时，菌株A和B所在的两个桶的SS分别为8380和8562mg/L，DO控制在3.2~3.5mg/L范围内，SV30分别为15%和13%。两个生化装置采样的微反应器中微生物呼吸随时间的变化曲线见图3。
从图3可以看出，无论是菌株A还是菌株B在生化池中，污泥样品中微生物的呼吸速率与反应时间基本呈线性关系。菌株A的耗氧量随时间的增加趋势明显大于菌株B，在微反应器中反应6小时后，菌株A的累计生化耗氧量达到35.8μg，几乎是菌株B的2倍，使用菌株A的生化装置对废水COD的去除效果远好于使用菌株B的，与2.1的实验结果一致。因此，图3中曲线的回归分析显示菌株A和B的生化呼吸曲线的斜率Ksa和Ksb分别为5.9和3.0。显然，Ks的高低在很大程度上对应着生化系统中COD的去除效果，更能代表废水中污染物的降解程度。因此，本研究将微生物生化呼吸曲线的斜率定义为生化呼吸指数(Ks)，用来表征废水的可生化性。
2.3生化池中SS对废水可生化性的影响
生化池的SS能在一定程度上代表生化池的微生物浓度，因此SS是系统评价废水可生化性时需要考虑的重要因素。在实际工程中，好氧生化池的SS一般控制在2000 ~ 4000mg/L的范围内，但有些工业废水生化池会适当增加SS以强化COD的去除，尤其是生物流化床，SS往往控制在较高的水平，如6000 ~ 8000mg/L，因此本研究设置了6个SS不同的废水B生化桶，SS分别配制在2000、3000、4000、5000研究了SS的影响。桶内加入事先驯化好的同种耐盐菌，生化桶曝气。正常运行1天后，同时换水，换水24小时后取水样进行实验。
从图4可以看出，随着SS的增加，Ks呈线性上升趋势。这是因为，随着SS的增加，生化装置中微生物的浓度增加，废水中可降解的COD量也相应增加。
2.4废水B/C对废水Ks的影响
为了研究废水的B/C对废水生化系统Ks的影响，实验中设置了四个生化桶，分别装有废水C、D、E和F，B/C分别为0.25、0.33、0.38和0.29。桶内加入驯化的同种耐盐细菌，生化桶曝气。正常运行1天后，同时换水，换水24小时后，同时取样。采样时，四个桶的SS、DO和SV30分别控制在8375~8560mg/L、3.2~3.6mg/L和15%~20%的范围内。结果表明，废水C、D、E和F的Ks分别为3.3、6.6、7.6和4.7。可以看出，在生化系统其他条件基本相同的情况下，Ks的大小与B/C基本对应。
生化反应2.5 Ks和B/C模拟度的比较
为了比较废水的Ks和B/C对废水在生化系统中可生化性的模拟程度，本研究分别设置了装有B/C为0.30和0.32的两种废水G和H的生化桶，并提前投加相同的驯化耐盐菌，保持曝气，正常运行1天后同时换水，换水24小时后取样测定Ks。G废水和H废水的SS分别为8868和8598mg/L，DO控制在3.6~3.8mg/L范围内，SV30分别为22%和25%。结果见图5。
从图5中可以看出，在两种B/C相近的不同废水的生化实验中，即使用同一菌株测Ks，有时也会完全不同。废水G和H的Ks分别为4.3和8.3，这是由于实际生化系统中B/C相近的两种废水的可降解性发生了变化。因此，本研究提出的Ks比废水的B/C更能代表废水在一个生化系统中的实际可生化性，这是因为Ks综合了废水特性、废水生化系统中的细菌、SS、COD水平等诸多因素。
2.6 Ks与COD容积负荷的关系
一般来说，短时间内COD的去除率是判断废水中污染物降解程度的重要依据之一。因此，在废水生化系统中，易于检测的COD容积负荷可以作为评价废水是否可生化的重要依据之一。为了探讨Ks与废水可生化性的关系，实验设置了9个不同COD去除效果的生化桶，分别装不同的废水。提前加入相同的驯化耐盐菌，保持曝气。正常运行1天后，同时换水。换水24小时后，同时取样以确定Ks和容积负荷。取样时，9桶的DO和SV30分别控制在3.0~3.5mg/L和15%~20%范围内，换水后的COD和SS分别控制在4500 ~ 5500mg/L和5000 ~ 6000mg/L范围内。实验结果如图6所示。
从图6可以看出，随着Ks的增加，工厂废水生化处理的COD容积负荷几乎呈线性上升。另一方面，城市污水处理厂好氧生化池的COD容积负荷一般可以达到0.3 ~ 0.4kg/(m3 & # 8226；d)，因此作者认为曲线中COD的体积负荷将达到0.2kg/(m3 & # 8226；d)作为临界点更合理。当COD容积负荷达到0.2kg/(m3 & # 8226；d)废水的Ks大于
三。结论
(1)通过对同一生化废水的对比实验，发现对于低B/C的废水，利用对症专用菌可以在一定程度上提高废水的COD去除率。通过对不同细菌耗氧量的进一步测定，发现有症状的特殊细菌耗氧量也较高。通过对生化呼吸线的回归分析发现，在相同HRT下，废水的COD去除率与生化呼吸线的斜率相对应。因此，本研究提出了一种废水，可以
(2)通过测定不同SS废水中微生物的耗氧量，发现Ks在一定范围内随SS的增加而线性增加。因此，在废水生化系统的实际运行过程中，可以适当增加生化池的ss，从而达到优化废水生化系统运行过程的目的。
(3)通过比较不同B/C废水的Ks，发现在其他条件基本相同的生化系统中，Ks的大小与B/C基本对应。
(4)通过两种B/C相近的不同种类废水的生化实验，发现Ks比B/C更能表征废水在一个生化体系中的实际可生化性，因为Ks在评价废水的可生化性时综合了废水特性、菌种、SS、COD水平等诸多因素。
(5)用Ks比较不同废水生化处理的COD容积负荷，发现随着Ks的增加，该厂废水生化处理的COD容积负荷几乎呈线性上升。结合实际废水处理工程，COD容积负荷达到0.2kg/(m3 & # 8226；d)，对应的Ks=5.0作为评价废水可生化性的判断值较为合理，即当Ks
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