申请日2019.12.23
公开(公告)日2020.04.10
IPC分类号G06Q10/06; G16C20/10
摘要
本发明涉及一种废水可生化性的评价方法及实验装置，方法包括：首先将待测废水与活性污泥混合并曝气，得到泥水混合物;再测定不同时间内泥水混合物的耗氧量;之后根据耗氧量与时间绘制变化曲线，并进行线性回归分析，得到的斜率，即为生化呼吸指数Ks;当Ks<5.0时，表明待测废水的可生化性比较差，当Ks≥5.0时，表明待测废水的可生化性比较好;试验装置包括生化反应模拟机构及瓦式呼吸仪。与现有技术相比，本发明测定的生化呼吸指数Ks结合了废水生化体系的多要素，如SV30、SS、水质特性及微生物菌种，比常用的B/C值更能反映出实际生化体系中废水的可生化性，对废水生化治理工程设计具有较高的实际应用价值。
权利要求书
1.一种废水可生化性的评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将待测废水进行生化处理并曝气，得到泥水混合物;
2)测定不同时间内泥水混合物的耗氧量;
3)根据耗氧量与时间绘制变化曲线，并对变化曲线进行线性回归分析，得到变化曲线的斜率，即为生化呼吸指数Ks;
4)当生化呼吸指数Ks<5.0时，表明待测废水的可生化性比较差，当生化呼吸指数Ks≥5.0时，表明待测废水的可生化性比较好。
2.根据权利要求1所述的一种废水可生化性的评价方法，其特征在于，步骤1)中，所述的生化处理采用活性污泥法、接触氧化法及生物流化床工艺中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种废水可生化性的评价方法，其特征在于，当采用生物流化床工艺处理待测废水时，步骤1)具体包括以下步骤：
1-1)向待测废水中加入悬浮填料，得到混合液;
1-2)使混合液循环流动30-60min，之后依次加入活性污泥、微生物菌种，并曝气，得到泥水混合物。
4.根据权利要求3所述的一种废水可生化性的评价方法，其特征在于，步骤1-1)中，所述的待测废水的COD为500-8000mg/L;
所述的悬浮填料包括弹性填料、组合填料、纤维球填料及海绵块中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的一种废水可生化性的评价方法，其特征在于，步骤1-2)中，所述的曝气时间为20-28h;所述的泥水混合物的溶解氧为1-8mg/L。
6.根据权利要求3所述的一种废水可生化性的评价方法，其特征在于，步骤1-2)中，所述的泥水混合物的SV30为10-60%。
7.根据权利要求3所述的一种废水可生化性的评价方法，其特征在于，步骤1-2)中，所述的泥水混合物的SS为1000-10000mg/L。
8.一种基于权利要求1至7任一项所述的废水可生化性的评价方法的实验装置，其特征在于，该装置包括生化反应模拟机构以及瓦式呼吸仪，
所述的生化反应模拟机构用于制备泥水混合物，所述的瓦式呼吸仪用于检测泥水混合物的耗氧量;
所述的生化反应模拟机构包括用于容纳待测废水的生化桶(1)、分别与生化桶(1)相连通的循环组件及曝气组件;
所述的循环组件包括分别与生化桶(1)的顶部及底部相连通的进水管道(6)及出水管道(10)、设于进水管道(6)上的进水管道阀门(8)、设于出水管道(10)上的出水管道阀门(7)，以及设于进水管道(6)与出水管道(10)之间的循环泵(9);
所述的曝气组件包括曝气管(5)以及依次设于曝气管(5)上的曝气头(2)、气体转子流量计(3)、曝气阀门(4)及气泵(11)，所述的曝气头(2)设于生化桶(1)内。
9.根据权利要求8所述的一种基于废水可生化性的评价方法的实验装置，其特征在于，所述的生化桶(1)中，待测废水的加入量为生化桶(1)容积的0.5-0.75倍。
10.根据权利要求8所述的一种基于废水可生化性的评价方法的实验装置，其特征在于，所述的瓦式呼吸仪中，所用的CO2吸收剂为15-30wt%的KOH溶液。
说明书
一种废水可生化性的评价方法及实验装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种废水可生化性的评价方法及实验装置。
背景技术
化工制药废水处理一直是废水处理的一个难点，它具有成分复杂、各种有机物含量高、含盐量高等特点。目前，化工制药废水一般是经过预处理后，再进入生化处理系统，但生化处理后的外排水质也往往存在水质不稳定的情况。为此，废水生化体系的运行过程中也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被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就变得十分重要。迄今为止，测定废水可生化性的方法尚只有BOD5/CODCr法，但此方法中的BOD5通常是将废水稀释较大倍数之后再进行测定的，对浓度较低的城市生活废水比较适用，但用于高浓度工业废水时常存在较大的差距，因此直接用作工程设计的参考往往具有较大的局限性。
现有技术中，中国专利CN1896737公开了一种工业废水可生化性的评价方法，该方法采用微生物耗氧速率测定法，微生物的耗氧量采用溶解氧仪测定，测定的数据对工程设计中废水可生化性的测定有一定的参考价值，但该方法只是缩短传统BOD5的检测时间，其实质依然是B/C测定法。此外《化肥设计》第56卷第4期第10页提到GC-MS法是通过分析废水中有机物的组成来推断其可生化性能，但这种方法只能给出一个定性的推理相对参考，并不是一种直接测定法，难以判断这种废水是否易降解。
综上所述，以上专利及文献给出的各种关于废水可生化性的检测方法对工程设计都有一定的参考价值，但在实际工程应用中常常会出现偏差，因此，为了弥补B/C测定法用于工业废水时的缺陷，更好地为工业废水治理工程的设计与废水生化系统运行中的工艺优化提供指导，寻找一种能与实际生化系统具有较高模拟度的废水可生化性的评价方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种废水可生化性的评价方法及实验装置，为此本发明采用瓦式呼吸仪的反应瓶作为生化微反应器，所用测定样品直接取自模拟实际废水处理工程的生化装置，并且测定过程中结合了废水生化体系的多要素，从而使得测定结果能够较好地模拟实际的工业废水生化体系。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种废水可生化性的评价方法，包括以下步骤：
1)将待测废水与活性污泥混合并曝气，得到泥水混合物;
2)测定不同时间内泥水混合物的耗氧量;
3)根据耗氧量与时间绘制变化曲线，并对变化曲线进行线性回归分析，得到变化曲线的斜率，即为生化呼吸指数Ks;
4)当生化呼吸指数Ks<5.0时，表明待测废水的可生化性比较差，当生化呼吸指数Ks≥5.0时，表明待测废水的可生化性比较好。
进一步地，步骤1)中，所述的生化处理采用活性污泥法、接触氧化法及生物流化床工艺中的一种。
进一步地，当采用生物流化床工艺处理待测废水时，步骤1)具体包括以下步骤：
1-1)向待测废水中加入悬浮填料，得到混合液;
1-2)使混合液循环流动30-60min，之后依次加入活性污泥、微生物菌种，并曝气，得到泥水混合物。
作为优选的技术方案，所述的活性污泥为驯化后的活性污泥，所用的驯化方法为实际生化反应工艺所用的活性污泥驯化方法。
进一步地，步骤1-1)中，所述的待测废水的COD为500-8000mg/L;
所述的悬浮填料包括弹性填料、组合填料、纤维球填料和海绵块中的一种或一种以上。
进一步地，步骤1-2)中，所述的曝气时间为20-28h，所述的泥水混合物的溶解氧为1-8mg/L。
进一步地，步骤1-2)中，所述的泥水混合物的SV30为10-60%。
进一步地，步骤1-2)中，所述的泥水混合物的SS为1000-10000mg/L。
步骤1)中的生化处理过程中，所用的待测废水、活性污泥、微生物菌种以及它们的加入量、生化处理工艺均与实际生化反应工程中所用的废水、活性污泥、微生物菌种及其加入量、生化处理工艺相同，以获得与实际生化反应工程相同的泥水混合物，使之后的评价结果更贴近实际情况。
作为优选的技术方案，步骤2)所评价的泥水混合物直接选用生化反应工厂得到的泥水混合物。
一种基于上述废水可生化性评价方法的实验装置，包括生化反应模拟机构以及瓦式呼吸仪，
所述的生化反应模拟机构用于模拟实际废水处理工程并制备泥水混合物，所述的瓦式呼吸仪中的反应瓶作为生化微反应器，并通过瓦式呼吸仪检测泥水混合物的耗氧量;
所述的生化反应模拟机构包括生化桶(1)、分别与生化桶(1)相连通的循环组件及曝气组件;
所述的循环组件包括分别与生化桶(1)的顶部及底部相连通的进水管道(6)及出水管道(10)、设于进水管道(6)上的进水管道阀门(8)、设于出水管道(10)上的出水管道阀门(7)，以及设于进水管道(6)与出水管道(10)之间的循环泵(9);
所述的曝气组件包括曝气管(5)以及依次设于曝气管(5)上的曝气头(2)、气体转子流量计(3)、曝气阀门(4)及气泵(11)，所述的曝气头(2)设于生化桶(1)内并位于待测废水液面下。
进一步地，所述的生化桶(1)中的待测废水的加入量为生化桶(1)容积的0.5-0.75倍。
进一步地，所述的瓦式呼吸仪中，所用的CO2吸收剂为15-30wt%的KOH溶液，其中KOH溶液的浓度根据微生物实际的呼吸强度决定，以保证CO2完全被吸收;
所述的泥水混合物的加入量为瓦式呼吸仪中反应瓶容积的1/27-1/9(约1-3mL)，若泥水混合物加入量过多，瓦式呼吸仪摆动时泥水混合物会进入反应瓶的中央小杯或旁侧小管内;若泥水混合物加入量过少，则泥水混合物的呼吸强度过低，导致测量误差较大。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明中的实验装置能够模拟实际的污水生化处理过程，得出的数据更接近工程实际;
2)本发明测定的生化呼吸指数Ks结合了废水生化体系的多要素，如SV30、SS、水质特性及微生物菌种，比常用的B/C值更能反映出实际生化体系中废水的可生化性，弥补了B/C用于工业废水时存在的不足，对废水生化治理工程设计具有较高的实际应用价值。（发明人朱勇强;徐梦雅;张战军;张敏利;吴珍玲）