專利名稱：Bod紫外曝氣快速測定法的制作方法
BOO紫外曝氣快速測定法屬于用紫外分光光度法和生物降解法測定廢水中有機物污染程度。
BOO5作為水體中有機物污染的一個綜合指標(biāo)已得到了廣泛的應(yīng)用。這種方法，對地表水、生活污水及一般工業(yè)廢水中有機物污染程度有較為真實的反應(yīng)，但此法存在嚴重的缺陷與不足1、測定時間長達5日，不適于現(xiàn)場分析，不能指導(dǎo)和控制工礦企業(yè)的廢水處理;2、操作條件苛刻，保持5日內(nèi)的恒溫較為困難;3、對含難降解有機物污染廢水的污染程度的測定，其結(jié)果大大低于實際值。
當(dāng)前國內(nèi)外在BOO測定的研究方面采取的方法有再檢壓式庫倉計法，直接測壓法，氧電極法，濁度法，微生物傳感器法等等，這些方法存在的主要問題是1、在密閉培養(yǎng)狀態(tài)下測定，培養(yǎng)裝置中的溶解氧不斷降低且得不到補充，有礙微生物的代謝繁殖及有機物的降解，因而不能真實反映有機廢水的污染程度;2、部分采用電極的BOO測定法，不能適用高濃度廢水的測定，同時電極使用壽命短。因此必須研究一種簡易，快速而又較準(zhǔn)確的測定方法，比較真實地反映廢水中有機物的污染程度。
本發(fā)明提出的紫外曝氣快速測定BOO就可解決當(dāng)前BOO測定中存在的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是1采用微生物曝氣法快速降解廢水中的有機物，在經(jīng)離心分離與稀釋后的待測廢水樣中，加入一定量的無機營養(yǎng)液與接種微生物，在pH5.5-8.5，30-34℃的溫度條件下，曝氣培養(yǎng)2-4小時;Ⅱ、用紫外光掃描法在200-400nm的液段內(nèi)測定有機廢水經(jīng)微生物降解前后的吸收峰峰面積S始、S終;Ⅲ、用COO標(biāo)準(zhǔn)分析法測定有機廢水降解前后的COO始、COO終，由式(1)求得換標(biāo)系數(shù)Kc，由式(2)計算出BOO，Kc= (COO始－COO終)/(S始－S終) ＝ (△COO)/(△S) (mg/l格) (1)COO始-COO終＝BOO注換算系數(shù)Kc為紫外吸收峰一格面積所代表的有機物降解所需氧量mg/l∴BOO＝Kc·△S (2)微生物曝氣法快速降解廢水中的有機物應(yīng)加入含Ca2+、Mg2+、Fe3+、NH4+和PO3-4的無機營養(yǎng)液，加入量為上述各種無機營養(yǎng)液2-5ml;接種的微生物可以是活性污泥、生物膜或經(jīng)馴化、分離培養(yǎng)的優(yōu)勢菌種，也可以是上述二種微生物接種方法的結(jié)合，加入的活性污泥須用蒸餾水離心洗滌，加入的優(yōu)勢菌種須用滅菌廢水培養(yǎng);曝氣培養(yǎng)的方式有振蕩培養(yǎng)，通入空氣、通入氧氣、或負壓吸氧等方式;用紫外分光光度計在200-400nm波段內(nèi)掃描測廢水降解前后的吸收峰峰面積時，廢水樣應(yīng)高速離心分離后取上清液掃描。
下面詳述本發(fā)明1、用微生物曝氣法可加快有機污染物的降解，大大縮短分析時間。
生物需氧量BOO是有機污染物經(jīng)好氣性微生物分解的生物氧化過程，符合如下動力學(xué)方程dy/dt＝K(a-y)(b-y)(y+yo)/(l+ft)因此要提高生物氧化反應(yīng)的速度可從幾方面著手(1)增大b值即曝氣，使溶解氧的濃度處于持久的飽和狀態(tài);(2)提高yo值其途徑為增加細菌接種量，最佳辦法是使用活性污泥，另外提高反應(yīng)溫度，增加營養(yǎng)物與篩選優(yōu)勢菌種以提高微生物的活性;(3)降低f值控制有毒物質(zhì)，調(diào)整適當(dāng)?shù)膒H值以降低抑制因子的影響因素。經(jīng)大量試驗，本發(fā)明采用的快速降解有機物的方法是(1)接種優(yōu)勢菌種，(2)曝氣充氧，(3)合適的反應(yīng)條件。
接種優(yōu)勢菌種降解有機物有活性污泥降解，生物膜降解與優(yōu)勢菌降解;活性污泥與生物膜的制備是取工廠生化處理池的廢水或生物膜浸出水，加入無機營養(yǎng)劑，調(diào)整PH值，在恒溫條件下振蕩培養(yǎng)一段時間后，再加無機營養(yǎng)液與有機廢水，振蕩培養(yǎng)，如此反復(fù)至生成大量絮狀沉淀物，經(jīng)離心分離、洗滌沉淀若干次，棄去上清液即可備用。經(jīng)試驗表明，活性污泥與生物膜的降解率相近，但是如將從活性污泥中分離出的優(yōu)勢菌種，經(jīng)培養(yǎng)后加入到活性污泥中再對廢水進行降解，則降解率高于單一的活性污泥降解。由于優(yōu)勢菌種從活性污泥中分離、篩選出來，又經(jīng)滅菌廢水的培養(yǎng)和馴化，再加入到需降解的有機廢水中，因此在這樣的有機廢水中菌種能迅速地繁殖，同時消耗了有機污染物，延滯期趨近于零，因此加快了降解速度，提高了降解率;而且活性污泥具有很大的比表面積，含微生物的數(shù)量極高，當(dāng)活性污泥加入到有機廢水中，生物吸附和物理吸附先使有色廢水迅速脫色，然后菌膠團的微生物進入對數(shù)繁殖期對有機污染物進行降解。微生物降解有機物的合適條件為溫度在30-34℃，PH在5.5-8.5;水樣的曝氣起攪拌作用，促進生化反應(yīng)的進行以及供給微生物代謝所需的氧;水中缺氧，污泥老化，有機物降解效率降低;但過多的氧在無機營養(yǎng)缺乏時，又造成污泥自身氧化，因此曝氣應(yīng)保證水樣有充足的營養(yǎng)條件。曝氣方式有通入氧氣，通入空氣與振蕩培養(yǎng)等，三種方式降解效果無顯著差異;有機廢水中可降解的有機物，既作為微生物自身繁殖代謝的能源，提供碳源和部分氮源，又被微生物降解，因此滿足微生物代謝需要的碳、氮與其他微量元素是保證有機物充分降解的必要條件。加入營養(yǎng)物質(zhì)的適當(dāng)比例為BOO∶N∶F＝100∶5∶1，最低比例為BOO∶N∶P＝100∶2∶0.5，或COO∶N∶F＝100∶5-8∶1-2。
通過以上微生物曝氣降解條件的選擇，有機物降解的時間可縮短至2小時，而降解率可(對難降解有機物)從BOO5的5-20%提高到40-50%。
2、紫外分光法對有機廢水產(chǎn)生的峰面積的測定能較準(zhǔn)確地反映有機物污染強度。
BOO的內(nèi)在含義是廢水中整個有機體系里可被微生物分解部分的需氧量。
紫外分光光度法最能直觀體現(xiàn)有機物的污染強度。由于具n電子、π電子或有色基團的幾乎所有的有機物，在紫外光區(qū)對電磁波均有吸收，形成吸收峰，其輻射能與頻率成線性關(guān)系，因此，眾多有機物在紫外光區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的吸收峰形成的峰面積，應(yīng)是整個體系中有機物污染強度的體現(xiàn)，即對有機廢水進行紫外光區(qū)掃描形成的吸收峰面積為有機物總強度。因此用紫外分光光度計測得的降解前的有機廢水的峰面積S始和采用活性污泥曝氣快速降解后產(chǎn)生的紫外吸收峰面積S終之差△S即為被分解部分有機物的強度。
S始-S終＝△S3.建立△S與BOO的關(guān)系用重鉻酸鉀法測得的COO值，可近似地當(dāng)作廢水中全部有機物，同時用紫外分光光度法測定其紫外吸收峰面積，兩者相關(guān)系數(shù)為0.94-9.98，因此△S與耗氧量之間的關(guān)系可建立為Kc= (COO始－COO終)/(S始－S終) ＝ (△COO)/(△S) (mg/l格) (1)Kc為換算系數(shù)，表示為紫外吸收峰一格面積所代表的有機物降解所需的氧量(mg/l)。據(jù)有關(guān)資料認為經(jīng)微生物降解前后的COO之差即為生物需氧量(BOO)。
COO始-COO終-BOOCOO始-COO終BOOKc- △S ＝△S∴BOO＝Kc.△s
即峰面積的變化值與換算系數(shù)的乘積為生物耗氧量(BOO)。
由于不同工廠的廢水所含的有機污染成分不同，其摩爾吸收系數(shù)ε不同，因此Kc不是一個通用的換算系數(shù)，它只能對同一類型工廠排放的相近成分廢水使用，必要時應(yīng)修正。因此在BOO紫外曝氣快速測定過程中，先求出換算系數(shù)Kc后，如工廠基本原料和工藝無重大變化，只需測定水樣快速降解前后的紫外峰面積S始和S終，即可計算出BOO。
BOO紫外曝氣快速測定法的操作步驟如下1、按常規(guī)BOO5采樣要求取得的廢水，取5-10ml，經(jīng)14000轉(zhuǎn)/分高速離心機離心分離，取上清液留用;
2、用紫外分光光度計在200-100nm波段范圍內(nèi)，掃描求得上述上清液的最大消光值，得知廢水稀釋倍數(shù)，使待測樣品的掃描與標(biāo)準(zhǔn)樣掃描處于同一消光限制范圍;
3、取廢水上清液若干毫升按稀釋倍數(shù)，加入稀釋的蒸餾水?dāng)?shù)百毫升，加無機鹽營養(yǎng)液各2-5ml，稀釋成1L。
4、在250ml三角錐形瓶中量取上述稀釋液100ml，加入經(jīng)曝氣培養(yǎng)的活性污泥3ml和經(jīng)擴大培養(yǎng)的優(yōu)勢菌1ml，搖勻，取出2-3ml高速離心分離，取上清液在紫外分光光度計上掃描，測得降解前的吸收峰面積S始;
活性污泥須經(jīng)蒸餾水洗滌，以3000轉(zhuǎn)/分離心洗滌兩次，棄去上層水后使用。
5、量取上述稀釋液100ml，用標(biāo)準(zhǔn)分析法測COO，為降解前的化學(xué)需氧量COO始;
6、測得S始后在三角錐形瓶中加入無機緩沖液，并使廢水的pH值保持在6-8之間;
7、將上述三角錐瓶置于30℃恒溫搖床中振蕩培養(yǎng)2-4小時;
8、振蕩培養(yǎng)結(jié)束后，待污泥沉淀，取上層清液3ml，經(jīng)14000轉(zhuǎn)/分高速離心分離，取上清液在紫外分光光度計上掃描(200-400nm)，測得的峰面積為降解后的有機物殘存總量S終。
9、同時取降解后的水樣，高速離心分離后，測COO終。
10、求出換算系數(shù)KcKc= (COO始－COO終)/(S始－S終) ＝ (△COO)/(△S) (mg/l格) (1)11、對相同或相近廢水，每次只需測定△S，即可求算出廢水的生物需氧量(BOO)。
BOO＝Kc·△S·MM為稀釋比。
表1-表4為工廠有機廢水的COO與BOOV測試結(jié)果。
經(jīng)對不同工廠的不同類型的有機廢水的測試結(jié)果表明，化學(xué)法與紫外法的測試誤差為1-10.59，變異系數(shù)為0.34%-1.9%;試驗還表明，用曝氣法快速降解有機廢水，其降解率大大高于BOO5的五日封閉培養(yǎng)降解法，能更真實地反映有機生物需氧量。
表1，株州麻紡廠同一廢水的△COO與BOOV的比較單位mg/l Kc＝5.91
δn＝4.29 δn-1＝4.80 變異系數(shù)＝1.4%注BOOV表示BOO的紫外曝氣快速測定法(以下各表同義)
表2 印染廠廢水的△COO與BOOv的測定結(jié)果單位mg/l
k為生化處理池出水紫外曝氣法BOOv與化學(xué)法△COO的相關(guān)系數(shù)r＝0.996
綜上所述，采用本發(fā)明方法不僅使有機物的降解率在2-4小時可達到50%左右，而且用紫外光掃描峰面積定量測定，因此快速、準(zhǔn)確、重視性好，而且操作簡單，易于掌握;為工廠廢水處理，快速準(zhǔn)確地提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，更可為及時控制有害物質(zhì)的擴散，保障人類健康提供重要依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種有機廢水的BOD紫外曝氣快速測定法，其特征在于Ⅰ.采用微生物曝氣法快速降解廢水中的有機物，在經(jīng)離心分離與稀釋后的待測廢水樣中，加入一定量的無機營養(yǎng)液，接種優(yōu)勢菌種，在PH5.5-8.5，30-34℃溫度條件下，曝氣方式培養(yǎng)2-4小時；Ⅱ.用紫外分光光度計在200-400nm的波段內(nèi)掃描測定有機廢水經(jīng)微生物曝氣降解前后的吸收峰面積S始與S終；Ⅲ.用COD標(biāo)準(zhǔn)分析法測定有機廢水降解前后的COD始與COD終，由式(1)求得換算系數(shù)Kc，由式(2)計算出BOD， Kc= (COO始－COO終)/(S始－S終) ＝ (△COO)/(△S) (mg/l格) (1)注換算系數(shù)Kc為紫外吸收峰一格面積所代表的有機物降解所需的氧量(mg/l)ΔCOD=BODBOD=Kc·ΔS (2)。
2.按照權(quán)利要求1所述的BOO紫外曝氣快速測定法，其特征在于快速降解廢水中的有機物過程中應(yīng)加入含Ca2+、Mg2+、Fe3+、NH+4、PO3-4等無機營養(yǎng)液，上述各種營養(yǎng)液的加入量為2-5ml。
3.按照權(quán)利要求1所述的BOO紫外曝氣快速測定法，其特征在于接種的優(yōu)勢菌種可以是活性污泥、生物膜或經(jīng)馴化、分離培養(yǎng)的優(yōu)勢菌種或者是上述二者接種方法的結(jié)合;
4.按照權(quán)利要求1或3所述的BOO紫外曝氣快速測定法，其特征在于快速降解有機物加入的活性污泥須用蒸餾水離心洗滌，加入的優(yōu)勢菌種須用滅菌廢水培養(yǎng)。
5.按照權(quán)利要求1所述的BOO紫外曝氣快速測定法，其特征在于曝氣方式有振蕩培養(yǎng)、通入空氣、通入氧氣或負壓吸氧等。
6.按權(quán)利要求1所述的BOO紫外曝氣快速測定法，其特征在于用紫外掃描測定廢水降解前后的吸收峰峰面積時，廢水樣在高速離心分離后取上清液掃描。
全文摘要
BOD紫外曝氣快速測定法屬于用紫外分光光度法測定廢水中有機物污染程度。本發(fā)明采用在曝氣條件下接種優(yōu)勢菌種，在2—4小時內(nèi)有機物降解達40—50％，用紫外分光光度計在200—400nm波段內(nèi)掃描測定有機廢水降解前后的吸收峰峰面積S
文檔編號G01N21/33GK1089658SQ9210685
公開日1994年7月20日 申請日期1992年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月20日
發(fā)明者郭敬慈 申請人:郭敬慈