CN115304172A - 一种工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，属于废水处理技术领域。其包括以下步骤：以待测废水COD值的70～80％作为BOD的最大预估值，对待测废水进行稀释，将BOD的最大预估值稀释至10mg/L；将接种液接种至稀释后的待测废水中得到驯化接种液；将驯化接种液在温度20～35℃下，周期性驯化培养2‑8d。本发明以蒸氨废水、脱硫废水、制药废水BOD的测定为例，采用压差法对接种液进行驯化，通过接种液BOD随时间的变化曲线对接种液的适应性做出评价，并通过提高培养温度、选择接种液种类等方式优化驯化条件，使其相对于传统的驯化方法能更直观地确定驯化时间和接种液的用量，从而达到提高检测效率和成功率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法。
背景技术
工业废水中的有机物种类繁多、成分复杂，定量分析其中每类有机物的含量难度较大，因此实际监测工作中经常采用生化需氧量(BOD)、总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)等有机物综合指标来反映有机物的污染程度。其中BOD表征的是生物耗氧的过程，符合水体自净的实际情况和大部分污水处理技术的工艺，因此被广泛应用于衡量废水的污染强度和废水处理的效率。
常用的BOD测定方法包括稀释接种法、微生物电极法、活性污泥曝气降解法、压差法、近红外光谱法、重铬酸钾紫外光度法等。多数工业废水性质不稳定，可能含有较高浓度的重金属、挥发酚、氰化物、苯系物等毒性物质，严重影响水中微生物的种类、数量及接种液的适应性，因此采用稀释接种法时，稀释倍数、接种液种类及用量均难以控制，实验失败风险高；而采用其他方法，如微生物电极法、重铬酸钾紫外光度法等干扰较大；压差法虽然能克服上述缺点，但不适合大批量样品的测定。因此，如何通过控制菌种驯化过程，提高接种液的适应性、确定接种液的用量从而提高稀释接种法的成功率，成为工业废水在生化需氧量测定中驯化方法中需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，以解决现有工业废水在生化需氧量测定中稀释接种法的成功率不高的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，包括以下步骤：
以待测废水COD值的70～80％作为BOD5的最大预估值，对待测废水进行稀释，将BOD5的最大预估值稀释至10mg/L；
将接种液接种至稀释后的待测废水中得到驯化接种液；
将驯化接种液在温度20～35℃下，周期性驯化培养2-8d。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，所述待测废水包括：蒸氨废水、脱硫废水或制药废水。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，所述稀释后的待测废水的pH值调节至6～8。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，所述接种液为生活污水或土壤浸出液。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，所述生活污水的化学需氧量为150-300mg/L，所述土壤浸出液的生化需氧量为20-50mg/L。优选地，所述生物污水的化学需氧量为180-270mg/L，所述土壤浸出液的生化需氧量为25-45mg/L。进一步优选地，所述生物污水的化学需氧量为210-250mg/L，所述土壤浸出液的生化需氧量为30-40mg/L。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，所述土壤浸出液的制备包括：取1-10g花园土壤，溶于100mL水中，静置10-20min，取上清液，经1.6μm滤膜过滤后得到。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，所述生活污水的制备包括：未经生化处理的生活污水经1.6μm滤膜过滤后得到。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，所述接种液和所述稀释后的待测废水的体积比为1：15-25。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，在周期性驯化培养中，以48h为一个驯化培养周期，完成1-4次周期性培养。
进一步地，在所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法中，每完成一次周期性培养，在下一次周期性培养时，取上一周期的驯化接种液并接种至相同体积稀释后的废水中进行培养。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明以蒸氨废水、脱硫废水、制药废水BOD的测定为例，采用压差法对接种液进行驯化，通过接种液BOD随时间的变化曲线对接种液的适应性做出评价，并通过提高培养温度、选择接种液种类等方式优化驯化条件，使其相对于传统的驯化方法能更直观地确定驯化时间和接种液的用量，从而达到提高检测效率和成功率的目的。
2、本发明将接种液分别接种至稀释后的蒸氨废水、脱硫废水、制药废水中分别进行周期性培养和一次性培养。对于同一种废水，一次性培养消耗量为周期性培养的25％～40％，而周期性驯化可有效提高微生物活性，缩短培养的时滞期。
3、本发明将接种液分别接种至稀释后的废水中进行驯化，结果显示35℃为最适宜培养条件，该温度下培养时间比20℃缩短60～75％。在温度20～35℃之间，微生物活性和增长速度随温度提高而有明显提升；而温度过高，不适于三种废水降解菌的生长。制药废水的驯化和培养过程中，微生物抑制作用更明显。
4、本发明以待测样和生活污水作为驯化接种液对于蒸氨废水和制药废水的培养效果较好，而含待测样和土壤浸出液的驯化接种液对于脱硫废水的培养取得更好的效果。两种驯化接种液对于三种废水的加标回收率均在77％～105％之间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为试验例1中试验组三种废水周期驯化培养结果；
图2为试验例1中对照组三种废水一次性培养结果；
图3为试验例2中不同温度条件下三种废水驯化培养结果；其中，(a)为脱硫废水驯化接种液培养结果，(b)为制药废水驯化接种液培养结果，(c)为蒸氨废水驯化接种液培养结果。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例
本发明的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，包括以下步骤：
工业废水中通常含有酸、碱、重金属、放射性物质、有机物等有害物质，通过驯化工艺处理工业废水，有害物质能得到有效去除，提高废水净化效率。本发明以蒸氨废水、脱硫废水或制药废水作为待测废水。
已知待测废水COD值，以待测废水值的70～80％作为BOD5的最大预估值，对待测废水进行稀释，将BOD5的最大预估值稀释至10mg/L，所述稀释后的待测废水的pH值调节至6～8，若稀释后的待测废水pH值在6-8范围内，就不需要进行调节；若pH值不在6-8范围内，需要用盐酸溶液或氢氧化钠溶液调节其pH值至6-8；
以生活污水或土壤浸出液作为接种液，其中土壤浸出液的制备包括：取1-10g花园土壤，溶于100mL水中，静置10-20min，取上清液，经1.6μm滤膜过滤得到。花园土壤的取样量根据土壤的可溶性有机物(DOM)确定，以满足土壤浸出液的生化需氧量(BOD)值为20-50mg/L。生活污水的制备包括：未经生化处理的生活污水经1.6μm滤膜过滤后得到，生活污水的化学需氧量(COD)为150-300mg/L。
将接种液按照所述接种液和所述稀释后的待测废水的体积比为1：15-25接种至稀释后的待测废水中得到驯化接种液；
将驯化接种液在温度20～35℃下，周期性驯化培养2-8d；在周期性驯化培养中，以48h为一个驯化培养周期，完成1-4次周期性培养；每完成一次周期性培养，在下一次周期性培养时，取上一周期的驯化接种液并接种至相同体积吸收后的废水中进行培养。
在对工业废水的驯化过程中，进行生化需氧量测定：将驯化接种液用生化需氧量(BOD)分析仪(由BODTraKTMⅡ，美国哈希公司生产)进行检测分析，可得到驯化接种液消耗氧的量随时间的变化曲线。再测定加标回收率：根据COD值以及实践经验，大体估计待测水样BOD5值，选择适宜的稀释倍数。按照选定的稀释比例加入需要量的均匀水样于1000mL量筒中，加入GGA标准溶液3.5mL，再用虹吸法沿桶壁引入接种稀释水并定容至700mL。剩余步骤按测定BOD5的步骤操作，同时在不加入GGA溶液的条件下按照相同的步骤测定水样的BOD5。看测得BOD5的值以及回收率是否在合理范围内。其中，GGA溶液即葡萄糖-谷氨酸(GGA)标准溶液：将葡萄糖和谷氨酸在103℃下干燥1h后，各称取150mg溶于蒸馏水中，并稀释至1000mL，在1000mL容量瓶中稀释至标线。此溶液的BOD为210±20mg/L，现用现配。
本发明参照实施例的方案探究周期性驯化培养、驯化培养温度以及接种液种类对结果的影响。试验采用的接种液包括土壤浸出液和生活污水，其中土壤浸出液的制备包括：取10g花园土壤，溶于100mL水中，静置10min，取上清液，经1.6μm滤膜过滤得到，土壤浸出液的生化需氧量(BOD)值为50.0mg/L。生活污水的制备包括：未经生化处理的生活污水经1.6μm滤膜过滤后得到，其化学需氧量(COD)为180mg/L。
试验例1：是否进行周期性驯化培养对结果的影响
参照实施例的方案，设置试验组：以生活污水作为接种液分别接种至稀释后的蒸氨废水、脱硫废水、制药废水这三种废水中，在20℃温度下，周期性驯化培养8d，以48h为一个驯化培养周期，完成4次周期性培养；每完成一次周期性培养，在下一次周期性培养时，取上一周期的驯化接种液并接种至相同体积吸收后的废水中进行培养。依照试验组的条件设置对照组，对照组与试验组的区别在于，对照组为一次性培养8d。试验组和对照组的培养结果如图1和图2所示，图1为三种废水周期驯化培养结果，图2为三种废水一次性培养结果。
图1和图2结果表明，在对照组一次性培养过程中0-48h三种废水均几乎未消耗溶解氧，而120～144h之间仍有部分消耗；对于同一种废水，一次性培养消耗量为周期性培养的25％～40％。这说明不经驯化直接接种的方式对于三种废水的培养均不理想。将试验组和对照组每个周期进行对比可以看出，试验组的周期性驯化可有效提高微生物活性，缩短培养的时滞期。
试验例2：驯化培养温度对结果的影响
参照实施例的方案，设置试验组：以生活污水作为接种液分别接种至稀释后的蒸氨废水、脱硫废水、制药废水中，在温度分别为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃进行驯化，培养周期为5d。。试验组的培养结果如图3所示，(a)脱硫废水驯化接种液培养结果，(b)制药废水驯化接种液培养结果，(c)蒸氨废水驯化接种液培养结果。
图3的结果表明，对于三种废水的驯化过程，35℃条件下都达到了最理想的效果，其溶解氧的消耗集中在36h之前；消耗完成时间在24～36h之间，比20℃下培养时间缩短了60～75％。20～35℃之间，微生物活性和增长速度随温度提高而有明显提升；而温度过高(如40℃)，不适于三种废水降解菌的生长。因此，在驯化过程中可以通过适当提高培养温度提高微生物活性、缩短培养周期，但是由于培养温度每相差1℃便会导致5％左右的误差，因此驯化过程结束后，应先调节驯化接种液的温度，以保证水样测定过程中培养温度控制在20±1℃。
同一培养温度下，三种废水驯化接种液中微生物的生长速率和活性存在明显差异。如20℃下，制药废水驯化接种液0～24h内溶解氧几乎没有消耗，约96h消耗结束，而蒸氨废水接种液24h消耗约20％，约60h消耗完成。这说明制药废水的驯化和培养过程中，微生物抑制作用更明显。对于制药废水生物毒性的研究表明，制药废水中难生物降解和有毒有害成分多，对活性污泥呼吸活性有明显抑制作用，且生物毒性作用明显，这与图3结果一致。
试验例3：接种液种类对结果的影响
参照实施例的方案，设置试验组：以待测样+生活污水、待测样+土壤浸出液作为接种液分别在30℃下驯化培养2d，分别对三种工业废水回收率进行测定。依照试验组的条件设置对照组，对照组与试验组的区别在于，对照组中的接种液分别为：生活污水、土壤浸出液和商用接种液直接接种，其中商用接种液为美国哈希公司生产的商用BOD5测定接种液。每种废水分别选取三个稀释倍数，每个稀释倍数培养6个平行样，得到回收率的范围如表1。
表1使用不同接种液测定三种工业废水BOD5回收率测定结果
表1结果表明，生活污水、土壤浸出液培养三种废水的回收率均在66％以下，商用接种液(出厂前已经过驯化)回收率均在85.2％以下，说明三种废水对于微生物的抑制作用比较明显；未经驯化的生活污水和土壤浸出液对废水环境适应性比较差，造成回收率比较低。而本发明的两种驯化接种液对于三种废水的加标回收率均在77％～105％之间，接近于对标样加标的回收率83.6％～114.5％，其结果比较理想。这说明对于特定种类的工业废水，加入稀释后废水进行驯化是必要的，而其他来源的接种液很可能出现适应性差的问题。
对于同一种废水，不同来源的接种液回收率测定结果表明，待测样和生活污水作为驯化接种液对于蒸氨废水和制药废水的培养效果较好，而含待测样和土壤浸出液的驯化接种液对于脱硫废水的培养取得了更好的效果。这可能是由于相对于其他两种废水，脱硫废水中有机物含量较低，盐含量更高，而土壤浸出液中的微生物更能适应高盐废水的培养环境。
同一来源不同种类的废水培养结果表明，尽管制药废水由于其毒性物质含量较高，导致驯化过程中时滞性更加明显(图1和图2)，驯化后的培养效果与其他两种废水相比并无明显差距，其中使用待测样+生活污水的驯化接种液取得了最理想的效果，回收率82.4～105％。这可能是由于选择的接种时间是培养2d，此时微生物生长状态(见图3)同时具备一定的生长率和稳定性。因此在培养毒性较强的废水时，有可能通过合理选择驯化时间或增加驯化周期数来取得更理想的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，包括以下步骤：
以待测废水COD值的70～80％作为BOD5的最大预估值，对待测废水进行稀释，将BOD5的最大预估值稀释至10mg/L；
将接种液接种至稀释后的待测废水中得到驯化接种液；
将驯化接种液在温度20～35℃下，周期性驯化培养2-8d。
2.根据权利要求1所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，所述待测废水包括：蒸氨废水、脱硫废水或制药废水。
3.根据权利要求1所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，所述稀释后的待测废水的pH值调节至6-8。
4.根据权利要求1所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，所述接种液为生活污水或土壤浸出液。
5.根据权利要求4所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，所述生活污水的化学需氧量为150-300mg/L，所述土壤浸出液的生化需氧量为20-50mg/L。
6.根据权利要求4所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，所述土壤浸出液的制备包括：取1-10g花园土壤，溶于100mL水中，静置10-20min，取上清液，经1.6μm滤膜过滤后得到。
7.根据权利要求4所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，所述生活污水的制备包括：未经生化处理的生活污水经1.6μm滤膜过滤后得到。
8.根据权利要求1所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，所述接种液和所述稀释后的待测废水的体积比为1：15-25。
9.根据权利要求1所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，在周期性驯化培养中，以48h为一个驯化培养周期，完成1-4次周期性培养。
10.根据权利要求9所述的工业废水在生化需氧量测定中的驯化方法，其特征在于，每完成一次周期性培养，在下一次周期性培养时，取上一周期的驯化接种液并接种至相同体积稀释后的废水中进行培养。
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