评估涂装废水的生物降解性是决定其处理工艺路线(特别是能否采用经济且效率高的生物处理技术)的关键步骤。涂装废水成分复杂,常含有难降解的树脂、溶剂、添加剂等,盲目采用生化处理可能导致系统崩溃。以下是系统性的评估方法:
一、核心评估指标与方法
BOD₅/COD 比值法 (生化需氧量/化学需氧量)
原理:BOD₅(5天生化需氧量)反映废水中可被微生物降解的有机物含量,COD(化学需氧量)反映总有机物含量。BOD₅/COD 比值是判断生物降解性的常用、直观指标。
评估标准:
> 0.4:易生物降解。可直接采用常规生物处理(如活性污泥法)。
0.2 ~ 0.4:可生物降解。可以采用生物处理,但可能需要较长的水力停留时间(HRT)、优化运行条件或进行适当预处理(如水解酸化)以提高可生化性。
< 0.2:难生物降解或不可生物降解。直接生物处理效果差,必须进行强氧化预处理(如Fenton、臭氧、电化学氧化、光催化氧化等)将大分子、有毒有机物分解为小分子、易降解物质后,才能进入生化系统。
操作:采集代表性废水样品,分别测定其BOD₅和COD值,计算比值。
呼吸计量法 (Respirometry)
原理:通过测量微生物在降解废水过程中消耗的氧气速率或产生的二氧化碳量,来评估其降解速率和程度。比BOD₅/COD更精确,能反映降解动力学。
方法:
耗氧速率 (OUR) 测试:将废水与活性污泥混合,在密闭反应器中监测溶解氧(DO)的下降速率。初始OUR高且持续下降,表明可生化性好。
标准呼吸计测试 (如STOUR):更标准化的测试,可计算出理论zui大耗氧量,并与实际耗氧量比较,得出可生化性指数。
优势:不仅能判断“能否降解”,还能判断“降解多快”,对设计生化系统更有指导意义。
毒性测试 (Toxicity Test)
重要性:即使BOD₅/COD比值尚可,废水中可能含有对微生物有毒害或抑制作用的物质(如高浓度溶剂、重金属、杀菌剂),导致生化系统失效。
方法:
抑制性BOD测试:对比废水对活性污泥BOD去除率的抑制程度。将废水按不同比例稀释后,与活性污泥混合测BOD,若去除率显著低于对照组(如生活污水),则存在抑制性。
发光菌毒性测试 (如费氏弧菌):快速、灵敏。通过测量废水对发光菌发光强度的抑制率来评估急性毒性。
种子发芽/生长抑制实验:用废水浇灌种子(如白菜、黄瓜),观察发芽率和根长抑制情况,评估生态毒性。
评估:若存在显著毒性,必须进行预处理(如吸附、深度氧化、稀释)去除或降低毒性后,才能进行生化处理。
二、辅助评估手段
水质特征分析
pH值:极端pH(过酸或过碱)会抑制微生物活性。涂装废水pH可能波动大,需中和。
可溶性有机碳 (DOC) / 溶解性COD (SCOD):分析溶解态有机物比例,悬浮物过多会影响测试准确性。
关键污染物识别:通过GC-MS、LC-MS等手段分析废水中主要有机物成分(如苯系物、醇类、酯类、特定树脂单体)。已知难降解或有毒的物质(如某些卤代烃、苯酚类)含量高,则生物降解性差。
水解酸化预处理试验
目的:对于BOD₅/COD在0.2-0.4之间或略低于0.2的废水,可通过小试验证水解酸化预处理是否能提高可生化性。
方法:将废水在厌氧条件下(水解酸化池)停留一段时间(如6-24小时),然后再次测定BOD₅/COD比值。若比值提高(例如从0.15升至0.3以上),则说明水解酸化有效,后续可接好氧生化处理。
三、评估流程建议
采样与均质:采集具有代表性的混合废水样,充分混匀。
初步筛查:测定pH、COD、BOD₅,计算BOD₅/COD比值。
毒性评估:进行简单的抑制性BOD或发光菌毒性测试。
综合判断与决策:
若 BOD₅/COD > 0.4 且无显著毒性 → 可直接采用生物处理。
若 BOD₅/COD 0.2-0.4 且无显著毒性 → 可采用生物处理,建议进行呼吸计量或小试优化参数。
若 BOD₅/COD < 0.2 或 存在显著毒性 → 必须进行预处理。选择深度氧化或吸附等方法进行小试,处理后再测BOD₅/COD和毒性,确认可生化性提高后,再进入生化系统。
中试验证:对于大型或成分复杂的项目,在确定工艺路线前,建议进行中试,以验证评估结果和工艺设计的可靠性。
总结:评估涂装废水生物降解性是一个多指标、多方法结合的过程。BOD₅/COD比值是基础,呼吸计量提供动力学信息,毒性测试是安全底线。只有通过系统评估,才能科学决策,避免因误判导致处理失败或投资浪费。