專利名稱：一種有機(jī)物生物降解性綜合測(cè)試評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)有機(jī)物生物降解性的測(cè)試評(píng)價(jià)方法，屬于污水處理及有機(jī)物環(huán)境行為評(píng)價(jià)領(lǐng)域。
文獻(xiàn)“Mai Wenning，Jiang Zhanpeng.A Test Method for DeterminingBiodegradability of Organic Substances.J.of Environmental Sciences，7(2)146-150，1995.”中采用有機(jī)物生物分解產(chǎn)物CO2指標(biāo)來測(cè)定有機(jī)物的生物降解性，這個(gè)指標(biāo)只能表征有機(jī)物生物降解過程中產(chǎn)物的生成情況，而并不能反映出中間產(chǎn)物的生成情況?！癑iang Zhanpeng，Yang Hongwei，Shi Shaoqi，Sun Lixin.Biodegradability ofOrganic Substances by ATP Test.J.of Toxicological and Environmental Chemistry，74(3-4)，245-255，2000”采用微生物的活性指標(biāo)ATP來測(cè)定有機(jī)物生物降解性，這個(gè)指標(biāo)則只能反映反應(yīng)物或中間產(chǎn)物對(duì)微生物活性的影響，并不能反映具體是哪一種物質(zhì)影響了微生物的活性。而且在以上提到的不同有機(jī)物生物降解性的測(cè)試方法中，它們的測(cè)試條件又各不相同，因此所得結(jié)果之間的可比性不強(qiáng)，有時(shí)甚至?xí)玫较喾吹慕Y(jié)果。德國(guó)學(xué)者Gerike和Fischer在“A Correlation Study of Biodegradability Determination withVarious Chemicals in Various Tests.Ecotoxicol.Environ.Safety 1981，545.”中采用幾種不同測(cè)試方法進(jìn)行了比較研究，其研究結(jié)果表明，不同的測(cè)試方法所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果存在著很大的差異。
文獻(xiàn)“Mai Wenning，Jiang Zhanpeng.A Test Method for DeterminingBiodegradability of Organic Substances.J.of Environmental Sciences，7(2)146-150，1995.”和“Jiang Zhanpeng，Yang Hongwei，Shi Shaoqi，Sun Lixin.Biodegradability of Organic Substances by ATP Test.J.of Toxicological andEnvironmental Chemistry，74(3-4)，245-255，2000”中采用了

圖1裝置來分別測(cè)定有機(jī)物生物降解過程中的CO2產(chǎn)量和ATP的試驗(yàn)裝置。該裝置包括氣體流量計(jì)1、NaOH一級(jí)吸收瓶2、NaOH二級(jí)吸收瓶3、Ba(OH)2吸收瓶4、水洗瓶5、反應(yīng)瓶6、恒溫水浴7、取樣與加樣管8、Ba(OH)2一級(jí)吸收瓶9、Ba(OH)2二級(jí)吸收瓶10和Ba(OH)2三級(jí)吸收瓶11?？諝饨?jīng)過2、3(二級(jí)NaOH)和4(Ba(OH)2)吸收瓶后，可以去除空氣中本身含有的CO2，這樣可以消除空氣中CO2對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生CO2的干擾，然后通過9、10、11(三級(jí)Ba(OH)2)來吸收反應(yīng)產(chǎn)生的CO2，最后通過測(cè)定沉淀下來的Ba(OH)2的重量就可以得到反應(yīng)產(chǎn)生的CO2的量。從取樣口8取樣，再通過測(cè)定水樣中的有機(jī)磷可以確定出ATP的含量。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種有機(jī)物生物降解性綜合測(cè)試評(píng)價(jià)方法，其特征包括如下步驟1)污泥預(yù)處理從污水處理廠取來的活性污泥空曝10～12小時(shí)，以去除其中的殘留有機(jī)物；2)實(shí)驗(yàn)條件反應(yīng)液總體積為2升，其中有機(jī)物濃度為100mg/L(以DOC計(jì))，污泥濃度為500mgMLSS/L，同時(shí)做一瓶空白實(shí)驗(yàn)(不加受試有機(jī)物)；反應(yīng)的溫度為20±1℃，反應(yīng)液的初始pH值調(diào)節(jié)為7.5±0.1，反應(yīng)時(shí)間為14天；3)采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，測(cè)定受試有機(jī)物或廢水的BOD5和COD值，根據(jù)公式IO＝(BOD5/COD)×100計(jì)算IO指數(shù)；4)利用有機(jī)物生物降解過程中CO2和ATP的測(cè)試裝置，定期測(cè)定CO2產(chǎn)量和ATP含量，并分別繪制CO2和ATP隨時(shí)間的變化曲線；5)根據(jù)ATP和CO2的測(cè)定結(jié)果，利用公式IB＝(As/A0)×100計(jì)算IB指數(shù)，利用公式IA＝(PI/PT)×100和PI＝Ps/P0計(jì)算IA指數(shù)；6)用模糊聚類綜合評(píng)估計(jì)算程序來對(duì)有機(jī)物生物降解性進(jìn)行分類，根據(jù)上面得到的I0、IA和IB指數(shù)直接作為計(jì)算程序的輸入值，然后根據(jù)得到的輸出結(jié)果分為難降解有機(jī)物、可降解有機(jī)物和易降解有機(jī)物三種情況；7)最后采用加權(quán)評(píng)估法對(duì)有機(jī)物的生物降解性進(jìn)行定量評(píng)估，利用計(jì)算公式IW＝IO×0.3+IB×0.3+IA×0.4，得到定量的評(píng)價(jià)結(jié)果。
本發(fā)明的技術(shù)方案正是綜合考慮到生物降解過程的多個(gè)方面，從有機(jī)物的綜合性水質(zhì)指標(biāo)BOD5/COD、降解產(chǎn)物CO2、微生物生理生化指標(biāo)ATP作為綜合評(píng)估因子，這3個(gè)指標(biāo)分別從有機(jī)物生物降解的速度、深度、消耗的氧量和微生物活性、能量增長(zhǎng)等多個(gè)方面反映了影響有機(jī)物生物降解性的主要因素，因此克服了由于不同單一測(cè)試法評(píng)價(jià)結(jié)果不一致的缺點(diǎn)，使對(duì)有機(jī)物生物降解性的評(píng)估分類更加全面、準(zhǔn)確可信。同時(shí)，本發(fā)明以模糊數(shù)學(xué)的分類評(píng)價(jià)方法為依據(jù)，采用模糊聚類綜合評(píng)估法，編制計(jì)算機(jī)程序上機(jī)運(yùn)行，具有分類準(zhǔn)確、計(jì)算簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)，且排除了人為確定權(quán)重等帶來的誤差。加權(quán)綜合評(píng)估法能定量、準(zhǔn)確地表征有機(jī)物生物降解性能的大小，對(duì)屬于同類降解程度的有機(jī)物也可以區(qū)分其降解能力，使評(píng)價(jià)結(jié)果直觀量化。
圖2為受試有機(jī)物和空白實(shí)驗(yàn)的CO2產(chǎn)氣曲線示意圖。
圖3為受試有機(jī)物和空白實(shí)驗(yàn)ATP含量曲線示意圖。
圖4為有機(jī)物生物降解性模糊聚類綜合評(píng)價(jià)程序流程圖。
圖5為苯酚和空白實(shí)驗(yàn)的CO2產(chǎn)氣曲線圖6為苯酚和空白實(shí)驗(yàn)的ATP含量曲線在評(píng)估計(jì)算程序中第一步是依次輸入IO、IA、IB三個(gè)數(shù)據(jù)，第二步給定分類矩陣E，第三步計(jì)算模糊關(guān)系矩陣R，可根據(jù)以下的方法計(jì)算 當(dāng)x(i)≤e(i，1)，取R(i，1)＝1，R(i，2)＝R(i，3)＝0；當(dāng)x(i)＞e(i，3)，取R(i，3)＝1，R(i，1)＝R(i，2)＝0。據(jù)此可以計(jì)算模糊關(guān)系矩陣R。上面的計(jì)算公式中R(i，m)表示關(guān)系矩陣R中第i行的第m個(gè)元素，e(i，m)表示分類矩陣E中的第i行的第m個(gè)元素，x(i)表示輸入向量[IO，IA，IB]中的第i個(gè)元素。得到關(guān)系矩陣R后就可根據(jù)第四步計(jì)算向量A，根據(jù)第五步計(jì)算向量B，最后確定向量B中最大值所處的位置來給出輸出結(jié)果。
7)最后采用加權(quán)評(píng)估法對(duì)有機(jī)物的生物降解性進(jìn)行定量評(píng)估，計(jì)算公式為IW＝IO×0.3+IB×0.3+IA×0.4，得到定量的評(píng)價(jià)結(jié)果。
(2)測(cè)定苯酚反應(yīng)瓶中溶液的BOD5和COD值，測(cè)得BOD5＝161.8mg/L，COD＝311mg/L，計(jì)算IO＝(BOD5/COD)×100＝52。
(3)定期測(cè)定兩個(gè)實(shí)驗(yàn)瓶中的CO2和污泥的ATP值，并分別繪制CO2和ATP隨時(shí)間的變化曲線，如圖5和圖6所示。
(4)從圖5中可以計(jì)算得到空白實(shí)驗(yàn)的A0＝56.00，As＝122.80，計(jì)算IB＝(As/A0)×100＝219.3。
(5)從圖6中可以得到苯酚的出峰時(shí)間PT＝4天，空白實(shí)驗(yàn)的峰高P0＝3.6，苯酚的峰高Ps＝34.5，則PI＝Ps/P0＝9.6，所以IA＝(PI/PT)×100＝239.6。
(6)以IO＝52，IB＝219.3和IA＝239.6作為模糊聚類綜合評(píng)價(jià)計(jì)算程序的輸入，經(jīng)計(jì)算程序計(jì)算后得到的輸出為“2”，這個(gè)結(jié)果表明該有機(jī)物是易生物降解的。
(7)再計(jì)算IW＝IO×0.3+IB×0.3+IA×0.4＝177.2。
(8)最后得到的結(jié)論是苯酚是易生物降解的，并且其綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為177.2。
表1.無機(jī)營(yíng)養(yǎng)介質(zhì)成分化合物濃度/g.L-1NH4SO40.6NH4NO30.3KH2PO40.6Na2HPO4·12H2O 4.0MgSO4·7H2O 0.1CaCl2·2H2O 0.1微量元素 0.00權(quán)利要求
1.一種有機(jī)物生物降解性綜合測(cè)試評(píng)價(jià)方法，其特征包括如下步驟及條件1)污泥預(yù)處理從污水處理廠取來的活性污泥空曝10～12小時(shí)，以去除其中的殘留有機(jī)物；2)實(shí)驗(yàn)條件反應(yīng)液總體積為2升，其中有機(jī)物濃度為100mg/L(以DOC計(jì))，污泥濃度為500mgMLSS/L；同時(shí)做一瓶空白實(shí)驗(yàn)(不加受試有機(jī)物)；反應(yīng)的溫度為20±1℃，反應(yīng)液的初始pH值調(diào)節(jié)為7.5±0.1，反應(yīng)時(shí)間為14天；3)采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，測(cè)定受試有機(jī)物或廢水的BOD5和COD值，根據(jù)公式IO＝(BOD5/COD)×100計(jì)算IO指數(shù)；4)利用有機(jī)物生物降解過程中CO2和ATP的測(cè)試裝置，定期測(cè)定CO2產(chǎn)量和ATP含量，并分別繪制CO2和ATP隨時(shí)間的變化曲線；5)根據(jù)ATP和CO2的測(cè)定結(jié)果，利用公式IB＝(As/A0)×100計(jì)算IB指數(shù)，利用公式IA＝(PI/PT)×100和PI＝Ps/P0計(jì)算IA指數(shù)；6)采用模糊聚類綜合評(píng)估計(jì)算程序來對(duì)有機(jī)物生物降解性進(jìn)行分類，根據(jù)上面得到的IO、IA和IB指數(shù)直接作為計(jì)算程序的輸入值，然后根據(jù)得到的輸出結(jié)果分為難降解有機(jī)物、可降解有機(jī)物和易降解有機(jī)物三種情況；7)最后采用加權(quán)評(píng)估法對(duì)有機(jī)物的生物降解性進(jìn)行定量評(píng)估，利用計(jì)算公式IW＝IO×0.3+IB×0.3+IA×0.4，得到定量的評(píng)價(jià)結(jié)果。
全文摘要
一種有機(jī)物生物降解性綜合測(cè)試評(píng)價(jià)方法,涉及有機(jī)物環(huán)境行為評(píng)價(jià)方法及技術(shù)。本發(fā)明從有機(jī)物的綜合性水質(zhì)指標(biāo)BOD
文檔編號(hào)G01N35/00GK1372141SQ0210407
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2002年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者蔣展鵬, 楊宏偉, 師紹琪 申請(qǐng)人:清華大學(xué)