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1、9.6 活性污泥耗氧速率及脱氢酶活性测定9.6.1 活性污泥耗氧速率的测定及废水可生化性与毒性的评价9.6.1.1 目的和原理 活性污泥的耗氧速率（OUR）是评价污泥微生物代谢活性的一个重要指标，在日常运行中，污泥OUR值的大小及其变化趋势可指示处理系统负荷的变化情况，并可以此来控制剩余污泥的排放。活性污泥的OUR若大大高于正常值，往往提示污泥负荷过高，这时出水水质较差，残留有机物较多，处理效果亦差。污泥OUR值长期低于正常值，这种情况往往在活性污泥负荷低下的延时曝气处理系统中可见，这时出水中残存有机物数量较少，处理完全，但若长期运行，也会使污泥因缺乏营养而解絮。处理系统在遭受毒物冲击，而导致
2、污泥中毒时，污泥OUR的突然下降常是最为灵敏的早期警报。此外，还可通过测定污泥在不同工业废水中的OUR值的高低，来判断该废水的可生化性及污泥承受废水毒性的极限程度。9.6.1.2 材料与器皿 （1）电极式溶解氧测定仪 （2）电磁搅拌器、充气泵、离心机； （3）恒温室或恒温水浴； （4）BOD测定瓶、烧杯、滴管； （5）0.025M、pH7磷酸盐缓冲液。9.6.1.3 方法与步骤 （1）测定活性污泥的耗氧速率 取曝气池活性污泥混合液迅即置于烧杯中，由于曝气池不同部位的活性污泥浓度和活性有所不同，取样时可取不同部位的混合样。调节温度至20并充氧至饱和。 将已充氧至饱和的20的污泥混合液倒满内装搅拌
3、棒的BOD测定瓶中，并塞上安有溶氧仪电极探头的橡皮塞，注意瓶内不应存有气泡。 在20的恒温室（或将BOD测定瓶置于20恒温水浴中），开动电磁搅拌器，待稳定后即可读数并记录溶氧值，整个装置如图52所示，一般每隔1分钟读数一次。 待DO降至1mgl时即停止整个试验，注意整个试验过程以控制在1030分钟以内为宜，亦即尽量使每升污泥每小时耗氧量在540mg内较宜，若DO值下降过快，可将污泥适当稀释后测定。 测定反应瓶内挥发性活性污泥浓度（MLVSS）。图5-2 耗氧速率测定装置 （2）工业废水可生化性及毒性的测定 对活性污泥进行驯化，方法如下：取城市污水厂活性污泥、停止曝气半小时后，弃去少量上清液，再
4、以待测工业废水补足，然后继续曝气，每天以此方法换水3次，持续1560天左右，对难降解废水或有毒工业废水，驯化时间往往取上限，驯化时应注意勿使活性污泥浓度有明显下降，若出现此现象，应减少换水量，必要时可适当增补些N、P营养。 取驯化后的活性污泥放入离心管中，置于离心机中以3000转分转速离心10分钟，弃去上清液。 在离心管中加入预先冷至4的0.025M，pH7的磷酸盐缓冲液，用移液管反复搅拌并抽吸污泥，使污泥洗涤后再离心，并弃去上清液。 重复“”步骤洗涤污泥2次。 将洗涤后的污泥移入BOD测定瓶中，再以0.025M，pH7，溶氧饱和的磷酸盐缓冲液充满之，按以上耗氧速率测定法测定污泥的耗氧速率，此
5、即为该污泥的内源呼吸耗氧速率。 按步骤“”，将洗涤后污泥以充氧至饱和的待测废水为基质，按步骤“”，测定污泥对废水的耗氧速率。将污泥对废水的耗氧速率同污泥的内源呼吸耗氧速率相比较，数值越高，该废水的可生化性越好。 对有毒废水（或有毒物质）可稀释成不同浓度，按步骤“”测定污泥在不同废水浓度下的耗氧速率，并按图53分析废水的毒性情况及其极限浓度。图5-3 相对耗氧速率曲线 图中： 相对耗氧速率=RS/R0100 RS为污泥对被测废水的耗氧速率 R0为污泥的内源呼吸耗氧速率9.6.1.4 结果与分析 （1）活性污泥耗氧速率的测定 根据污泥的浓度（MLVSS）、反应时间t和反应瓶内溶解氧变化率求得污泥的
6、耗氧速率OUR： OUR（mg02/克MLVSS小时）=（DO0DOt）mg/lt（小时）MLVSS（克/升）式中： DO0初始时DO值 DOt测定结束时的DO值 （2）评价工业废水的可生化性和毒性 根据污泥的内源呼吸耗氧速率以及污泥对工业废水的耗氧速率和对不同浓度有毒废水的耗氧速率算得相对耗氧速率，然后依图53评价该废水的可生化性或毒性，以供制订该废水处理方法和工艺时参考。9.6.1.5 缓冲液的配制 称取KH2PO4 2.65克，Na2HPO4 9.59克溶于1升蒸馏水中即成0.5M，pH7的磷酸盐缓冲液，备用。 使用前将上述0.5M的缓冲液以蒸馏水稀释20倍，即成0.025M，pH7的磷
7、酸盐缓冲液。9.6.2 活性污泥脱氢酶活性的测定9.6.2.1 目的和原理 有机物在生物处理构筑物中的分解，是在酶的参与下实现的，在这些酶中脱氢酶占有重要的地位，因为有机物在生物体内的氧化往往是通过脱氢来进行的。活性污泥中脱氢酶的活性与水中营养物浓度成正比，在处理污水过程中，活性污泥脱氨酶活性的降低，直接说明了污水中可利用物质营养浓度的降低。此外，由于酶是一类蛋白质，对毒物的作用非常敏感，当污水中有毒物存在时，会使酶失活，造成污泥活性下降。在生产实践中，我们常常在设置对照组，消除营养物浓度变化影响因素的条件下，通过测定活性污泥在不同工业废水中脱氢酶活性的变化情况来评价工业废水成分的毒性，评价对
8、不同工业废水的生物可降解性。 脱氢酶是一类氧化还原酶，它的作用是催化氢从被氧化的物体（基质AH）中转移到另一个物体（受氢体B）上：为了定量地测定脱氢酶的活性，常通过指示剂的还原变色速度，来确定脱氢过程的强度。常用的指示剂有2,3,5三苯基四氮唑氯化物（TTC）或亚甲蓝，它们在从氧化状态接受脱氢酶活化的氢而被还原时具有稳定的颜色，我们即可通过比色的方法，测量反应后颜色深度，来推测脱氢酶的活性。例如： TTC（无色） TF（红色）9.6.2.2 材料与器皿 （1）72型分光光度计、超级恒温器、离心机（4000转分）、15毫升离心管、移液管、黑布罩 （2）试剂： TrisHCl缓冲液（0.05M）：
9、称取三羟甲基氨基甲烷6.037克，加1.0MHCl 20毫升，溶于1升蒸馏水中，pH为8.4。 氯化三苯基四氮唑（TTC）（0.20.4）：称取0.2或0.4克TTC溶于100毫升蒸馏水中，即成0.20.4的TTC溶液（每周新配）。 亚硫酸钠（0.36）：称0.3657克亚硫酸钠溶于100毫升蒸馏水中。 丙酮（或正丁醇及甲醇）（分析纯）。 连二亚硫酸钠、浓硫酸。 生理盐水（0.85）：称取0.85克NaCl，溶于100毫升蒸馏水9.6.2.3 方法与步骤（1）标准曲线的制备 配制1mg/毫升TTC溶液：称取50.0mgTTC，置于50毫升容量瓶中，以蒸馏水定容至刻度 配制不同浓度TTC液：从1
10、mg/毫升TTC液中分别吸取1、2、3、4、5、6、7毫升放入每个容积为50毫升的一组容量瓶中，以蒸馏水定容至50毫升，各瓶中TTC浓度分别为20、40、60、80、100、120、140g/毫升。 每只带塞离心管内加入Tris-HCl缓冲液2毫升2毫升蒸馏水1毫升TTC液（从低到高浓度依次加入）；对照管加入2毫升Tris-HCl缓冲液+3毫升蒸馏水，不加入TTC，所得每只离心管TTC含量分别为20、40、60、80、100、120、140g。 每管各加入连二亚硫酸钠10克，混合，使TTC全部还原，生成红色的TF。 在各管加入5毫升丙酮（或正丁醇和甲醇），抽提TF。 在721型分光光度计上，于
11、485nm波长下测光密度。 测绘标准曲线。（2）活性污泥脱氢酶活性的测定 活性污泥悬浮液的制备： 取活性污泥混合液50毫升，离心后弃去上清液，再用0.85%生理盐水（或磷酸盐缓冲液）补足，充分搅拌洗涤后，再次离心弃去上清液；如此反复洗涤三次后再以生理盐水稀释至原来体积备用。以上步骤有条件时可在低温（4）下进行，生理盐水亦预先冷至4。 在三组（每组三支）带有塞的离心管内分别加入以下材料与试剂（如表57所示）。 样品试管摇匀后置于黑布袋内，立即放入37恒温水浴锅内，并轻轻摇动，记下时间。反应时间依显色情况而定（一般采用10分钟）。 对照组试管，在加完试剂后立即加入一滴浓硫酸。另二组试管在反应结束后
12、各加一滴浓硫酸终止反应。 在对照管与样品管中各加入丙酮（或正丁醇和甲醇）5毫升，充分摇匀，放入90恒温水浴锅中抽提610分钟。 在4000转/分下，离心10分钟。 取上清夜在485纳米波长下比色，光密度OD读数应在0.8以下，如色度过浓应以丙酮稀释后再比色。 标准曲线上查TF的产生值，并算得脱氢酶的活性。表57 脱氢酶活性测定中各组试剂加量组别活性污泥悬浮液（毫升）Tris-HCl缓冲液（毫升）Na2SO3液（毫升）基质(或污水)（毫升）TTC液（毫升）蒸馏水（毫升）21.50.50.50.521.50.50.50.521.50.51.09.6.2.4 结果与分析（1）标准曲线的制备 将标准曲线测定时的数值填入表58中。表58 标准曲线OD实测值TTC（g）OD值123420406080100120140 根据上表数据以TTC为横座标，OD值为纵座标绘制标准曲线。（2）活性污泥脱氢酶活性的测定 将样品组的OD值（平均值）减去对照组OD值后，在标准曲线上查TF的产生值。 算得样品组（加基质与不加基质）的脱氢酶活性X（以产生微克毫升活性污泥小时表示）： X（TFg/L活性污泥小时） A B C 式中： X脱氢酶活性 A标准曲线上读数 B反应时间校正 = 60分钟/实际反应时间 C比色时稀释倍数