本發(fā)明涉及一種廢水中銅離子濃度對(duì)微生物活性影響程度的檢測(cè)方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，銅需求和使用量的迅速增長(zhǎng)，使得含有銅離子的工業(yè)廢水量也逐漸增加。銅離子隨廢水排入環(huán)境水體后，往往參與食物鏈從而進(jìn)入生物體，與生物體內(nèi)成分如蛋白質(zhì)、脂肪酸或氨基酸起反應(yīng)形成有機(jī)酸鹽和鰲合物，與無(wú)機(jī)的碳酸根和磷酸根起反應(yīng)，生成無(wú)機(jī)金屬鹽，通過(guò)累積毒害作用，對(duì)生物體產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。目前，含銅離子的工業(yè)廢水主要來(lái)自電鍍、印刷、油漆生產(chǎn)、塑料和合金制造等行業(yè)，其水質(zhì)復(fù)雜、酸堿性強(qiáng)、可生化性差。

相關(guān)研究表明低濃度的銅離子(0.5和1mg·L^-1)可以增加活性污泥系統(tǒng)最大比生長(zhǎng)速率和生物量產(chǎn)率。但高濃度的銅離子可以抑制微生物的活性，干擾微生物代謝進(jìn)而影響活性污泥系統(tǒng)處理效率。

由于銅離子在微生物代謝中的重要作用，銅對(duì)生物系統(tǒng)的影響吸引了重多研究者的關(guān)注。因此，評(píng)價(jià)銅離子在廢水處理過(guò)程中的毒性影響至關(guān)重要，在評(píng)價(jià)銅離子的毒性影響的方法中，呼吸作用和酶活性是評(píng)價(jià)銅離子對(duì)微生物毒性影響的常見指標(biāo)。當(dāng)污水中出現(xiàn)重金屬等毒性物質(zhì)時(shí)，污泥脫氫酶活性可較早的預(yù)告污泥生物活性的改變，甚至可反映出毒性物質(zhì)影響污泥活性的等級(jí)，因此脫氫酶活性在相關(guān)研究中呈現(xiàn)出作為評(píng)價(jià)毒理的有效方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種廢水中銅離子濃度對(duì)微生物活性影響程度的檢測(cè)方法，該方法通過(guò)測(cè)定含銅離子廢水的脫氫酶活性，從而建立系統(tǒng)中脫氫酶活性與銅離子濃度的關(guān)系，最終達(dá)到利用廢水中脫氫酶活性預(yù)警銅離子含量的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種廢水中銅離子濃度對(duì)微生物活性影響程度的檢測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟1，采用帶水浴保溫的SBR容器作為模擬實(shí)際污水運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)裝置；其中，實(shí)驗(yàn)裝置的溫度為20±1℃，溶解氧含量為5.0mg·L^-1，模擬污水的成分為：水中含有蔗糖647.1mg·L^-1、NH₄HCO₃263.4mg·L^-1、K₂HPO₄20.4mg·L^-1、KH₂PO₄4.93mg·L^-1、MgCL₂·6H₂O3.7mg·L^-1、FeCL₂·2H₂O3.7mg·L^-1、CaCL₂·2H₂O3.7mg·L^-1、MnSO₄0.057mg·L^-1、H₂MoO₄0.031mg·L^-1、ZnSO₄0.046mg·L^-1以及CoSO₄0.049mg·L^-1；

步驟2，建立多個(gè)步驟1的實(shí)驗(yàn)裝置作為平行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，分別往實(shí)驗(yàn)裝置中加入不同濃度的銅離子，各個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中銅離子的濃度范圍為0～32mg/L；

步驟3，定期從每個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中取一定量的樣，分別測(cè)定每個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中脫氫酶活性；

步驟4，利用公式IR＝((R₀-R)/R₀)·100％，得到每個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中銅離子濃度對(duì)脫氫酶活性的抑制率；其中，公式中R₀為不添加銅離子時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置中脫氫酶活性，R為添加銅離子時(shí)各個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中脫氫酶活性。

其中，步驟1中，所述實(shí)驗(yàn)裝置的容積為1L。

其中，步驟2中，所述銅離子是以CuSO₄·5H₂O形式添加。

其中，步驟3中，所述定期為0～24h之間的任一時(shí)間。

其中，步驟3中，對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中取出的樣，需要進(jìn)行三次測(cè)量，取三次測(cè)量結(jié)果的平均值作為該實(shí)驗(yàn)裝置中脫氫酶活性的測(cè)量結(jié)果。

其中，所述脫氫酶活性檢測(cè)過(guò)程中采用的試劑為碘硝基氯化四氮唑藍(lán)，碘硝基氯化四氮唑藍(lán)氧化還原電位較低(+90mV)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)在有氧條件下進(jìn)行時(shí)，能夠用于測(cè)定好氧、厭氧和脫氮污泥的生物活性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有的有益效果為：

本發(fā)明方法通過(guò)測(cè)定含銅離子廢水的脫氫酶活性，從而建立脫氫酶活性與銅離子濃度的關(guān)系，最終達(dá)到利用廢水中脫氫酶活性預(yù)警銅離子含量的目的；因此有利于實(shí)現(xiàn)通過(guò)監(jiān)測(cè)脫氫酶活性進(jìn)而監(jiān)測(cè)反應(yīng)系統(tǒng)中銅離子濃度的變化，由于脫氫酶活性的變化可以較早的預(yù)告污泥生物系統(tǒng)的改變，進(jìn)而可以反映出銅離子濃度對(duì)污泥活性影響的等級(jí)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中1小時(shí)后銅離子對(duì)脫氫酶活性抑制影響和抑制速率曲線；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中24小時(shí)后銅離子對(duì)脫氫酶活性抑制影響和抑制速率曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

本發(fā)明廢水中銅離子濃度對(duì)微生物活性影響程度的檢測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟1，選10個(gè)完全相同的圓筒狀反應(yīng)器作為模擬實(shí)際污水運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)裝置，每個(gè)反應(yīng)器外層水浴加熱，使反應(yīng)器溫度保持在20℃左右，每個(gè)反應(yīng)器的有效體積為1升，反應(yīng)器進(jìn)水配方中含有蔗糖647.1mg·L^-1、NH₄HCO₃263.4mg·L^-1、K₂HPO₄20.4mg·L^-1、KH₂PO₄4.93mg·L^-1、MgCL₂·6H₂O3.7mg·L^-1、FeCL₂·2H₂O3.7mg·L^-1、CaCL₂·2H₂O3.7mg·L^-1、MnSO₄0.057mg·L^-1、H₂MoO₄0.031mg·L^-1、ZnSO₄0.046mg·L^-1以及CoSO₄0.049mg·L^-1，反應(yīng)器的溶解氧含量維持在5.0mg·L^-1左右；

步驟2，分別向每個(gè)反應(yīng)器投加濃度為0、1、2、4、5、8、10、16、20和32mg·L^-1的銅離子，銅離子以CuSO₄·5H₂O形式加入；

步驟3，各個(gè)反應(yīng)器分別在銅離子作用1和24小時(shí)后，取0.3mL污泥混合液，進(jìn)行脫氫酶活性的測(cè)定；

其中，脫氫酶活性測(cè)定方法為：將取出的0.3mL污泥混合液置于10mL離心管中，向離心管中依次加入1.5mL的Tris-HCl緩沖溶液和1mL質(zhì)量百分濃度為0.2％的碘硝基氯化四氮唑藍(lán)(INT)溶液，得到待測(cè)試樣品；迅速將制備好的樣品放在(37±1)℃的水浴振蕩器內(nèi)振蕩培養(yǎng)30min，然后往樣品中加入1mL質(zhì)量百分濃度為37％的甲醛終止酶反應(yīng)，上述所有操作均在暗處進(jìn)行；將反應(yīng)后的樣品置于4000r/min下離心5min，輕輕棄去上清液；加入5mL丙酮作為萃取劑，混合攪拌均勻后，于(37±1)℃下暗處振蕩萃取10min；待樣品萃取完畢，將萃取液置于4000r/min下離心5min，離心后得到上清液和沉淀污泥；用分光光度計(jì)在485nm處讀取離心分離后上清液的吸光度，經(jīng)離心的沉淀污泥在(105±1)℃下烘干1h后測(cè)干重；脫氫酶活性的計(jì)算公式按下式計(jì)算：

式中：ETSt為脫氫酶活性[μg·(mg·h)^-1]；D₄₈₅為波長(zhǎng)485nm處的上清液吸光度；V為萃取劑體積(mL)；kt為標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；W為污泥干重(mg)；t為震蕩時(shí)間(h)，本試驗(yàn)t為0.5h；

步驟4，利用公式IR＝((R₀-R)/R₀)·100％，計(jì)算得到銅離子對(duì)反應(yīng)體系中脫氫酶活性的抑制率；公式中R₀為不添加銅離子時(shí)反應(yīng)器中脫氫酶活性，R為添加銅離子時(shí)各個(gè)反應(yīng)器中脫氫酶活性。

圖1～2為分別將銅離子作用1小時(shí)和24小時(shí)后對(duì)脫氫酶活性的抑制率和銅離子濃度進(jìn)行擬合，得到的一條擬合對(duì)數(shù)曲線，經(jīng)過(guò)結(jié)果比對(duì)，相關(guān)性(R²)均大于0.9，銅離子作用24小時(shí)后測(cè)得的數(shù)據(jù)相關(guān)性高于作用1小時(shí)的相關(guān)性，因此銅離子作用24小時(shí)后的脫氫酶活性可作為一種更好的(與1小時(shí)相比)預(yù)警不同濃度銅離子對(duì)活性污泥系統(tǒng)性能影響的方法。

本發(fā)明方法以脫氫酶活性為指標(biāo)，對(duì)得到的抑制率與相應(yīng)的銅離子濃度進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)銅離子濃度和脫氫酶活性的抑制率呈現(xiàn)很好的相關(guān)性，因此說(shuō)明脫氫酶活性可以作為一種預(yù)警銅離子作用下活性污泥系統(tǒng)性能的有效方法。