摘 要：随着污水生物处理系统中水质监测要求的不断提高，研究开发出性能好、可靠性高的呼吸测量技术越来越受到重视，其成果对污水生物处理过程的监测和控制具有非常重要的意义。综述了近年来污水生物处理领域呼吸测量技术的研究发展，阐述了三类主要的呼吸测量技术，介绍了各类呼吸测量技术的原理、特点、应用状况及其优缺点，提出了目前呼吸测量技术存在的主要问题，并对其在污水生物处理领域的发展前景作出了展望，旨在为呼吸测量技术的进一步研究发展提供参考。
关键词：污水；生物处理；呼吸测量技术；水质监测
中图分类号：X832 文献标志码：A
Research progress on respiratory technology in biological wastewater treatment system
CHEN Gang1, CHEN Shi-yuan1, DONG Shan-yan1,2*, LI Xin-dong1,2, LIU Zu-wen1,2
(1.School of Architectural and Surveying&Mapping Engineering of Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China; 2.Ganjiang River Basin Water Quality Safety Engineering Technology Research Center of Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China)
Abstract：As the continuous improvement of water quality monitoring requirements in wastewater biological treatment system, research on respiratory measurement technology with good performance and high reliability has got more and more attention. Through summarizing the development of respiratory measurement technology in wastewater biological treatment of sewage, this paper describes three respiratory measurement technologies and introduces their principles, characteristics, advantages and disadvantages, applications, respectively. Finally, the main problems of respiratory measurement technologies are proposed, and prospect of its development in the field of wastewater biological treatment is prospected, which aims at providing a reference for the further further research on respiratory measurement technology.
Keywords：wastewater; biological treatment; respiratory measurement technology; water quality monitoring

污水生物处理技术是指利用微生物的呼吸代谢作用去除污水中有机污染物的一种方法。微生物呼吸过程常伴随着基质减少、O2消耗、CO2生成和能量释放等现象，呼吸测量技术就是通过测定微生物呼吸过程中这些物理量的变化来评价污水生物处理系统中微生物的代谢活性、污水中有机物的生物降解性、短期生化需氧量（BODst）的测定和有毒物质的影响等过程。
呼吸测量技术在污水生物处理中的应用始于上世纪五、六十年代，目前已广泛应用于活性污泥中微生物活性的分析测定、生物异源物质的毒性评价、城市污水厂毒性进水的检测与评价等方面[1-4]。根据微生物呼吸原理，污水生物处理系统中的呼吸测量技术主要分为三类：基于产物CO2、CH4的呼吸测量技术、基于消耗物O2的呼吸测量技术和基于电化学的呼吸测量技术。本文主要从以上三个方面阐述呼吸测量技术在污水生物处理系统中的应用现状及研究进展，旨在推动呼吸测量技术在污水生物处理系统中的进一步发展和应用。

1 基于产物CO2、CH4的呼吸测量技术
对于污水生物处理系统而言，污水的生物降解性通常采用综合水质指标BOD5/CODCr加以表示，虽然该值可以反映生物处理工艺对废水中有机物的降解程度，但不能反映构成废水COD的单项有机物的降解效果。尤其当污水中含有较多难降解有机物（如多环芳烃、多氯联苯、卤代有机化合物、杂环化合物等）时，对其生物降解性进行分析测定，评价有机物在污水中的迁移转化规律及其生态与健康风险，以及预测其在污水生物处理系统中的去除效果等都具有重要的意义。
有机物的生物降解性评价方法通常有两种：一种是通过测定某种物质生物降解前后的浓度变化来评估其分解难易或降解快慢程度；一种是通过测定生物分解过程中气态产物的生成量间接评价有机物的生物降解性。其中，基于产物CO2、CH4的呼吸测量技术是指通过测定微生物在好氧呼吸时CO2生成量或在无氧呼吸时CO2、CH4等气态产物的生成量来间接反映和评价有机物的生物降解性的方法。该技术根据生成气态产物的监测方法，主要分为CO2碱溶液吸收法和气相CO2、CH4直接检测法。
CO2碱溶液吸收法的典型代表是世界经济合作与发展组织（OECD）提出的OECD 301B CO2评价试验[5]，该方法采用微生物降解基质过程中CO2生成量来评价有机物的生物降解性，测试装置如图1所示。陈绍华等[6]根据OECD 301B标准分析了矿业浮选废水中烃基类黄药捕收剂的生物降解性，结果表明：正丁基、正戊基、异丙基和异丁基黄药的第28 d的生物降解指数IB（IB = 受试有机物生物降解过程中CO2生成量/接种物内源呼吸过程中CO2生成量）均小于1，乙基黄药生物降解指数略大于1，即这五种黄药都属于难生物降解物质。He等[7]采用同样的方法研究了24种合成芳香族化合物的生物降解性及其分子特性对生物降解性的影响，通过单一受试物28 d实际生物降解生成的CO2量与理论生成的CO2量之比可知，24种化合物的生物降解性在2.2%～80.7%之间变化（当生物降解性≥60%，即可认为该物质为快速易降解物质），其中6种属于快速易降解物质，其余18种属于部分可降解或难降解物质，且其降解速率大小表现为几何性质>拓扑性质>物理化学性质>电子性质。
作者：陈刚1，陈思远1，董姗燕1,2*，李新冬1,2，刘祖文1,2