污水再生利用中生物毒性的变化

污水再生利用中生物毒性的变化

0发酵剂及细菌毒性测试方法在污水处理厂的过程中，从最初的废水中提取的再生水通常包括三个阶段：二次生物处理、深度处理和消毒。在复杂的再生处理流程中,有关色度、BOD、COD、总氮、总磷等综合性指标和特定物质浓度等单一性指标变化情况的相关文献报道很多,但是有关处理流程中特别是消毒过程中综合毒性变化的研究还非常有限。而二级污水处理厂出水和再生水最终都会重新排到环境中,进入整个生态系统,因此其生态安全性是非常重要的指标。发光细菌毒性测试方法具有方便、快捷、灵敏、价廉等诸多优点,广泛用于饮用水及污水的急性毒性测定。本文采用发光细菌毒性测试方法,考察部分城市污水处理厂和污水再生利用示范工程工艺流程中发光细菌毒性的变化,并以此为依据对污水再生处理工艺中的生态安全性进行评价。1材料和方法1.1工艺路线和工艺流程水样取自城市污水再生利用示范工程A、B各处理阶段。示范工程A每天生产再生水5万m3,主要用于居民区内居民冲厕、园林绿化、道路喷洒、景观水体补充和部分工厂企业的冷却循环和生产工艺用水。采用的处理工艺为传统活性污泥法+混凝沉淀+CMF(连续流微滤膜过滤)+臭氧氧化+氯消毒,其中氯消毒工艺中的氯投加量为7～10mg/L。沿工艺流程,依次取进水、沉砂池出水、初沉池出水、曝气池出水、二沉池出水、混凝沉淀出水、CMF出水、臭氧氧化出水、氯消毒出水。示范工程B每天生产再生水1万m3,主要用于绿化、杂用和工业用水。采用的处理工艺为SBR(序批式接触氧化)+CMF+RO(反渗透)+氯消毒,其中氯消毒工艺中的氯投加量约为8mg/L。沿工艺流程,依次取进水、沉砂池出水、SBR出水、CMF出水、RO出水、氯消毒出水。所取水样经4000r/min离心5min后取上清测定各项水质指标。1.2实验材料与方法实验中有关水质指标的测定均参照《水质分析方法国家标准汇编》。DOC(溶解性有机碳含量)的测定采用TOC-5000A(SHIMADZU)型总有机碳分析仪,水样通过0.45μm滤膜过滤,取滤出液测定总有机碳含量;UV254(254nm处的紫外吸收值)的测定采用UV-2401PC(SHIMADZU)型紫外/可见分光光度计;余氯测定采用HI93711型余氯(游离氯)、总氯离子浓度比色计,其原理为N,N-二乙基对苯二胺(DPD)光度法。发光细菌毒性测试方法参照文献。主要实验材料有:DXY-2型生物毒性测试仪,中国科学院南京土壤所研制;明亮发光杆菌T3小种(PhotobacteriumphosphoremT3)冻干粉,南京土壤所提供;HgCl2,ZnSO4·7H2O,NaCl,均为分析纯。实验结果以发光抑制率表示,计算式如下。每个样品测定3次,以保证数据的可靠性。发光抑制率(%)=(1−样品中的光强度空白对照中的光强度)×100%(%)=(1-样品中的光强度空白对照中的光强度)×100%为了消除2个示范工程最后出水中剩余氯对发光细菌的影响,按亚硫酸钠微过量原则(过量的亚硫酸钠不超过2×10-3mmol/L)投加合适的亚硫酸钠溶液以消除剩余氯。2结果与讨论2.1氯的消毒处理示范工程A处理工艺中水样的毒性变化见图1。可以看出,示范工程A进水毒性较大,对发光细菌的抑制率平均为63%,经过二级生物处理后毒性明显降低,最后的二沉池出水未表现出对发光细菌的毒性抑制作用,其中有微生物参与的曝气阶段是毒性的主要去除阶段。在之后的深度处理过程中,由于在混凝沉淀之前加入了少量氯,导致污水对发光细菌的抑制率增加到39%,经过CMF和臭氧氧化之后污水对发光细菌的抑制率逐渐降低为16%,但是经过氯消毒后污水对发光细菌的抑制率达到100%,测定其总余氯为2.17mg/L,说明余氯对发光细菌的抑制作用有一定的贡献。对此水样进行实验室脱氯后,水样毒性仍然较高,对发光细菌的抑制率为93%,由于脱氯操作消除了余氯对发光细菌抑制的可能,因此认为毒性主要来自消毒过程中产生的消毒副产物,如氯和水中溶解性有机物能反应生成三卤甲烷、卤乙酸和其他有机卤化物等多种有毒副产物,说明污水氯化消毒存在较大的生态风险。2.2cmf之前污水对光照细菌的抑制率示范工程B处理工艺中水样的毒性变化见图2。可以看出,示范工程B的原污水毒性较小,对发光细菌的抑制率平均为14%,经过二级生化处理后,毒性明显降低,SBR出水未表现出对发光细菌的毒性抑制作用,其中有微生物参与的SBR阶段是毒性的主要去除阶段。在之后的深度处理过程中,由于在CMF之前加入了少量氯,导致污水对发光细菌的抑制率增加到11%,经过RO之后污水对发光细菌的抑制率出水毒性降低为2%,但是经过氯消毒后污水对发光细菌的抑制率增长到26%,测定其总余氯为0.14mg/L,说明此毒性部分来自余氯对发光细菌的抑制作用。对此水样进行实验室脱氯后,对发光细菌的抑制率降低至23%,与2.1节类似,由于脱氯操作消除了余氯对发光细菌抑制的可能,因此该毒性主要来自消毒过程中产生的消毒副产物。2.3水样理化指标分析污水再生利用示范工程工艺流程的毒性变化测定结果表明,消毒工艺中氯的投加会显著提高污水毒性,从而对生态安全造成潜在的威胁。为了比较不同水质污水在氯消毒前后毒性变化的不同,测定了再生利用示范工程A和B消毒前后水样的溶解性有机碳含量(DOC)和254nm下的紫外吸收值(UV254),结果见表1。从表1可以看出,示范工程A水样的DOC和UV254均明显高于示范工程B,消毒并脱氯后其发光细菌抑制率也明显较高。由于DOC反映了污水中溶解性有机质的总量,UV254常用来表征水中含不饱和键有机物的多少,因此水样DOC和UV254的数值越高,水样中含有的消毒副产物前驱物就越多,消毒生态风险就越大。因此,DOC和UV254可望作为预测污水消毒生态风险的水质指标,为污水消毒实践中确定安全合理的污水水质条件提供依据。但DOC和UV254与消毒生态风险之间的关系有待进一步研究。3污水消毒生态风险的水1)二级生物处理能显著降低城市污水毒性,但氯消毒工艺中形成的消毒副产物显著提高了污水毒性,从而对生态安全造成潜在的威胁。2)初步研