城市污水毒性的測定及其在AO系統(tǒng)中的削減規(guī)律

城市污水毒性的測定及其在A2O系統(tǒng)中的削減規(guī)律摘要：用發(fā)光細細菌急性毒性性測試法、大大型蚤急性毒毒性測試法對對上海市三個個城市污水廠廠的進、出水水毒性進行測測定和分析，確確定比較合適適的城市污水水毒性測定方方法；然后用用該法對A2O工藝在不同同水力停留時時間、泥齡和和混合液回流流比情況下各各反應單元的的進、出水毒毒性進行了測測試。試驗結結果表明：發(fā)發(fā)光細菌急性性毒性測試法法比大型蚤急急性毒性法更更適合于測定定城市污水的的毒性；A2O工藝對城市市污水毒性（以以發(fā)光菌抑光光率表示）有有較好的削減減能力，在溫溫度25℃、污泥回流流比維持在100%的情況下，水水力停留時間間HRT=112.5hrr，泥齡SRT=115d，混合液回回流比r=1000%時系統(tǒng)可獲獲得較好的毒毒性削減效果果，此時發(fā)光光菌抑光率削削減率可達82.177%。關鍵詞：城市污污水；毒性測測定方法；A2O系統(tǒng)；毒性性削減ToxicittyBioaassayandTooxicittyReduuctionnforMMuniciipalWaastewaaterbbyA2OProccessAbstracct:ThepaperrpressenteddasuuitabllebiooassayyfordeterrmininngtheetoxiicityofmuunicippalwaastewaateraandthheopttimumproceesspaaramettersffortooxicittyredductioonbyA2Oproocess..LumiinesceentbaacteriiaacuutetooxicittybiooassayyandDaphnniamaagnaaacutetoxiccitybbioasssaywerreuseedtoevaluuatetthetooxicittyofmuniccipalwasteewaterr.ThebetteerofthettwowaastheenchoosenttoasssesstthetooxicittyofinfluuentsandeefflueentsiintheeA2Oproocess..SeveeralooperattionpparameetersofthheA2Oproocess(HRT,SRTandtthereecycleeratiioofmixeddliquuor)werechanggedtooinveestigaatethheefffectoontheetoxiicityreducctionefficciencyyandpolluutantremovvaleffficieency.TThereesultssshowwedthaatlumineescenttbactteriattoxiciitybiioassaaywassmoreesuittablethanDaphnniamaagnabiioassaayinevaluuatinggthetoxiccityoofmunnicipaalwasstewatter;AA2Oproocesswasefffectiiveinnreduucingthettoxiciityoffmuniicipallwasttewateer,anndtheetoxiicityreducctionefficciencyycanattaiinthelevellof882.17%%whennthesysteemundderthheconnditioonwitthHRTTof122.5hr,,SRTof155danddthemixeddliquuorreecycleeratiioof100%..Keywordds:Muunicippalwaastewaater;Toxiicitybioasssay;A2Oproocess;;Toxiicityreducction前言由于技術和經濟濟的原因，目目前污水排放放標準中僅對對CODcr、NH3-N等常規(guī)指標標以及某些單單一毒物的排排放濃度有規(guī)規(guī)定，但是城城市污水中含含有多種對生生態(tài)安全和人人類健康有潛潛在威脅的毒毒性物質[11～3]，這些物質質在污水處理理過程中相互互作用而表現(xiàn)現(xiàn)出不同于單單一化學物質質的毒性，因因此單一物質質指標并不能能真實地反映映污水對人類類和其他生物物的危害。隨隨著城市污水水回用的日益益增多，污水水的這種生態(tài)態(tài)問題逐漸引引起了人們的的關注[4]]。為減少污污水對環(huán)境的的潛在危害，保保障污水回用用安全，必須須選擇合適的的方法對城市市污水的毒性性進行評價并并對現(xiàn)有污水水處理過程中中的毒性變化化規(guī)律進行研研究。厭氧/缺氧/好好氧（A2O）系統(tǒng)是傳傳統(tǒng)活性污泥泥工藝、生物物硝化反硝化化工藝以及生生物除磷工藝藝的結合[55]，它是緩緩解污水富營營養(yǎng)化問題的的有效工藝，目目前在城市污污水廠應用較較多。近年來來，國內外在在A2O工藝的污染染物凈化機理理和工藝形式式等方面的研研究取得了較較大的進展[[5-6]，但對工藝藝運行參數(shù)與與毒性削減的的關系了解甚甚少，缺乏對對處理過程中中城市污水毒毒性削減規(guī)律律的研究。本研究首先用發(fā)發(fā)光細菌急性性毒性測試法法、大型蚤急急性毒性測試試法對上海市市三個污水廠廠的進出水毒毒性進行測定定，從而確定定較好的城市市污水毒性測測定方法；然然后用該法對對A2O系統(tǒng)在不同同水力停留時時間、泥齡和和混合液回流流比情況下各各反應單元的的進、出水毒毒性進行了測測試，以期了了解A2O系統(tǒng)各工況況下城市污水水毒性的削減減規(guī)律，為污污水達標排放放和資源化利利用提供更為為合理的評價價依據(jù)和處理理參數(shù)。方法和材料2.1毒性測試試方法及材料料分別于20022年12月和2003年2月，對上海海市采取不同同處理工藝的的三個污水處處理廠：A廠（傳統(tǒng)活活性污泥法）、B廠（缺氧/好氧工藝）、C廠（Unitank工藝）的進出水進行了發(fā)光菌急性毒性試驗和大型蚤急性毒性試驗，發(fā)光菌急性毒性性測試試驗[[7]所用發(fā)發(fā)光細菌為明明亮發(fā)光桿菌菌，毒性測試試儀采用DXXY－2型生物毒性性測試儀，均均購自中國科科學院南京土土壤研究所。毒毒性結果以發(fā)發(fā)光菌抑光率率表示。大型蚤急性毒性性測試試驗[[8]所用大大型蚤、小球球藻藻種由上上海水產大學學漁業(yè)學院提提供。小球藻藻營養(yǎng)液配方方參照F/2[9]]配方配量。毒毒性結果以48hr大型蚤致死死率表示。圖1A2O工藝試驗裝置示意圖Fig.1SchematicdiagramofA2Oprocess2.2A2圖1A2O工藝試驗裝置示意圖Fig.1SchematicdiagramofA2Oprocess試驗中所用的AA2O試驗流程示示意圖如圖1所示。所有有反應器均為為有機玻璃材材料制成，其其中厭氧池與與缺氧池的有有效容積均為為7L，好氧池的的有效容積為為21L。試驗所用污水取取自上海市曲曲陽污水廠，活活性污泥取自自某運行中的的膜法A2O工藝的脫氮氮除磷中試裝裝置。上述所有毒性試試驗和A2O系統(tǒng)運行的的環(huán)境溫度維維持在25°C左右。結果和討論3.1城市污污水毒性的測測定3.1.1毒毒性試驗結果果對上海市三個污污水廠的進出出水毒性試驗驗測定結果如如表1所示。表1各污水廠進進出水急性毒毒性測定結果果Table11AcuttetoxxicityyofiinflueentsaandefffluenntsinnthethreeeMWWTTPs水樣發(fā)光菌急性毒性性大型蚤急性試驗驗發(fā)光菌抑光率（％％）相當HgCl22濃度(mg/l))48hr大型蚤蚤致死率（％％）相當HgCl22濃度(mg/l))12月2月12月2月12月2月12月2月A廠進水45.0821.950.1060.056720200.07700.0770A廠出水29.75-41.910.069/01000.0057B廠進水78.8692.090.1900.210320200.07700.0770B廠出水14.7514.610.0310.040602000.0770C廠進水41.5185.530.09770.196020200.07700.0770C廠出水28.63-20.580.0659/2016.70.07700.0071兩種毒性方法的的測定結果均均表明：各污污水廠的進水水經處理后，其其毒性均可得得到一定程度度的削減；C廠出水表現(xiàn)現(xiàn)出的毒性較較大，A廠出水的毒毒性最小。圖2大型蚤死亡概率單位與HgCl2圖2大型蚤死亡概率單位與HgCl2濃度對數(shù)相關關系圖Fig.2RelationshipofDaphnidsimmobilityprobabilityunitwiththelogarithmconcentrationofmercurychloride(圖中DHgCl2表示大型蚤毒性實驗結果，LHgCl2表示發(fā)光菌實驗結果,橫坐標中某進、某出分別表示各污水廠進水和出水、1表示2002年12月水樣，2表示2003年2月水樣）LHgCl2DHgCl2圖3用HgCl2表示的兩種急性毒性測定結果Fig3Comparisonofthetwoacutetoxicityevaluationmethodsbyequivalenttoxicityofmercurychloride3.1.2毒性性測試方法比比較根據(jù)HgCl22對大型蚤的48hr毒性實驗結結果，用目測測概率法[9]求得大型蚤蚤死亡概率單單位(y)和HgCl2的濃度對數(shù)(x)之間的關系系如圖2所示。由圖2可求得大型型蚤各死亡概概率單位下相相應的HgCl2濃度，其中y=5（大型蚤致致死率50％）時，相相應的HgCl2濃度為大型型蚤48小時半致死死率（LC50）=13.885μg/l。同時對大大型蚤的48hr急性毒性實實驗中用HgCl2表示的毒性性結果和發(fā)光光菌急性毒性性實驗中用HgCl2表示的毒性性結果進行對對比，結果如如圖3所示。從圖3可知，發(fā)發(fā)光菌和大型型蚤急性毒性性測試結果相相關性不高，城城市污水毒性性對發(fā)光菌的的抑制作用比比對大型蚤的的致死作用更更明顯。對發(fā)光菌實驗和和大型蚤實驗驗測得的水樣樣毒性進行排排名，結果如如表2所示。表2兩種急性性毒性測試方方法實驗結果果排名結果11)Table22Theacuteetoxiicitysequeenceooftheewasttewateersammples水樣所用方法12月2月A進A出B進B出C進C出A進A出B進B出C進C出大型蚤毒性試驗驗151511151114發(fā)光菌毒性試驗驗2615343614251)表中石進進、石出、長長進、長出、曲曲進、曲出分分別表示石洞洞口污水廠進進水、石洞口口污水廠出水水、長橋污水水廠進水、長長橋污水廠出出水、曲陽污污水廠進水、曲曲陽污水廠出出水水樣由表2可知，所所有污水廠進進出水大型蚤蚤48hr急性實驗和和發(fā)光菌實驗驗測得的污水水廠出水毒性性排名一致，表表明兩種實驗驗方法可靠性性較好,但發(fā)光菌試試驗更能反映映水質的變化化。從以上比較可知知，發(fā)光菌急急性毒性測試試法比大型蚤蚤急性毒性測測試法更適合合用來測定城城市污水的綜綜合毒性。3.2城市污污水毒性在A2O系統(tǒng)中的削削減規(guī)律研究究于2003年44月到2003年11月依次改變變系統(tǒng)停留時時間（HRT）、污泥齡齡（SRT）和混合液液回流比（r），選擇發(fā)發(fā)光菌急性毒毒性測試法對對A2O工藝各反應應器進、出水水毒性進行測測定，以考察察不同工況下下城市污水毒毒性（以發(fā)光光菌抑光率來來表示）在A2O系統(tǒng)中的削削減規(guī)律。3.2.1系統(tǒng)統(tǒng)停留時間對對毒性削減效效果的影響維持污泥回流比比（＝1）、混合液液回流比（＝＝2）、泥齡（＝＝20d）、溫度（=25oC）以及各反應應器停留時間間之比（HRT厭氧池池：HRT缺氧池池：HRT好氧池池＝1：1：3）不變的情情況下，逐漸漸延長污水在在A2O系統(tǒng)中的總總停留時間，在在不同停留時時間下各指標標總去除率如如表3所示。表3在不同停留留時間下各指指標總去除率率Table33thereemovalleffiicienccyundderthheconnditioonofdiffeerentHRTs總停留時間（hhr）NH3-N總去去除率（％）SS總去除率（％％）BOD5總去除除率（％）CODcr總去去除率（％）發(fā)光菌抑光率總總去除率（％％）684.0584.4387.6990.9976.68887.1986.9292.2289.9580.861088.5786.1390.9190.4384.6811.588.6188.6993.7390.6083.141486.3587.9890.9192.0083.431985.9987.1591.1192.7482.10從表3可以看出出，系統(tǒng)停留留時間改變期期間污染物的的削減規(guī)律為為：在本試驗驗范圍內，水水力停留時間間對CODcr、BOD5以及SS總的去除率率的影響不顯顯著；系統(tǒng)停停留時間大于于8hr后A2O系統(tǒng)的總毒毒性削減率都都在80％以上，系系統(tǒng)毒性削減減效果較好并并趨于穩(wěn)定。各池內發(fā)光菌抑抑光率削減率率隨停留時間間的變化規(guī)律律如圖4所示。（圖中橫坐標括號中為好氧池的停留時間，括號外為厭氧池和缺氧池停留時間）圖4各池發(fā)光菌抑光率去除率Fig4removalefficiencyofluminescentinhibitionratebyeachtankofA2Oprocess由圖4可知，好氧氧池毒性削減減率比較高，遠遠大于厭氧池池和缺氧池的的毒性削減率率，在試驗選選擇的停留時時間范圍內，好好氧池的毒性性削減率均在在25％以上，在在好氧池水力力停留時間為為6.9hr時，該段的的抑光率削減減率最大值40.69％，說明在在好氧池里發(fā)發(fā)生的好氧分分解和氧化反反應使得污水水中大部分有有毒物質進行行分解氧化，從從而消除或減減輕了毒性，厭厭氧池毒性削削減率最大值值出現(xiàn)在該段段停留時間為為2.8hr時；缺氧段段毒性削減率率最大值為13.19％，相應的的該段停留時時間為2.8hr；這三個停停留時間總和和為12.5hhr，可作為A2O系統(tǒng)削減城城市污水毒性性的最優(yōu)系統(tǒng)統(tǒng)總停留時間間。已有研究究和設計經驗驗表明[100~12]，如如果處理城市市污水的A2O工藝以去除除有機污染物物、氮磷等為為目的，停留留時間選擇在在8hr左右為佳，本本試驗研究結結果表明，如如果要進一步步削減毒性，A2O工藝的水（圖中橫坐標括號中為好氧池的停留時間，括號外為厭氧池和缺氧池停留時間）圖4各池發(fā)光菌抑光率去除率Fig4removalefficiencyofluminescentinhibitionratebyeachtankofA2Oprocess3.2.2泥齡齡對毒性削減減效果的影響響維持污泥回流比比＝1、混合液回回流比＝2、系統(tǒng)停留留時間=12.55hr以及溫度=25oC基本不變，改改變系統(tǒng)泥齡齡，試驗結果果如圖5所示。從圖5可以看出出，系統(tǒng)的總總毒性削減率率在泥齡為20d時達最大值值，泥齡大于于或少于20d，毒性削減減效果皆降低低。剩余污泥泥排出系統(tǒng)，帶帶走一部分有有毒物質，泥泥齡的改變直直接影響了排排出毒物的數(shù)數(shù)量，從試驗驗結果來看，泥泥齡為8d時毒性削減減效果較差，說說明剩余污泥泥的排出多少少對系統(tǒng)毒性性削減的影響響并不是主導導因素；泥齡齡影響毒性削削減效果的另另一個重要原原因是泥齡的的改變對污水水處理系統(tǒng)中中的各種生物物的存活產生生了影響，如如果泥齡和一一些專門降解解水中有毒污污染物的細菌菌的世代時間間相差過大，則則該種污染物物不能被很好好的去除。泥泥齡從26d逐漸減至8d的過程中，CODcr的去除率率維持在85％以上，SS去除率維持持在82％以上，且且隨泥齡變化化的波動不大大，但是TN、TP的去除率隨隨泥齡的減少少有明顯的下下降。綜合考考慮毒性削減減率和和常規(guī)規(guī)指標去除率率在泥齡改變變過程中的變變化規(guī)律，在在本試驗條件件下選擇A2O系統(tǒng)的最優(yōu)優(yōu)泥齡為15d。圖6改變混合液回流比工況各指標總的去除率圖6改變混合液回流比工況各指標總的去除率Fig6removalefficiencyundertheconditionofdifferentrecycleratiosBOD5去除率CODcr去除率BOD5去除率CODcr去除率圖5改變泥齡時各指標總的去除率Fig5removalefficiencyundertheconditionofdifferentSRTs3.2.3混合合液回流比對對毒性削減效效果的影響維持污泥回流比比＝1、系統(tǒng)停留留時間=12.55hr、泥齡=15d以及溫度=25oC基本不變，改改變混合液回回流比，試驗驗結果如圖6所示。從圖6可以看出出，系統(tǒng)總的的毒性削減率率在混合液回回流比為1時達到最大大；回流比大大于或小于1，毒性削減減效果皆變差差?；旌弦夯鼗亓鞅鹊母淖冏儗ODcr、BOD5的去除率影影響不大；但但是對NH3－N的去除有影影響，混合液液不回流（r＝0）時，氨氮氮去除率降至至最低水平。綜綜合考慮氨氮氮的去除以及及毒性削減效效果，宜選擇擇r=1為本試驗條條件下的最優(yōu)優(yōu)混合液回流流比，此時NNH3-N去除率為90.05％，BOD5去除率為81.25％，SS去除率為77.17％，CODccr去除率為80.02％，毒性削削減率達82.17％。結論發(fā)光細菌急性毒毒性測試法比比大型蚤急性性毒性測試法法更適合用于于測定城市污污水的毒性。本試驗條件下，在在停留時間從從6hr逐漸延長到19hr的過程中，城城市污水毒性性（以發(fā)光菌菌抑光率來表表示）在A2O系統(tǒng)中的削削減率在74％～84％之間，表表明該系統(tǒng)對對城市污水毒毒性有較好的的削減能力，其其削減污水毒毒性最優(yōu)的停停留時間為12.5hhr。本試驗條件下，A2O系統(tǒng)泥齡為20d時，城市污污水毒性削減減率達最大值值，綜合考慮慮泥齡對TN、TP去除率的影影響，確定泥泥齡15d為該工藝削削減城市污水水毒性最優(yōu)泥泥齡。本試驗條件下，A2O系統(tǒng)混合液液回流比r=1時，城市污污水毒性削減減率為最大。參考文獻：Nasu,MM.,Gooto,MM.,Kaato,HH.,ettal...Studdyonendoccrinedisruuptinggchemmicalssinwwastewwatertreattmentplantts[J]..Wat..Sci..Techh.,433(2):1101-1008Shoji,R.,SSakai,,Y.,Sakodda,A..etaal..PPreserrv