A/A/O工藝對焦化廢水的處理效果研究

石 柳

（山西工程職業(yè)技術(shù)學院 山西太原 030009）

A/A/O工藝對焦化廢水的處理效果研究

石 柳

（山西工程職業(yè)技術(shù)學院 山西太原 030009）

厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）工藝是典型行業(yè)廢水-焦化廢水的常用處理工藝。但該工藝過程對焦化廢水生物毒性的去除規(guī)律還缺少研究。研究以大型溞為受試生物，考察了焦化廢水的毒性特征隨A/A/O工藝的變化規(guī)律。結(jié)果表明，厭氧池對急性毒性的去除作用最大，好氧池對氧化損傷毒性去除作用較大。A/A/O工藝有效去除了焦化廢水對大型溞的急性毒性，但對氧化損傷的去除效果稍差。

焦化廢水；厭氧/缺氧/好氧工藝；大型溞；生物毒性

引言

焦化廢水是在煉焦及副產(chǎn)品的精制和回收過程中所產(chǎn)生的一種難降解廢水[1]，具有量大、毒性大等特點。廢水水質(zhì)評價主要以化學分析法為主。但廢水中污染物之間存在協(xié)同、拮抗等作用，各水質(zhì)指標的測定結(jié)果不能反映廢水的真實毒性。而生物毒性評價可彌補化學分析法的不足。

已有研究對傳統(tǒng)生物處理工藝對焦化廢水的毒性削減作用進行了評價。厭氧-好氧(A/O)有效降低了焦化廢水對玉米種子中淀粉酶活性的抑制作用[2]，也降低了焦化廢水對發(fā)光菌的急性毒性[3]。焦化廢水經(jīng)垂直折流生化反應(yīng)器(VTBR)[4]和厭氧-好氧-水解-好氧-絮凝工藝[5]處理后，廢水對發(fā)光菌的急性毒性也顯著降低。王東洲等[6]研究發(fā)現(xiàn)VTBR對廢水對發(fā)光菌急性毒性的處理效果優(yōu)于CAS工藝。然而，對于實際工業(yè)中運用較多的A/A/O工藝對焦化廢水的生物毒性去除規(guī)律尚缺乏系統(tǒng)的研究。

1 材料與方法

1.1 實驗用水樣的采集與保存

焦化廢水于2015年10月采自山西某焦化廢水處理廠。采集廢水后密封于4°C冷藏保存。工藝流程及采樣點位置如圖1.1所示。

圖1 焦化廢水處理工藝流程及采樣點示意圖

1.2 焦化廢水理化指標測定方法

焦化廢水的理化指標的測定方法如表1.1所示。

表1 理化指標測定方法

1.3 大型溞的毒性實驗方法

大型溞由大連海洋大學水生生物學重點實驗室提供。急性毒性實驗方法參照OECD化學品測試導則No.202(2004)《溞類急性活動抑制試驗》進行。大型溞組織中ROS水平的測定按照按南京建成生物研究所的試劑盒的方法測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 焦化廢水的化學分析

焦化廢水理化指標測定結(jié)果如表2.1所示。A/A/O對廢水COD和NH4+-N的去除率高達94.7%和90.5%。好氧池出水中COD、NH4+-N、TP和pH達到了《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》(GB16171-2012)的間接排放標準。

表2 焦化廢水的理化指標測定結(jié)果

2.2 焦化廢水對大型溞的毒性效應(yīng)

焦化廢水對大型溞的急性毒性結(jié)果如圖2.1所示。進水對大型溞表現(xiàn)出較高的急性毒性(TU=32.3)。經(jīng)過厭氧池處理后廢水毒性降低，毒性削減約90%。最后好氧池出水對大型溞沒有表現(xiàn)出急性毒性。這表明A/A/O工藝去除了廢水的急性毒性。與A/O[5]和VTBR[4]工藝相比，A/A/O對焦化廢水急性毒性的處理效果較好。另外，在A/A/O工藝中厭氧池對毒性的去除率最高，這與Zhao等[5]的研究結(jié)果基本一致。由相關(guān)性分析結(jié)果推斷，厭氧池處理后焦化廢水急性毒性的降低可能與COD和NH4+-N的濃度降低有關(guān)。

圖2 .1 焦化廢水對大型溞的急性毒性

圖2 .2 焦化廢水對大型溞ROS水平的毒性效應(yīng)

焦化廢水對大型溞ROS水平的毒性效應(yīng)如圖2.2所示。進水及A/A/O工藝各級出水對大型溞體內(nèi)ROS水平均表現(xiàn)為促進作用，表明焦化廢水對大型溞造成了氧化損傷。Han等[7]研究發(fā)現(xiàn)玉米幼苗在1%焦化廢水中暴露8天后，玉米幼苗中SOD和CAT活力顯著升高，表明焦化廢水對玉米幼苗造成了氧化損傷，這與本研究的結(jié)果一致。經(jīng)好氧池處理后ROS水平降低，這表明好氧池降低了焦化廢水對大型溞ROS水平的毒性效應(yīng)。最終好氧池出水仍促進了大型溞體內(nèi)ROS水平升高，表明A/A/O工藝未完全去除焦化廢水對大型溞的氧化損傷。

2.3 焦化廢水生物毒性與理化指標的相關(guān)性分析

焦化廢水的生物毒性與理化指標的相關(guān)性分析結(jié)果如表2.2所示。焦化廢水對大型溞的急性毒性與COD和NH4+-N呈顯著正相關(guān)，這與Zhao等[5]的研究結(jié)果是一致的。由此推測有機物和NH4+-N可能是焦化廢水引起大型溞毒性的來源。除此之外，本研究發(fā)現(xiàn)理化指標與ROS無顯著相關(guān)性。但Han等[7]推測焦化廢水的氧化損傷與廢水中NH4+-N、酚類和多環(huán)芳烴等有毒物質(zhì)有關(guān)。由此可以看出，生物毒性評價能更全面的反映廢水的毒性特征。為了避免排水給受納水體造成的生態(tài)風險，生物毒性指標需引入到廢水排放標準中。

表2 .2 生物毒性與理化指標之間的相關(guān)性

3 結(jié)語

研究以大型溞為受試生物，考察了焦化廢水的毒性特征隨A/A/O工藝的變化規(guī)律，并分析了焦化廢水的生物毒性與理化指標之間的關(guān)聯(lián)。研究有助于了解傳統(tǒng)生物處理技術(shù)對廢水毒性的去除效果，為生物毒性指標引入到廢水排放標準提供研究基礎(chǔ)。

[1]Zhu N,Li H,Li G,et al.Coking wastewater increases micronucleus frequency in mouse in vivo via oxidative stress[J].Journal of environmental sciences(China),2013,25(10):2123-2129.

[2]Wei X X,Zhang Z Y,Fan Q L,et al.The effect of treatment stages on the coking wastewater hazardous compounds and their toxicity[J].Journal of Hazardous Materials,2012,239:135-141.

[3]Ma X,Wang X,Liu Y,et al.Variations in toxicity of semi-coking wastewater treatment processes and their toxicity prediction[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2017,138:163-169.

[4]Zhou S Y,Watanabe H,Wei C,et al.Reduction in toxicity of coking wastewater to aquatic organisms by vertical tubular biological reactor[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2015,115:217-222.

[5]Zhao J L,Jiang Y X,Yan B,et al.Multispecies acute toxicity evaluation of wastewaters from different treatment stages in a coking wastewater-treatment plant[J].Environmental Toxicology and Chemistry,2014,33(9):1967-1975.

[6]王東洲,張瑛,張錫龍,等.基于化學和毒性分析的焦化廢水生物處理技術(shù)的比較分析 [J].水處理技術(shù),2013(09):92-96.

[7]Han M,Li G,Sang N,et al.Investigating the biotoxicity of coking wastewater using Zea mays L.assay[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2011,74(4):1050-1056.

石柳（1991年-），女，助教，碩士研究生，研究方向為環(huán)境風險評價。