污水處理廠(chǎng)進(jìn)水生物毒性的簡(jiǎn)捷檢測(cè)方法

馬勤增 朱學(xué)紅

摘 要：污水生物毒性現(xiàn)有檢測(cè)方法需要的儀器設(shè)備多，操作難度大，所以，大多污水處理廠(chǎng)沒(méi)條件開(kāi)展污水毒性的檢測(cè)。污泥平行比對(duì)試驗(yàn)以污水中的氨氮去除率為比對(duì)指標(biāo)，能夠簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)污水廠(chǎng)進(jìn)水的生物毒性，具有較高的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：污水生物毒性；平行比對(duì)試驗(yàn)；氨氮去除率

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）06-0014-02

1 污水生物毒性的現(xiàn)狀檢測(cè)方法

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，致使污水的品類(lèi)日益多樣化，再者，環(huán)保部門(mén)對(duì)污水凈化處理的要求也在逐步升級(jí)加項(xiàng)，例如強(qiáng)調(diào)控制污水中的毒性污染物排放。現(xiàn)今，污水生物毒性的檢測(cè)方法主要有生物學(xué)方法和理化方法。由于污水來(lái)源復(fù)雜，污染毒物種類(lèi)繁雜，規(guī)范的物理化學(xué)檢測(cè)雖然能定量分析污染物中常規(guī)成分的含量，但存在測(cè)試項(xiàng)目多、費(fèi)用高、很難檢測(cè)各種毒物成分、難以直接和全面反映各種污染物對(duì)水體環(huán)境的綜合影響的問(wèn)題。近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的生物測(cè)試方法能夠彌補(bǔ)理化檢測(cè)方法的不足，所以在水污染控制的研究中，生物檢測(cè)法已經(jīng)成為檢測(cè)和評(píng)價(jià)水體環(huán)境污染程度的重要手段之一。

如今，科技工作者提出了很多種生物毒性測(cè)試方法來(lái)檢測(cè)污水的毒性，綜合看這些方法可歸納為利用水生動(dòng)植物和利用細(xì)菌來(lái)檢測(cè)污水毒性?xún)纱箢?lèi)。細(xì)菌檢測(cè)方法是基于細(xì)菌中毒后一些可見(jiàn)特性的變化來(lái)評(píng)價(jià)污水毒性，如細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性、生長(zhǎng)、生物發(fā)光和呼吸速率、酶活性變化、ATP水平、微熱量等的變化[1]。細(xì)菌檢測(cè)方法有如下優(yōu)勢(shì)：生物種群數(shù)量大、機(jī)體小、生長(zhǎng)繁殖快、試驗(yàn)費(fèi)用低、保存簡(jiǎn)單方便、對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)快、生長(zhǎng)條件便利，并且同高等動(dòng)物有著類(lèi)似的物理化學(xué)特性和酶作用過(guò)程等特點(diǎn)，所以比較適于污水生物毒性試驗(yàn)；常用的水體毒性細(xì)菌檢測(cè)方法有：污水對(duì)活性污泥毒性作用的呼吸抑制速率實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)法、基于生物發(fā)光的icrotox評(píng)價(jià)法、污水對(duì)活性污泥毒性的脫氫酶活性評(píng)價(jià)法。水生動(dòng)植物毒性試驗(yàn)是水質(zhì)毒理學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，這其中包括大型蚤和常見(jiàn)魚(yú)類(lèi)及藻類(lèi)急慢性試驗(yàn)，也包括近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育技術(shù)毒性試驗(yàn)[2]。

對(duì)于一個(gè)污水處理廠(chǎng)而言，不管是其化驗(yàn)室的分析儀器配備，還是其技術(shù)能力，都難以對(duì)進(jìn)廠(chǎng)污水進(jìn)行全面檢測(cè)，也很難利用上述理化方法和生物學(xué)方法進(jìn)行污水毒性檢測(cè)。本文作者根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一種活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)方法，可以定性檢測(cè)污水的生物毒性，供同行參考共勉。

2 污泥平行比對(duì)試驗(yàn)

2.1 特征評(píng)價(jià)指標(biāo)選定

活性污泥法是廣泛應(yīng)用污水凈化處理方法，對(duì)去除CODCr、BOD5、NH3-N、TP、TN有較好的效果?；钚晕勰鄬?shí)際上是多種生物菌群的聯(lián)合體，這些生物菌主要由自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌組成。自養(yǎng)菌主要指亞硝化菌、硝化細(xì)菌，用以將NH3-N氧化成NO3--N，亞硝化、硝化菌為專(zhuān)性好氧菌；異養(yǎng)菌主要是指活性污泥中分解有機(jī)物的細(xì)菌，大多數(shù)為兼性菌。在活性污泥菌群結(jié)構(gòu)中，硝化菌屬于劣勢(shì)菌種，硝化菌對(duì)有毒物質(zhì)非常敏銳，一旦毒性物質(zhì)進(jìn)入其生存環(huán)境，硝化菌的硝化功能就會(huì)受到抑制或者停止，硝化速率將會(huì)快速下降，氨氮去除率就會(huì)立即下降。所以，活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)將硝化菌作為特征生物，將氨氮去除率設(shè)定為特征評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用硝化菌在好氧條件下對(duì)氨氮去除率的變化，來(lái)判別污水的綜合生物毒性。

2.2 活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)方法

活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)，即取一定體積的疑似毒性污水與正常非毒性污水，按一定比例分別或者混合后加入到正常的活性污泥試樣中，對(duì)混合泥液進(jìn)行一定時(shí)間（數(shù)小時(shí)）的曝氣處理。分別檢測(cè)混合泥液曝氣前后的NH3-N含量，然后再核算氨氮去除率，由此來(lái)判斷污水對(duì)活性污泥生物性能的影響，進(jìn)而判定疑似毒性污水有無(wú)毒性及毒性強(qiáng)弱。

3 活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)實(shí)例

某污水處理廠(chǎng)，日處理規(guī)模為5.0×104m3/d，采用3000型改良氧化溝工藝，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：CODCr≤370mg/L，BOD5≤170mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤30mg/L，TN≤40mg/L，TP≤5mg/L，出水水質(zhì)為GB81918-2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。2012年10月至2015年12月，曾發(fā)生多次出水NH3-N突然升高的狀況：出水NH3-N由日常時(shí)的1.5mg/L左右，3到8個(gè)小時(shí)內(nèi)即可上升至20mg/L附近；然后又逐漸降低到1.5mg/L以下，前后歷時(shí)約計(jì)35小時(shí)；但在此變化過(guò)程中，出水CODCr仍然持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。為查找出水NH3-N突然升高的原因，在排除工藝調(diào)度調(diào)整的影響因素后，該廠(chǎng)進(jìn)行了活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)的器具與試劑

10L塑料水壺，1000ml具塞量筒，2000ml取樣器，50ml（100ml）比色管，松寶SB-648增氧泵，50ml量筒，1ml吸量管，定性濾紙，砂芯玻璃漏斗，TU-1810紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，50ml移液管，20mm比色皿，玻璃棒。

10%硫酸鋅，25%氫氧化鈉，50%酒石酸鉀鈉，納氏試劑等。

納氏試劑：稱(chēng)取7g碘化鉀、10g碘化汞溶于水，稱(chēng)取16g氫氧化鈉溶于50ml水中，充分冷卻至室溫。將鉀汞溶液在玻璃棒攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中，用蒸餾水稀釋至100ml，儲(chǔ)于聚乙烯瓶中待用。

3.2 活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)

用取樣器提取出水NH3-N超標(biāo)時(shí)的進(jìn)廠(chǎng)污水（以下簡(jiǎn)稱(chēng)嫌疑污水）10L，也取正常運(yùn)行的進(jìn)廠(chǎng)污水（以下簡(jiǎn)稱(chēng)正常污水）10L，兩種污水可為同一廠(chǎng)的，也可為不同廠(chǎng)的。然后再取正常運(yùn)行時(shí)的回流污泥5000ml（濃度約為9000mg/L）。

取嫌疑污水500ml置于1000ml的量杯中，然后加入500ml回流污泥，接著放入SB-648增氧泵開(kāi)始曝氣并計(jì)時(shí)，此試樣記作試樣一；按同樣方法，將正常污水與回流污泥混合，曝氣，并計(jì)時(shí)，此試樣記作試樣二；再分別取嫌疑污水250ml和正常污水250ml進(jìn)行混合，采用上述方法與回流污泥混合，曝氣，并計(jì)時(shí)，此試樣記作試樣三；接著，再分別取嫌疑污水100ml和正常污水400ml進(jìn)行混合，采用上述方法與回流污泥混合，曝氣，并計(jì)時(shí)，此試樣記作試樣四。達(dá)到設(shè)定曝氣時(shí)間后，停止曝氣靜沉30分鐘，取上清液進(jìn)行敏感項(xiàng)目NH3-N的測(cè)定。試驗(yàn)情況如圖1所示。

3.3 試樣測(cè)定

首先用絮凝沉淀法對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理：取100ml試樣至比色管中，用1ml吸量管朝試樣中加1ml硫酸鋅，并加適量滴數(shù)的氫氧化鈉使呈堿性，生成氫氧化鋅沉淀，過(guò)濾，除去顏色和渾濁。

然后用納氏比色法對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)定：取適量過(guò)濾后的試樣于50ml比色管內(nèi)，稀釋至標(biāo)線(xiàn)。加入1ml酒石酸鉀鈉溶液，混勻；加入1ml納氏試劑溶液，混勻。放置10min后，在波長(zhǎng)420nm處，用光程20mm比色皿，以水為參比，測(cè)量吸光度。

由試樣測(cè)得的吸光度減去空白試驗(yàn)的吸光度后，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得氨氮含量，由此計(jì)算出試樣的氨氮：

氨氮值=標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得氨氮含量×吸光度/所取試樣體積

在檢測(cè)試樣NH3-N指標(biāo)的同時(shí)，檢測(cè)了試樣曝氣前后的CODCr：曝氣前CODCr為200～260mg/L，曝氣后CODCr為23～27mg/L。

經(jīng)檢測(cè)，嫌疑污水初始NH3-N為29.3mg/L，正常污水初始NH3-N為20.4mg/L，回流污泥初始NH3-N為1.2mg/L。上述四個(gè)試樣不同曝氣時(shí)長(zhǎng)的氨氮檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3.4 結(jié)果與討論

由表1可知，在同樣的試驗(yàn)溫度、污泥濃度、曝氣強(qiáng)度、曝氣時(shí)間等條件下，試樣二的NH3-N含量在曝氣3個(gè)小時(shí)后即明顯降低，NH3-N去除率達(dá)到了86.2%；試樣四的NH3-N含量有一定降低，NH3-N去除率為11.0%，去除率較??；而試樣一、試樣三的NH3-N去除率可以忽略不計(jì)。又經(jīng)過(guò)3個(gè)小時(shí)即累計(jì)6個(gè)小時(shí)的曝氣，試樣二的NH3-N含量進(jìn)一步降低，NH3-N去除率達(dá)到了93.6%，試樣四的NH3-N含量也再次降低，NH3-N去除率達(dá)到33.9%，試樣一、試樣三的NH3-N含量與曝氣前沒(méi)什么變化，NH3-N去除率為0。

通過(guò)上述試樣一、試樣二、試樣三、試樣四曝氣前后NH3-N去除率的對(duì)比，推斷試樣一、試樣三污水對(duì)活性污泥中硝化菌有強(qiáng)烈影響，硝化菌的硝化功能停止；試樣四污水對(duì)活性污泥中硝化菌有一定影響，硝化菌的硝化功能受到部分抑制；試樣二污水對(duì)活性污泥中硝化菌沒(méi)有影響，硝化菌的硝化功能正常。由此推斷上述試樣污水的毒性大小順序?yàn)椋涸嚇右?、試樣?gt;試樣四>試樣二。

委托有資質(zhì)的第三方水樣定量分析結(jié)果表明，試樣一所用污水中總磷含量為28.4mg/L，其中有機(jī)磷含量為11.3mg/L，硫化物含量為7.3mg/L，由此，印證了污水毒性活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)法的正確性。

4 結(jié)語(yǔ)與建議

理化方法和生物學(xué)方法都可以檢測(cè)污水的毒性，但生物學(xué)方法中的活性污泥平行比對(duì)試驗(yàn)法，以NH3-N去除率作為污水毒性特征指標(biāo)，能迅速定性判斷污水的綜合毒性，且現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)單快捷，具有較好的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]王棟枝.綜合生物毒性指標(biāo)在水體污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，1992，19（1）：30-33.

[2]王曉輝，金靜.水質(zhì)生物毒性檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J].河北工業(yè)科技，2007，24（1）：58-59.