污水處理廠進(jìn)水生物毒性的簡捷檢測方法

馬勤增 朱學(xué)紅

摘 要：污水生物毒性現(xiàn)有檢測方法需要的儀器設(shè)備多，操作難度大，所以，大多污水處理廠沒條件開展污水毒性的檢測。污泥平行比對試驗以污水中的氨氮去除率為比對指標(biāo)，能夠簡便快捷的檢測污水廠進(jìn)水的生物毒性，具有較高的現(xiàn)場應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：污水生物毒性；平行比對試驗；氨氮去除率

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0014-02

1 污水生物毒性的現(xiàn)狀檢測方法

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，致使污水的品類日益多樣化，再者，環(huán)保部門對污水凈化處理的要求也在逐步升級加項，例如強調(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方法主要有生物學(xué)方法和理化方法。由于污水來源復(fù)雜，污染毒物種類繁雜，規(guī)范的物理化學(xué)檢測雖然能定量分析污染物中常規(guī)成分的含量，但存在測試項目多、費用高、很難檢測各種毒物成分、難以直接和全面反映各種污染物對水體環(huán)境的綜合影響的問題。近些年來發(fā)展起來的生物測試方法能夠彌補理化檢測方法的不足，所以在水污染控制的研究中，生物檢測法已經(jīng)成為檢測和評價水體環(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試方法來檢測污水的毒性，綜合看這些方法可歸納為利用水生動植物和利用細(xì)菌來檢測污水毒性兩大類。細(xì)菌檢測方法是基于細(xì)菌中毒后一些可見特性的變化來評價污水毒性，如細(xì)胞運動性、生長、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)菌檢測方法有如下優(yōu)勢：生物種群數(shù)量大、機體小、生長繁殖快、試驗費用低、保存簡單方便、對環(huán)境變化的響應(yīng)快、生長條件便利，并且同高等動物有著類似的物理化學(xué)特性和酶作用過程等特點，所以比較適于污水生物毒性試驗；常用的水體毒性細(xì)菌檢測方法有：污水對活性污泥毒性作用的呼吸抑制速率實驗評價法、基于生物發(fā)光的icrotox評價法、污水對活性污泥毒性的脫氫酶活性評價法。水生動植物毒性試驗是水質(zhì)毒理學(xué)的一個關(guān)鍵組成部分，這其中包括大型蚤和常見魚類及藻類急慢性試驗，也包括近年來發(fā)展起來的斑馬魚胚胎發(fā)育技術(shù)毒性試驗[2]。

對于一個污水處理廠而言，不管是其化驗室的分析儀器配備，還是其技術(shù)能力，都難以對進(jìn)廠污水進(jìn)行全面檢測，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。本文作者根據(jù)工作實踐經(jīng)驗，總結(jié)了一種活性污泥平行比對試驗方法，可以定性檢測污水的生物毒性，供同行參考共勉。

2 污泥平行比對試驗

2.1 特征評價指標(biāo)選定

活性污泥法是廣泛應(yīng)用污水凈化處理方法，對去除CODCr、BOD5、NH3-N、TP、TN有較好的效果。活性污泥實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、硝化菌為專性好氧菌；異養(yǎng)菌主要是指活性污泥中分解有機物的細(xì)菌，大多數(shù)為兼性菌。在活性污泥菌群結(jié)構(gòu)中，硝化菌屬于劣勢菌種，硝化菌對有毒物質(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受到抑制或者停止，硝化速率將會快速下降，氨氮去除率就會立即下降。所以，活性污泥平行比對試驗將硝化菌作為特征生物，將氨氮去除率設(shè)定為特征評價指標(biāo)，利用硝化菌在好氧條件下對氨氮去除率的變化，來判別污水的綜合生物毒性。

2.2 活性污泥平行比對試驗方法

活性污泥平行比對試驗，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，對混合泥液進(jìn)行一定時間（數(shù)小時）的曝氣處理。分別檢測混合泥液曝氣前后的NH3-N含量，然后再核算氨氮去除率，由此來判斷污水對活性污泥生物性能的影響，進(jìn)而判定疑似毒性污水有無毒性及毒性強弱。

3 活性污泥平行比對試驗實例

某污水處理廠，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由日常時的1.5mg/L左右，3到8個小時內(nèi)即可上升至20mg/L附近；然后又逐漸降低到1.5mg/L以下，前后歷時約計35小時；但在此變化過程中，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，該廠進(jìn)行了活性污泥平行比對試驗。

3.1 試驗的器具與試劑

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紫外可見分光光度計，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：稱取7g碘化鉀、10g碘化汞溶于水，稱取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，儲于聚乙烯瓶中待用。

3.2 活性污泥平行比對試驗

用取樣器提取出水NH3-N超標(biāo)時的進(jìn)廠污水（以下簡稱嫌疑污水）10L，也取正常運行的進(jìn)廠污水（以下簡稱正常污水）10L，兩種污水可為同一廠的，也可為不同廠的。然后再取正常運行時的回流污泥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增氧泵開始曝氣并計時，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，并計時，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，并計時，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，并計時，此試樣記作試樣四。達(dá)到設(shè)定曝氣時間后，停止曝氣靜沉30分鐘，取上清液進(jìn)行敏感項目NH3-N的測定。試驗情況如圖1所示。

3.3 試樣測定

首先用絮凝沉淀法對試樣進(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，過濾，除去顏色和渾濁。

然后用納氏比色法對試樣進(jìn)行測定：取適量過濾后的試樣于50ml比色管內(nèi)，稀釋至標(biāo)線。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420nm處，用光程20mm比色皿，以水為參比，測量吸光度。

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

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

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

經(jīng)檢測，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。上述四個試樣不同曝氣時長的氨氮檢測數(shù)據(jù)見表1。

3.4 結(jié)果與討論

由表1可知，在同樣的試驗溫度、污泥濃度、曝氣強度、曝氣時間等條件下，試樣二的NH3-N含量在曝氣3個小時后即明顯降低，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%，去除率較小；而試樣一、試樣三的NH3-N去除率可以忽略不計。又經(jīng)過3個小時即累計6個小時的曝氣，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含量與曝氣前沒什么變化，NH3-N去除率為0。

通過上述試樣一、試樣二、試樣三、試樣四曝氣前后NH3-N去除率的對比，推斷試樣一、試樣三污水對活性污泥中硝化菌有強烈影響，硝化菌的硝化功能停止；試樣四污水對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；試樣二污水對活性污泥中硝化菌沒有影響，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為：試樣一、試樣三>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試驗法的正確性。

4 結(jié)語與建議

理化方法和生物學(xué)方法都可以檢測污水的毒性，但生物學(xué)方法中的活性污泥平行比對試驗法，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)場操作簡單快捷，具有較好的實用性。

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)生物毒性檢測方法研究進(jìn)展[J].河北工業(yè)科技，2007，24（1）：58-59.