A/A/O工艺对焦化废水的处理效果研究

石 柳

（山西工程职业技术学院 山西太原 030009）

A/A/O工艺对焦化废水的处理效果研究

石 柳

（山西工程职业技术学院 山西太原 030009）

厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺是典型行业废水-焦化废水的常用处理工艺。但该工艺过程对焦化废水生物毒性的去除规律还缺少研究。研究以大型溞为受试生物，考察了焦化废水的毒性特征随A/A/O工艺的变化规律。结果表明，厌氧池对急性毒性的去除作用最大，好氧池对氧化损伤毒性去除作用较大。A/A/O工艺有效去除了焦化废水对大型溞的急性毒性，但对氧化损伤的去除效果稍差。

焦化废水；厌氧/缺氧/好氧工艺；大型溞；生物毒性

引言

焦化废水是在炼焦及副产品的精制和回收过程中所产生的一种难降解废水[1]，具有量大、毒性大等特点。废水水质评价主要以化学分析法为主。但废水中污染物之间存在协同、拮抗等作用，各水质指标的测定结果不能反映废水的真实毒性。而生物毒性评价可弥补化学分析法的不足。

已有研究对传统生物处理工艺对焦化废水的毒性削减作用进行了评价。厌氧-好氧(A/O)有效降低了焦化废水对玉米种子中淀粉酶活性的抑制作用[2]，也降低了焦化废水对发光菌的急性毒性[3]。焦化废水经垂直折流生化反应器(VTBR)[4]和厌氧-好氧-水解-好氧-絮凝工艺[5]处理后，废水对发光菌的急性毒性也显著降低。王东洲等[6]研究发现VTBR对废水对发光菌急性毒性的处理效果优于CAS工艺。然而，对于实际工业中运用较多的A/A/O工艺对焦化废水的生物毒性去除规律尚缺乏系统的研究。

1 材料与方法

1.1 实验用水样的采集与保存

焦化废水于2015年10月采自山西某焦化废水处理厂。采集废水后密封于4°C冷藏保存。工艺流程及采样点位置如图1.1所示。

图1 焦化废水处理工艺流程及采样点示意图

1.2 焦化废水理化指标测定方法

焦化废水的理化指标的测定方法如表1.1所示。

表1 理化指标测定方法

1.3 大型溞的毒性实验方法

大型溞由大连海洋大学水生生物学重点实验室提供。急性毒性实验方法参照OECD化学品测试导则No.202(2004)《溞类急性活动抑制试验》进行。大型溞组织中ROS水平的测定按照按南京建成生物研究所的试剂盒的方法测定。

2 结果与讨论

2.1 焦化废水的化学分析

焦化废水理化指标测定结果如表2.1所示。A/A/O对废水COD和NH4+-N的去除率高达94.7%和90.5%。好氧池出水中COD、NH4+-N、TP和pH达到了《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的间接排放标准。

表2 焦化废水的理化指标测定结果

2.2 焦化废水对大型溞的毒性效应

焦化废水对大型溞的急性毒性结果如图2.1所示。进水对大型溞表现出较高的急性毒性(TU=32.3)。经过厌氧池处理后废水毒性降低，毒性削减约90%。最后好氧池出水对大型溞没有表现出急性毒性。这表明A/A/O工艺去除了废水的急性毒性。与A/O[5]和VTBR[4]工艺相比，A/A/O对焦化废水急性毒性的处理效果较好。另外，在A/A/O工艺中厌氧池对毒性的去除率最高，这与Zhao等[5]的研究结果基本一致。由相关性分析结果推断，厌氧池处理后焦化废水急性毒性的降低可能与COD和NH4+-N的浓度降低有关。

图2 .1 焦化废水对大型溞的急性毒性

图2 .2 焦化废水对大型溞ROS水平的毒性效应

焦化废水对大型溞ROS水平的毒性效应如图2.2所示。进水及A/A/O工艺各级出水对大型溞体内ROS水平均表现为促进作用，表明焦化废水对大型溞造成了氧化损伤。Han等[7]研究发现玉米幼苗在1%焦化废水中暴露8天后，玉米幼苗中SOD和CAT活力显著升高，表明焦化废水对玉米幼苗造成了氧化损伤，这与本研究的结果一致。经好氧池处理后ROS水平降低，这表明好氧池降低了焦化废水对大型溞ROS水平的毒性效应。最终好氧池出水仍促进了大型溞体内ROS水平升高，表明A/A/O工艺未完全去除焦化废水对大型溞的氧化损伤。

2.3 焦化废水生物毒性与理化指标的相关性分析

焦化废水的生物毒性与理化指标的相关性分析结果如表2.2所示。焦化废水对大型溞的急性毒性与COD和NH4+-N呈显著正相关，这与Zhao等[5]的研究结果是一致的。由此推测有机物和NH4+-N可能是焦化废水引起大型溞毒性的来源。除此之外，本研究发现理化指标与ROS无显著相关性。但Han等[7]推测焦化废水的氧化损伤与废水中NH4+-N、酚类和多环芳烃等有毒物质有关。由此可以看出，生物毒性评价能更全面的反映废水的毒性特征。为了避免排水给受纳水体造成的生态风险，生物毒性指标需引入到废水排放标准中。

表2 .2 生物毒性与理化指标之间的相关性

3 结语

研究以大型溞为受试生物，考察了焦化废水的毒性特征随A/A/O工艺的变化规律，并分析了焦化废水的生物毒性与理化指标之间的关联。研究有助于了解传统生物处理技术对废水毒性的去除效果，为生物毒性指标引入到废水排放标准提供研究基础。

[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]王东洲,张瑛,张锡龙,等.基于化学和毒性分析的焦化废水生物处理技术的比较分析 [J].水处理技术,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，硕士研究生，研究方向为环境风险评价。