污水处理厂进水生物毒性的简捷检测方法

马勤增 朱学红

摘 要：污水生物毒性现有检测方法需要的仪器设备多，操作难度大，所以，大多污水处理厂没条件开展污水毒性的检测。污泥平行比对试验以污水中的氨氮去除率为比对指标，能够简便快捷的检测污水厂进水的生物毒性，具有较高的现场应用价值。

关键词：污水生物毒性；平行比对试验；氨氮去除率

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0014-02

1 污水生物毒性的现状检测方法

经济的发展，致使污水的品类日益多样化，再者，环保部门对污水净化处理的要求也在逐步升级加项，例如强调控制污水中的毒性污染物排放。现今，污水生物毒性的检测方法主要有生物学方法和理化方法。由于污水来源复杂，污染毒物种类繁杂，规范的物理化学检测虽然能定量分析污染物中常规成分的含量，但存在测试项目多、费用高、很难检测各种毒物成分、难以直接和全面反映各种污染物对水体环境的综合影响的问题。近些年来发展起来的生物测试方法能够弥补理化检测方法的不足，所以在水污染控制的研究中，生物检测法已经成为检测和评价水体环境污染程度的重要手段之一。

如今，科技工作者提出了很多种生物毒性测试方法来检测污水的毒性，综合看这些方法可归纳为利用水生动植物和利用细菌来检测污水毒性两大类。细菌检测方法是基于细菌中毒后一些可见特性的变化来评价污水毒性，如细胞运动性、生长、生物发光和呼吸速率、酶活性变化、ATP水平、微热量等的变化[1]。细菌检测方法有如下优势：生物种群数量大、机体小、生长繁殖快、试验费用低、保存简单方便、对环境变化的响应快、生长条件便利，并且同高等动物有着类似的物理化学特性和酶作用过程等特点，所以比较适于污水生物毒性试验；常用的水体毒性细菌检测方法有：污水对活性污泥毒性作用的呼吸抑制速率实验评价法、基于生物发光的icrotox评价法、污水对活性污泥毒性的脱氢酶活性评价法。水生动植物毒性試验是水质毒理学的一个关键组成部分，这其中包括大型蚤和常见鱼类及藻类急慢性试验，也包括近年来发展起来的斑马鱼胚胎发育技术毒性试验[2]。

对于一个污水处理厂而言，不管是其化验室的分析仪器配备，还是其技术能力，都难以对进厂污水进行全面检测，也很难利用上述理化方法和生物学方法进行污水毒性检测。本文作者根据工作实践经验，总结了一种活性污泥平行比对试验方法，可以定性检测污水的生物毒性，供同行参考共勉。

2 污泥平行比对试验

2.1 特征评价指标选定

活性污泥法是广泛应用污水净化处理方法，对去除CODCr、BOD5、NH3-N、TP、TN有较好的效果。活性污泥实际上是多种生物菌群的联合体，这些生物菌主要由自养菌和异养菌组成。自养菌主要指亚硝化菌、硝化细菌，用以将NH3-N氧化成NO3--N，亚硝化、硝化菌为专性好氧菌；异养菌主要是指活性污泥中分解有机物的细菌，大多数为兼性菌。在活性污泥菌群结构中，硝化菌属于劣势菌种，硝化菌对有毒物质非常敏锐，一旦毒性物质进入其生存环境，硝化菌的硝化功能就会受到抑制或者停止，硝化速率将会快速下降，氨氮去除率就会立即下降。所以，活性污泥平行比对试验将硝化菌作为特征生物，将氨氮去除率设定为特征评价指标，利用硝化菌在好氧条件下对氨氮去除率的变化，来判别污水的综合生物毒性。

2.2 活性污泥平行比对试验方法

活性污泥平行比对试验，即取一定体积的疑似毒性污水与正常非毒性污水，按一定比例分别或者混合后加入到正常的活性污泥试样中，对混合泥液进行一定时间（数小时）的曝气处理。分别检测混合泥液曝气前后的NH3-N含量，然后再核算氨氮去除率，由此来判断污水对活性污泥生物性能的影响，进而判定疑似毒性污水有无毒性及毒性强弱。

3 活性污泥平行比对试验实例

某污水处理厂，日处理规模为5.0×104m3/d，采用3000型改良氧化沟工艺，设计进水水质：CODCr≤370mg/L，BOD5≤170mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤30mg/L，TN≤40mg/L，TP≤5mg/L，出水水质为GB81918-2002一级A排放标准。2012年10月至2015年12月，曾发生多次出水NH3-N突然升高的状况：出水NH3-N由日常时的1.5mg/L左右，3到8个小时内即可上升至20mg/L附近；然后又逐渐降低到1.5mg/L以下，前后历时约计35小时；但在此变化过程中，出水CODCr仍然持续稳定达标。为查找出水NH3-N突然升高的原因，在排除工艺调度调整的影响因素后，该厂进行了活性污泥平行比对试验。

3.1 试验的器具与试剂

10L塑料水壶，1000ml具塞量筒，2000ml取样器，50ml（100ml）比色管，松宝SB-648增氧泵，50ml量筒，1ml吸量管，定性滤纸，砂芯玻璃漏斗，TU-1810紫外可见分光光度计，50ml移液管，20mm比色皿，玻璃棒。

10%硫酸锌，25%氢氧化钠，50%酒石酸钾钠，纳氏试剂等。

纳氏试剂：称取7g碘化钾、10g碘化汞溶于水，称取16g氢氧化钠溶于50ml水中，充分冷却至室温。将钾汞溶液在玻璃棒搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中，用蒸馏水稀释至100ml，储于聚乙烯瓶中待用。

3.2 活性污泥平行比对试验

用取样器提取出水NH3-N超标时的进厂污水（以下简称嫌疑污水）10L，也取正常运行的进厂污水（以下简称正常污水）10L，两种污水可为同一厂的，也可为不同厂的。然后再取正常运行时的回流污泥5000ml（浓度约为9000mg/L）。

取嫌疑污水500ml置于1000ml的量杯中，然后加入500ml回流污泥，接着放入SB-648增氧泵开始曝气并计时，此试样记作试样一；按同样方法，将正常污水与回流污泥混合，曝气，并计时，此试样记作试样二；再分别取嫌疑污水250ml和正常污水250ml进行混合，采用上述方法与回流污泥混合，曝气，并计时，此试样记作试样三；接着，再分别取嫌疑污水100ml和正常污水400ml进行混合，采用上述方法与回流污泥混合，曝气，并计时，此试样记作试样四。达到设定曝气时间后，停止曝气静沉30分钟，取上清液进行敏感项目NH3-N的测定。试验情况如图1所示。

3.3 试样测定

首先用絮凝沉淀法对试样进行预处理：取100ml试样至比色管中，用1ml吸量管朝试样中加1ml硫酸锌，并加适量滴数的氢氧化钠使呈碱性，生成氢氧化锌沉淀，过滤，除去颜色和浑浊。

然后用纳氏比色法对试样进行测定：取适量过滤后的试样于50ml比色管内，稀释至标线。加入1ml酒石酸钾钠溶液，混匀；加入1ml纳氏试剂溶液，混匀。放置10min后，在波长420nm处，用光程20mm比色皿，以水为参比，测量吸光度。

由试样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从标准曲线上查得氨氮含量，由此计算出试样的氨氮：

氨氮值=标准曲线上查得氨氮含量×吸光度/所取试样体积

在检测试样NH3-N指标的同时，检测了试样曝气前后的CODCr：曝气前CODCr为200～260mg/L，曝气后CODCr为23～27mg/L。

经检测，嫌疑污水初始NH3-N为29.3mg/L，正常污水初始NH3-N为20.4mg/L，回流污泥初始NH3-N为1.2mg/L。上述四个试样不同曝气时长的氨氮检测数据见表1。

3.4 结果与讨论

由表1可知，在同样的试验温度、污泥浓度、曝气强度、曝气时间等条件下，试样二的NH3-N含量在曝气3个小时后即明显降低，NH3-N去除率达到了86.2%；试样四的NH3-N含量有一定降低，NH3-N去除率为11.0%，去除率較小；而试样一、试样三的NH3-N去除率可以忽略不计。又经过3个小时即累计6个小时的曝气，试样二的NH3-N含量进一步降低，NH3-N去除率达到了93.6%，试样四的NH3-N含量也再次降低，NH3-N去除率达到33.9%，试样一、试样三的NH3-N含量与曝气前没什么变化，NH3-N去除率为0。

通过上述试样一、试样二、试样三、试样四曝气前后NH3-N去除率的对比，推断试样一、试样三污水对活性污泥中硝化菌有强烈影响，硝化菌的硝化功能停止；试样四污水对活性污泥中硝化菌有一定影响，硝化菌的硝化功能受到部分抑制；试样二污水对活性污泥中硝化菌没有影响，硝化菌的硝化功能正常。由此推断上述试样污水的毒性大小顺序为：试样一、试样三>试样四>试样二。

委托有资质的第三方水样定量分析结果表明，试样一所用污水中总磷含量为28.4mg/L，其中有机磷含量为11.3mg/L，硫化物含量为7.3mg/L，由此，印证了污水毒性活性污泥平行比对试验法的正确性。

4 结语与建议

理化方法和生物学方法都可以检测污水的毒性，但生物学方法中的活性污泥平行比对试验法，以NH3-N去除率作为污水毒性特征指标，能迅速定性判断污水的综合毒性，且现场操作简单快捷，具有较好的实用性。

参考文献

[1]王栋枝.综合生物毒性指标在水体污染监测中的应用[J].环境保护科学，1992，19（1）：30-33.

[2]王晓辉，金静.水质生物毒性检测方法研究进展[J].河北工业科技，2007，24（1）：58-59.