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                水质色度仪在臭氧工艺在污水深度处理中的应用

                [导读]以某城市污水处理厂污水深度处理中反硝化生物滤池出水为原水,研究了臭氧对水中微生物学指标的去除效果以及不同投加量(0、2、4、6、8、10 mg/L)臭氧化后出水的发光细菌急性毒性和可生化性的变化。

                城市污水经过二级生化处理后,水中残留的大多是难生物降解的有机物,常规的处理工艺难以去除。臭氧具有强氧化性,能够快速地达到脱色、除臭的效果,加之近年来臭氧氧化技术的发展和成本的降低,在再生水领域其常与生物处理工艺联用提高有机物的去除效果。笔者通过用臭氧氧化反硝化生物滤池出水,考察了臭氧对再生水中微生物的去除效果以及臭氧化后出水发光细菌急性毒性和可生化性的变化规律。

                材料与方法

                  实验装置及过程采用GF-G-3-010G 型臭氧发生器(青岛国林臭氧设备有限公司),以纯氧为气源;臭氧接触反应柱为不锈钢材质(内径300mm,高4 000mm,有效容积为250 L)。臭氧发生器产生的含有臭氧的混合气体经钛金属曝气装置均匀布气进入臭氧接触反应柱,气水逆流以充分发生反应,剩余臭氧进入尾气破坏装置进行分解。臭氧浓度采用Hare EG-600 臭氧浓度检测器(日本Jitsugyo 公司)进行检测。实验用水的采集和臭氧化反应于2014 年3—7 月,采集北京某污水处理厂反硝化生物滤池出水,使其与臭氧(投加量分别为0、2、4、6、8、10 mg/L)在接触反应柱中充分反应(接触时间均为10 min)。

                  检测指标及方法采用MultiN/C2100 总有机碳/总氮分析仪(德国Analytik Jena AG 公司)测定可溶性有机碳(DOC)浓度,采用VIS-723N 可见分光光度计(北京北分瑞利分析仪器公司) 测定氨氮浓度,采用6600UV-VIS 紫外分光光度计(德国WTW 公司)测定UV254,采用SD9012A 色度测定仪(上海昕瑞仪器仪表有限公司) 测定色度,采用2100AN 浊度仪(美国HACH 公司)测定浊度,总大肠菌群数、粪大肠菌群数采用滤膜法测定,采用接种土著菌的方法测定可生化溶解性有机碳(BDOC,BDOC=DOC0-DOC5)。发光菌急性毒性采用DeltaTox II 水质毒性分析仪(美国SDIX 公司)测定,通过测定水样的相对发光率(L)来表示其毒性水平:当L>70%,为低毒;当50%0

                  统计学方法实验数据以x±s 表示。采用SPSS17.0 软件进行统计分析。多组间比较采用方差齐性检验和单因素方差分析(One Way ANOVA);进一步进行组间两两比较时, 若方差齐时, 采用SNK 检验(Student-Newman-Keuls 法);若方差不齐时,采用Games-Howell 检验。以P<0.05 为差异有统计学意义。

                讨论

                  臭氧是一种强氧化剂,有极强的消毒、杀菌功效,广泛应用于污水和再生水的消毒。臭氧在水中灭菌有两种方式:一种是臭氧直接作用于细菌的细胞壁,将其破坏并导致细胞的死亡;另一种是臭氧在水中分解时释放出OH·自由基,该自由基直接氧化或破坏细胞壁使细胞组分渗出,导致细胞灭活。本研究结果显示,随着臭氧投加量的升高,污水中总大肠菌群和粪大肠菌群均呈逐渐下降的趋势;当臭氧投加量为8 mg/L时,污水中总大肠菌群与粪大肠菌群分别下降至3 366、4 CFU/L,满足GB/T 18921—2002《城市污水再生利用景观环境用水水质》标准的要求。另外,当臭氧投加量到4 mg/L 时,总大肠菌群数下降的趋势较为缓慢,可能由于水中的一些大分子悬浮性颗粒物将部分微生物屏蔽,使臭氧分子很难将其去除。而粪大肠菌群数依然保持较快的下降趋势,这可能与粪大肠菌群对消毒剂的敏感程度更高有关。

                  本研究结果显示,随着臭氧投加量的增加水中的发光细菌急性毒性增强,但其毒性水平均为低毒。这由于臭氧能把大分子有机物分解为一些小分子有机物,生成一定数量的羧酸、醛、酮和其他芳香类的氧化副产物,并且水样中部分疏水性物质被臭氧氧化为具有较强发光细菌急性毒性的亲水性物质。本研究中原水发光细菌相对发光率大于100%,这主要是由于水中N、P 等营养物质的存在刺激了发光细菌的活性。

                  BDOC 是表示水中可以被异养菌无机化的有机物;BDOC 越高,水中有机物越易被微生物利用而降解。本研究结果显示,随臭氧投加量的增加,污水中BDOC 含量与BDOC/DOC 值先升高后降低,在臭氧投加量为4 mg/L 时达到最大。这是因为当臭氧投加量继续增大时,部分BDOC 也会被臭氧氧化。因此,臭氧可以大幅度地提高出水的可生化性,将其作为生物处理的预处理,有助于提高后续生化阶段的处理效率。




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