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谈污水处理厂增设生物毒性排放标准

摘要:本文总结了污水处理厂执行标准的现状,即目前各地污水处理厂执行的标准仅规定了常规理化指标的限值,缺少能反映综合毒性的生物指标,并通过对生物毒性检测方法及其应用情况进行梳理,探索了污水处理厂开展生物毒性检测并将其纳入污水厂排放标准的前景。

关键词:污水处理厂;生物毒性;排放标准;水质评价

新冠疫情的暴发对城市污水厂出水的安全性提出了新的挑战,国家规定接受医疗污水的城镇污水处理厂出水粪大肠菌群数指标应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》要求。污水生物毒性的检测除了理化方法,还有生物学方法。理化方法难以检测出各种毒物成分;生物毒性检测可以作为传统水质评价的重要补充,可直观反映出水体中共存污染物的综合毒性效应,以评价水质的安全性,对保护水质安全及水生态环境具有重要意义。

1污水处理厂执行标准现状

污水处理厂作为污水处理的最后出口,出水的质量对河流的水质有重要影响。目前,现行国家污水处理厂执行的标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002),对化学需氧量、氨氮等主要指标作出了规定。随着对污水处理厂提标改造的进行,各地区也制定了一系列污水处理排放标准,收紧了部分指标标准限值。2012年北京市出台的《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890—2012)[1]、2018年浙江省发布的《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB33/2169—2018)[2]、2019年山西省发布的关于山西省人民政府令第262号[3]以及2020年昆明市出台的《昆明市城镇污水处理厂主要水污染物排放限值》(DB5301/T43—2020)[4]等均对污水处理厂主要指标提出了更加严格的排放标准,有的已经要求城镇污水处理厂的出水达到地表水Ⅴ类以上排放标准。以上众多标准中污染物控制项目多为化学需氧量、氨氮等常规污染物,实际污水处理厂还会接纳工业废水,故排放的废水中可能含重金属、有毒有害污染物等。复杂多样的城市污水经过处理后,虽然出水能够达到现有的排放标准,但是可能还含有生物毒性。因此,除了进行传统物理化学指标检测之外,还需要对污水处理厂尾水开展生物毒性监测,分析水体中污染物的综合生物毒性。

2生物毒性监测方法

目前,生物毒性测试方法主要有急性毒性检测、慢性毒性检测、遗传毒性检测、生物累积毒性检测和内分泌干扰毒性检测等[5]。水生生物急性毒性测试方法主要包括藻类急性毒性试验、大型溞急性毒性试验、鱼类急性毒性试验、发光菌急性毒性试验等。发光细菌毒性检测是微生物毒性试验中研究及应用最为广泛的一种。发光细菌毒性试验是水质毒性检测中技术最为成熟的方法之一[6],有毒物质会抑制发光细菌的发光强度,通过检验抑制率大小可实现对水质的急性毒性检测。虽然发光菌毒性检测在运用过程中也存在一些不足,但其操作相对其他生物毒性测试方法更为容易和简便。将该方法与化学分离、化学分析等技术相结合,可以为污水毒性物质的鉴别和去除效果提供快捷准确的评价方法。

3污水处理厂开展物毒性监测进展

生物检测已经成为检测和评价水体环境污染程度的重要手段之一。目前,发光细菌已经应用于工业废水[7-8]、河流[9-10]、海水[11-13]等样品的毒性检测。近年来,越来越多的研究表明,污水处理厂化学需氧量等理化指标在达标的情况下仍可能对水生微生物产生毒害作用。陈芳等[14]采用发光细菌毒性仪测试钱塘江流域7家城镇污水厂出水的发光细菌抑制率,结果显示,污水处理厂出水水样均对发光细菌呈现毒性效应,并多数处于中等及以上毒性等级。冯亚静等[15]利用发光细菌毒性测试法检测污水处理厂进出水的急性毒性,结果表明,进出水经过处理后毒性显著下降,但对环境仍具有一定的生态风险性。刘家飞等[16]利用发光菌和大型蚤作为受试生物,测定了北方某城市污水各工艺出水的急性毒性,结果表明,各再生水原水对大型蚤和发光菌具有不同程度的毒性效应。许多学者对污水处理不同工艺出水生物毒性也开展了针对性研究。刘存歧等[17]通过几种急性毒性试验对砂滤+紫外线、臭氧+紫外线和潜流湿地工艺处理前后污水的毒性进行研究,结果表明,深度处理工艺对生物遗传毒性去除效果从大到小为臭氧+紫外线、潜流湿地、砂滤+紫外线。王志谨[18]对郑州市某污水处理厂不同处理工艺处理的再生水进行有机提取物急性毒性和遗传毒性检测,结果表明,该污水处理厂原水样中有机物未表现出急性毒性和遗传毒性,但在长期回用过程中有潜在的环境累积效应和健康风险。王丽莎等[19]采用发光细菌毒性测试方法测定了城市污水工艺流程中生物毒性的变化,结果表明,二级生物处理能显著降低污水的发光细菌毒性,但氯消毒显著提高了污水的毒性,并且脱氮后污水的毒性仍保持在较高的水平,对生态安全有潜在威胁。有学者采用不同菌种对污水处理厂生物毒性开展了一些研究。田杰等[20]利用发光菌青海弧菌Q67对3个城市污水处理厂进出水进行急性毒性检测,结果表明,污水处理厂出水生物毒性虽大幅降低,但仍对水环境中生物有不同程度的毒性效应。李雪梅等[21]利用淡水发光菌Q67对某地区7座污水处理厂的进出水进行了急性毒性检验,结果表明,总进水经处理后毒性显著下降。苏恩萍[22]以青岛市李村河污水处理厂尾水为研究对象,利用青岛常见双壳类动物文蛤为指示生物研究污水厂尾水的生物毒性,取得了较好的效果。于彩虹等[23]通过日本青鳉胚胎及幼鱼暴露试验评估污水处理厂进出水的综合毒性效应,结果表明,虽然各污水厂进出水未对青鳉幼鱼产生急性毒性效应,但在青鳉早期阶段亚慢性毒性试验中表现出了毒性。利用发光的在线自动监测技术已经成为当前一种科学有效的实时生物监测手段。薛银刚等[24]运用生物在线毒性系统对某污水处理厂不同工艺流程排水毒性进行了监控,结果显示,初沉池、二沉池和排水口排水的理化指标基本达标,但各自的平均排水毒性较强。

4结语

城市污水深度处理后安全再生利用对于改善水资源供应不足状况具有重要意义。陆源入海排污口已将污水生物毒性评价纳入排污口排污状况评价项目中[25]。目前,已经对城市污水处理过程中生物毒性效应开展了较多研究,但缺乏相应的国家标准或地方标准对出水水质的毒性进行控制。因此,应当尽快筛选出一种成熟的方法用于城市污水厂进出水的生物毒性检测,并逐步将其纳入污水排放标准中。

作者:郭杨 单位:辽宁省生态环境监测中心

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