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臭氧作为一种可以综合改善水质的技术,在城市污水再生利用上得到越来越广泛的应用。然而,臭氧氧化也会产生一些有害的中间产物,在再生水利用于环境补水时,这些中间产物可能会对受纳水体的生态系统产生不良影响。
本研究在对天津、北京城区9个再生水厂进出水水质进行全面评价的基础上,以鱼卵毒性评价为主要手段,在实验室小试和现场中试水平上重点研究了臭氧氧化后的城市污水二级出水引起的鱼卵毒性变化,对毒性增加的原因以及毒性消减方法进行了初步的探讨。取得的主要研究成果如下:
1、对京津地区9个再生水厂进出水水质进行了共计18次比较全面的水质调查,发现再生水进水普遍存在色度、嗅味物质、指示性病原微生物含量较高的问题,二甲基二硫、二甲基三硫、吲哚、三甲基吲哚等是重要的嗅味物质,同时进水中还含有多环芳烃(47.1-4017.1 ng/L)、环境类维A酸物质(1.03-11.3 ng/L)以及一些大宗医药品(磺胺类、大环内酯类、四环素类、喹诺酮类等)。经“混凝沉淀+微滤+氯消毒”工艺处理后,再生水中青鳉鱼胚胎死亡率显著降低,但该工艺在幼鱼畸形率、嗅味(出水污泥嗅味FPA强度3.8)、有毒有害物质等指标的控制及消毒副产物生成方面存在一定问题。
2、研究发现,臭氧氧化后的二级出水会导致青(鱂)鱼幼鱼畸形率显著升高(P≤0.05),同时,幼鱼畸形率与醛类的生成量呈线性相关(R2=0.995)。相关性计算表明,在同样的总醛浓度下,臭氧氧化后二级出水所导致的幼鱼畸形率是纯水配置的醛类溶液所导致幼鱼畸形率的5.8倍。从胚胎损伤及幼鱼畸形形态特征来看,臭氧氧化后的二级出水和醛类溶液这两个暴露系统既表现出相同点,又有不同之处。由此推测,臭氧氧化后的二级出水所表现的鱼卵胚胎毒性是一种复合毒性,醛类是毒性物质中的重要一类,臭氧氧化二级出水的毒性升高效应是醛类副产物和其它共存物质共同作用的结果。
3、研究发现,活性炭生物滤池和陶粒生物滤池等后置技术能够有效消减臭氧氧化产生的醛类副产物,控制青鳉鱼幼鱼畸形率的上升,同时,与单独臭氧氧化相比,相同剂量的臭氧投加量下,O3/H2O2组合工艺也有类似的控制醛类产生和幼鱼畸形率上升的效果。利用臭氧-生物活性炭滤池组合工艺开展了长达一年半的现场中试研究,发现该组合工艺(投加量为0.3-0.6 mg O3/mg DOC0)除了能有效控制再生水出水的生物毒性以外,对COD、DOC、UV254、PAHs平均去除率为25％、15%、39%和80.3%,能有效去除进水中的色度和嗅味,全面改善再生水水质。