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污水经处理后,排放和回用时常规指标通常都能达到设计标准,但出水水质并未达到无害化。从可持续发展的角度来讲,为保障生态环境及人群的安全,需要将污水的综合毒性纳入排放标准。为此,在工艺的选择及优化时应将毒性削减效果纳入其中,提高污水处理工艺的生态安全性。为了解决市政污水处理出水水质安全与无害化这一问题,以改良的SBR——A/DAT-IAT工艺(实验室规模)为依托,对A/DAT-IAT工艺进水,连续曝气池(DAT)上清液及间歇曝气池(IAT)出水的溶解性有机物(DOM)采用超滤膜法进行了分子量分级,并进行了TOC、UV254、3D-EEM及发光菌毒性测试,来探索市政污水毒性的主要物质来源。结果显示,实验室规模的A/DAT-IAT工艺对市政污水各分子量区间的有机物均有较好的去除效果。腐殖质是污水处理厂出水中主要物质,且天然水体中的难以去除的腐殖质及处理过程中形成的类腐殖质成分是二级出水中主要的荧光物质。沿污水处理流程,DOM的组成呈现出由低分子量向高分子量转化的趋势,分子量<1kDa区间的物质芳香性显著增加,导致IAT出水与氯的反应活性增高,产生消毒副产物的风险增加。与进水毒性主要来源于原水中分子量<1kDa的小分子物质相同,IAT出水的毒性也主要来源于分子量<1kDa的小分子物质,但与原水中的小分子物质不同,主要是生物处理过程中产生的类腐殖质。结合对TOC、UV254、3D-EEM及毒性的分析,小分子的类腐殖质是二级出水有机物含量达标、氯化消毒副产物控制及毒性控制应该重点考虑去除的对象。 为了联系实际污水处理情况,对污水样品采集源——天津市某市政污水处理厂(DAT-IAT工艺)各处理段污水做了同样的监测,结果同样显示该工艺对各分子段有机物都有良好的去除,最终出水中的主要物质是小分子类腐殖质。略有不同的是长期稳定运行的污水处理厂出水在分子量为1kDa~10kDa的DOM中可能存在较多有毒物质,也可能分子量为1kDa~10kDa的物质与分子量<1kDa的物质产生了协同效应,加剧了分子量<10kDa的这部分样品的毒性。结合之前实验室规模处理装置的实验说明生化处理确实对毒性的去除效果不理想。 为了进一步降低生化处理出水生态风险,锁定中小分子量的DOM为去除对象,选择粉末活性炭(PAC)吸附对出水进行后处理,结果显示PAC具有较大的比表面积和发达的孔隙结构,用于市政污水处理厂二级处理出水的深度处理,以降低氯化消毒副产物产生风险是非常合适的。而其中具有发达的中孔和较强的表面酸性的PAC针对该污水毒性去除效果最好。为达到最佳的毒性削减效果,同时考虑处理的经济性及实际运用的可能性,选择PAC的最佳用量为1.00 g·L-1,吸附接触时间为45 min。PAC吸附对污水各分子段物质都有一定的去除能力,尤其是对<10kDa的中小分子DOM,不论是紫外、荧光强度还是毒性,都达到了良好的削减效果。