发光菌在污水处理中的应用

Posted 2023-01-14 毒性

篇首语：坚强的意志，是不会被假设所谓的命运击败的。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了发光菌在污水处理中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目前，评估污水毒性在处理前后的变化已成为研究热点之一，处理出水进人生态系统后对生物产生的影响也成为受关注的内容。

传统的理化分析方法可对污染物定性定量分析，但不能说明物质问的相互作用及其对生物的影响。为此，人们提出了生物分析方法。目前已有多种生物被用于水质监测，常用的有发光菌、大型蚤和鱼类等。发光菌由于具有快速、灵敏等特点而被广泛应用，特别是在污水处理领域。

1 评估工艺

采用发光菌评估各种污水处理技术在污水处理领域应用广泛。常用的污水处理技术包括：高级氧化技术、厌氧膜生物反应器、厌氧塘和活性污泥法等。通过检测进、出水对发光菌的抑光率来评估处理技术的有效性，可为处理工艺的改造提供重要的数据支持。

目前，已有学者采用 fischeri评估高级氧化技术对污水毒性的去除情况。Kajitvichyanukul等采用 fischeri和化学指标对高级氧化光助Fenton技术的处理效率进行了评估，未处理污水的抑光率为 90％，处理后为30％，结果表明光助Fenton处理技术能增加污水中毒物的降解，降低污水毒性 J。生物法能有效去除污水中大量的有机物，不能去除含量高的毒性物质(如杀虫剂 )，而高级氧化技术能有效去除杀虫剂，因此高级氧化联合生物处理技术能有效去除污水中的毒性物质。目前，采用 fischeri评估高级氧化联合生物技术对毒性的去除率已见报道。黄满红等发现A ／0工艺对城市污水毒性具有较好的削减能力，对发光菌抑光率的削减率>72％。

发光菌毒性试验也用来评估各种垃圾渗滤液处理工艺的效率。Gotvajna等采用 fischeri及化学指标评估各种垃圾渗滤液处理工艺(包括曝气法、颗粒活性炭、絮凝法、光助Fenton技术)。采用曝气法处理时，随着气体的通入，渗滤液毒性降低；颗粒活性炭能有效降低渗滤液的毒性；采用Al (SO ) 和FeC1 均能降低污水的毒性；在所有的处理技术中，光助Fenton技术最有效，滤液经处理后毒性显著降低。

2 监测污水毒性

为监测污水处理厂的处理效果，必须持续监测进、出水等的毒性。已有研究表明，经过处理后水的毒性明显降低。Katsoyiannis等采用 fischeri 评估了污水处理厂的进、出水和污泥的毒性，所有样品对发光菌都具有抑制效应，污泥对发光菌的抑制效应最大，抑光率为35％～85％，其次是进水，抑光率为25％～60％，最小的为二沉池出水，抑光率为 6％～20％。Farre等对进、出水的毒性进行了研究，发现处理后的污水毒性降低(进、出水的抑光率分别为82．4％和44％) 。

人们还发现，初级沉淀不能有效降低污水的毒性，毒性去除主要发生在生物处理阶段。同时，Farr6等也发现，仅采用物化方法不能消除污水毒性，污水经初级沉淀后对发光细菌的抑光率增高，可能的原因是初级沉淀过程引入了新的物质。各种污水对发光细菌的抑光率见表1。

表1 各种污水对发光菌的抑光率

注：n．m为未测定，n．d．为低于检测限，EC50/30为样品对发光菌作用后，发光强度分别下降为对照组的50％和30％时样品的浓度之比。

从表1可以看出，发光菌的抑光率没有超过 100％，水的毒性和处理厂接收的污水类型有关，抑光率达100％的主要为纺织废水和制革废水等。水质的毒性和发光菌的抑光率之间存在相关性，Per— soone等根据毒性单位(TU)将样品分为无毒(TU= 0)、微毒(0<1)、有毒(1<10)、极毒(1 1 <100)和剧毒(TU>100)几种。已有研究对进水、二沉出水和污泥的Tu进行了计算，54％的进水为微毒、46％为有毒；仅有8％的二沉水为有毒、其余为微毒；与水相比，底泥毒性较大(46％为微毒、38％为有毒、15％为极毒) 。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

发光菌检测污水毒性的表示方法如下：

（1）用苯酚浓度表示：当未经稀释的样品（即样品稀释度为100％）的抑光率在5％～95％时，也即相对发光强度在95％～5％范围内，可以用相同抑光率时苯酚的浓度来表示样品的毒性。大多数水样均在此范围内。

（2）用EC50值表示： EC50值是指受试物对发光菌作用后，发光强度下降为对照组的50%时（即相对发光强度或抑光率为50%时）的受试物浓度。EC50值是评价化合物生态毒性的重要参数，也是评价有机污染物对生物体毒理学效应的常用参数，常用于表征化合物对发光菌的作用结果。EC50值越小表明受试物的毒性越大。

（3）毒性表达方法还应注明样品与发光菌作用的时间，因为作用时间也影响数值大小。发光菌作用时间10min和作用15min的数值是不同的，有时差异还很大，故必须表明作用的时间。一般可在数值表达后用括号加注作用时间，例如：EC50＝0.10%(15min),或抑光率45％（15min），表明是 15min时实测数据。

3 评估化合物毒性

发光菌毒性试验不仅可以评估水的总体毒性，还可以结合其他化学方法(如LC—MS)评估水中特定污染物的毒性，包括重金属、苯和萘的衍生物H 以及酚等。Guerra对工业排水中的酚进行了研究，发现单一酚类化合物对总进水毒性的影响小，对苯二酚的浓度和Microtox的结果存在显著正相关引。高继军等应用Q67对铜锌、铜汞、铜镉、铜镍等4种重金属混合物的联合毒性进行了评价，发现铜锌混合物表现为加和作用，而铜汞、铜镉、铜镍 3种混合物联合则表现为拮抗作用。

通过探讨毒性与各种化学指标的联系，可以更全面地评估水质毒性。有研究发现，抑光率和 BOD 、COD及SS存在显著相关性，水中抑光率和 BOD 、COD及ss呈正相关，底泥中的相关性总体较弱(EC)和TOC具有负相关关系；其他研究也发现，有效浓度(EC)和COD之间具有显著的相关性，但另有研究发现，Microtox的结果和COD值呈显著负相关；而酚类化合物和其他生物(大型蚤、轮虫)呈显著负相关。

对于复杂样品来说，COD和毒性之问不具显著相关性，并且毒性和持久性有机污染物(POPs) 之间的相关性颇具争议。污水在处理前的毒性和 POPs的浓度呈正相关，二沉水中两者则呈负相。另有研究发现，污泥的毒性和多环芳烃显著相关，但与多氯联苯相关性较小。

尽管污水成分较为复杂，毒性指标和化学指标不是任何情况下都相关，但毒性分析仍是化学分析的有效补充，两者结合能有效评估污水排放和污泥处置的潜在危害。Farr6等认为毒性指标可以作为水质分析的初选参数，如果水对发光菌的抑光率< 20％或毒性影响指数(TII 50)<0.4，则不需进行化学分析，这样有利于减少样品的分析数量。