摘要：本文分析了污水處理廠中DON組成及其來源，以及遷移轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)和規(guī)律，對(duì)熟練掌握水體DON測(cè)定方法，研究污水處理廠尾水中DON遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律等積極現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：溶解性有機(jī)氮;遷移規(guī)律;測(cè)定方法;水體

概述

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，我國(guó)污水處理廠9213座，污水處理產(chǎn)能達(dá)22846萬噸。近年來，隨著我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，污水處理廠的陸續(xù)興建，污水處理廠出水中的一部分溶解性有機(jī)氮隨著尾水排出，雖然DON濃度不高，但作為含氮消毒副產(chǎn)物的前體物。DON在水體中遷移會(huì)生成NDMA等消毒副產(chǎn)物，會(huì)給周邊水體安全產(chǎn)生威脅。DON部分會(huì)被水體中的藻類植物根系吸收，進(jìn)一步刺激藻類植物生長(zhǎng)，使水體中的藻類植物大量繁殖，加快水體富營(yíng)養(yǎng)化，過量消耗水體氧氣，威脅水體中生物安全。因此，積極探討DON在水體中的遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，并熟練掌握水體DON測(cè)定方法，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1DON組成及其來源

污水處理廠尾水排放中的溶解性有機(jī)氮主要來自污水處理廠在污水處理過程處理生物時(shí)所產(chǎn)生，主要包括原水中無法被生物處理去除的溶解性有機(jī)氮，以及被生物分解但尚未完全去除的溶解性有機(jī)氮兩大部分。通常，尾水排放后的水體中的溶解性有機(jī)氮的含量超過其上游水體中的2-3倍，可見，水體中的大部分溶解性有機(jī)氮來自污水處理廠的尾水排放。且，一般污水處理廠的二級(jí)出水溶解性有機(jī)氮含量濃度要高于一級(jí)出水，因此，污水處理廠的二級(jí)生物處理也會(huì)產(chǎn)生溶解性有機(jī)氮。綜上，污水處理廠在其生物處理過程中，以及進(jìn)水環(huán)節(jié)產(chǎn)生，其中，生物處理過程中產(chǎn)生的DON多為難降解的溶解性有機(jī)氮，而進(jìn)水流入的多為易被生物利用的溶解性有機(jī)氮。

水中溶解性有機(jī)物中的0.5%-15%左右為溶解性有機(jī)氮，主要包括含氮官能團(tuán)系列分子親水性化合物。通過尾水中的水質(zhì)分析，其溶解性有機(jī)物的組分種類多樣，主要包括氨基酸，游離氨基酸、結(jié)合氨基酸，且都較易溶于水。其中，結(jié)合氨基酸約占尾水中溶解性有機(jī)氮的0.5-15%，而游離氨基酸則約占尾水中溶解性有機(jī)氮的0.05%-5%。可見，溶解性有機(jī)氮中的結(jié)合氨基酸比重明顯高于游離氨基酸。此外，通過污水處理廠出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，結(jié)合氨基酸與游離氨基酸約占出水溶解性有機(jī)氮的10%-20%，70%左右則難以通過直接分析法確定?？梢?，通過測(cè)定尾水中的游離氨基酸、結(jié)合氨基酸、螯合劑或小分子岸等形式，間接測(cè)定出溶解性有機(jī)氮的含量，剩余的DON則由親水的，通過超濾膜（1KDa）小分子化合物組成。

2污水中DON遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)

2.1濃度變化。19世紀(jì)下半葉，由研究發(fā)現(xiàn)了污水處理中的有機(jī)化合物，且具有影響溶解氧的能力，并可能存在水生生物毒性，尾水中的氮、磷元素可能會(huì)加速水體富營(yíng)養(yǎng)化。進(jìn)一步研究表明，在大多數(shù)的污水處理廠的污水排放中，90%左右的溶解性有機(jī)氮被去除，二級(jí)處理尾水中的溶解性有機(jī)氮濃度多為60μm-400μm的氮。研究發(fā)現(xiàn)，<1.8超濾膜的溶解性有機(jī)氮的濃度在污水處理廠的活性污泥處理中會(huì)減少，>1.8超濾膜的溶解性有機(jī)氮的濃度稍有增加。就其原因，主要是與小分子多肽、自由氨基酸等易被吸收有關(guān)?？梢?，絕大部分的小分子溶解性有機(jī)氮在污水生物處理中被去除，但一些難降解的大分子溶解性有機(jī)氮難降解。60%左右的可生物降解性COD轉(zhuǎn)化為污水處理廠中的出水溶解性有機(jī)氮，且這一部分溶解性有機(jī)氮也是在污水處理環(huán)節(jié)中生物難去除的部分。在生物處理過程中微生物會(huì)分泌與基質(zhì)合成、生長(zhǎng)所需的相關(guān)溶解性代謝物。因此，污水處理廠中難降解溶解性有機(jī)氮的主要來源為二級(jí)出水。

2.2分子量分布及親疏水性比例。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，溶解性有機(jī)氮的平均分子量要高于溶解性有機(jī)物，污水中的小分子化合物約占污水中溶解性有機(jī)氮的50%-70%。通過將污水處理廠尾水一系列超濾膜處理測(cè)定發(fā)現(xiàn)，85%±5%左右的溶解性有機(jī)氮的分子量<10kDa，約有65%±25%左右的溶解性有機(jī)氮的分子量<1kDa。經(jīng)過固相萃取技術(shù)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，未探明的70%左右的溶解性有機(jī)氮大多具有親水性。這一特點(diǎn)也表明，有機(jī)污染物在污水中被去除機(jī)理相一致。即，疏水性污染物在污水廠的出水中占溶解性有機(jī)氮的比例均值為6%±5%，而在污水處理廠的二級(jí)生物處理中因活性污泥表面吸附而易被去除?？梢?，在污水處理廠排放的尾水中，由一系列有機(jī)粒子表面親和力極小的親水性化合物組成的惰性溶解性有機(jī)氮難以被去除。

2.3DON生物利用性。有通過污水處理廠出水的溶解性有機(jī)氮研究發(fā)現(xiàn)，約有10%的惰性溶解性有機(jī)氮來源于飲用水源。其他約90%左右的惰性溶解性有機(jī)氮?jiǎng)t來源于污水處理廠中的生物處理過程中微生物的代謝產(chǎn)生，且這一部分的溶解性有機(jī)氮大多能被生物所分解和利用。也有研究表明，溶解性有機(jī)氮的生物利用效率受細(xì)菌與藻類共存影響，主要表現(xiàn)在：僅有藻類物時(shí)，約有10%左右的溶解性有機(jī)氮被利用，當(dāng)藻類與細(xì)菌共存時(shí)，溶解性有機(jī)氮被利用的比例則從10%增長(zhǎng)至60%。污水處理廠出水中的約25%-60%溶解性有機(jī)氮能夠被生物利用、分解，且，在沒有硝酸鹽水樣中，溶解性有機(jī)氮的分解、利用比例更高。

2.4DON控制措施。污水處理廠污水處理過程中，經(jīng)過初沉池沉淀吸附、二沉池生物降解會(huì)去除大多數(shù)溶解性有機(jī)氮。剩余的溶解性有機(jī)氮?jiǎng)t屬于難去除物，對(duì)于這一部分難去除物，通常會(huì)選用活性炭吸附、臭氧氧化以及離子交換和化學(xué)沉淀預(yù)處理等方式，去除污水處理廠二級(jí)出水中的溶解性有機(jī)氮。研究發(fā)現(xiàn)，>50%左右的有機(jī)氮能夠被15g/L-50g/L活性炭去除，可見污水處理廠尾水中的溶解性有機(jī)氮具有的親水性優(yōu)于其他有機(jī)物。臭氧/生物活性炭深度處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)60%的去除效果。此外，作為氧化劑的雙氧水、高錳酸鉀、氯氣化學(xué)氧化法也可有效去除溶解性有機(jī)氮。

3結(jié)語

近年來，隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程加快，污水產(chǎn)生量與日俱增，大量城鎮(zhèn)污水處理廠的興建有力解決了污水難題，但尾水排放中的總氮濃度削減成為研究的重點(diǎn)。針對(duì)污水處理中溶解性有機(jī)氮的遷移特點(diǎn)和規(guī)律的研究，為進(jìn)一步提升污水處理質(zhì)量和效果提供了有益探索。未來，尚需研究和重點(diǎn)解決的1）溶解性有機(jī)氮生態(tài)毒性研究。尾水中溶解性有機(jī)氮在地表水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以及溶解性有機(jī)氮對(duì)受納水體生態(tài)影響。2）注重溶解性有機(jī)氮漸變準(zhǔn)確測(cè)定，以及控制削減新措施、新方法研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小東，陳明飛，李激.污水生物處理過程中溶解性有機(jī)氮分布和轉(zhuǎn)化特征[J]哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020（2）：161-168

[2]呂海波.土壤溶解性有機(jī)質(zhì)中非遷移成分的特性研究[J]北方園藝，2014（3）：159-162

[3]向速林，吳濤哲，吳代赦.鄱陽湖沉積物與水界面氮的遷移特征及污染評(píng)價(jià)[J]生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2021（4）：781-786

[4]胡天怡，胡悅，朱華.黑臭底泥的電滲脫水特性及污染物遷移規(guī)律[J]環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2020（10）：103-110

作者簡(jiǎn)介：陳坤嬌，1983年11月出生，女，碩士研究生，漢族，湖北隨州人，主要從事水環(huán)境研究。