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摘 要：通过对常规水质的检测以及种子发芽以及根伸长抑制的方法，对DAT-IAT工艺处理城市污水的生态风险金评估。常规水质经过检测，结果显示，COD以及SS排放达标，而氮的形态则发生了变化，没有在污水中进行去除，虽然NH4+-N的排放达标，然而收纳水体的营养化生态风险则没有有效降低。经过生态毒理指标检测，结果表明，在各个阶段的污水中，COD对小麦种子发芽的半数抑制浓度以及小麦根伸长半数抑制浓度逐渐降低，这也说明DAT-IAT工艺处理城市污水的生态毒性有所增加，存在一定的生态风险，因此需要进一步对生态风险进行调整和控制。水质在相同的情况下，小麦的根伸长抑制率更加明显，因此，可以将小麦的根伸长作为衡量生态风险的一个指标。
关键词：DAT-IAT工艺 城市污水 生态风险 评估
在我国，对于污水的处理一般采用活性污泥工艺，对COD、BOD5、NH4+-N、SS以及总磷等指标进行控制，使其达标。然而，随着城市污水处理研究的不断进行，城市污水处理厂的出水水质开始有了更高的要求，单纯的污染物减量已经无法满足人们的生活需求，水质的无害化开始得到了进一步的发展。在我国，城市污水主要包括了生活污水以及工业废水两个部分，其中存在着很多不易被降解或者去除的有毒物质，虽然污水在经过处理后，相关指标均能够达到标准，然而水质依然没能保证无害化。由此可见，需要对城市污水处理进行生态风险的评估，从而在生态风险得到降低的情况下，改进污水的处理方法。
一、DAT-IAT工艺处理的概念
DAT-IAT工艺是指连续进水以及连续间歇曝气工艺，是在ICEAS、CASS、CAST以及IDEA的基础上完善而成的一套工艺。DAT-IAT工艺主要采用连续曝气池以及间歇曝气池进行串联，间歇曝气池在相关的工序，例如反应、沉淀以及出水过程中，具有较高的稳定度以及容积利用率，受负荷变化影响程度较低，同时处理构筑物较少，基建的投资也较低，其发展前景十分之大。然而在目前，DAT-IAT工艺处理还只是停滞在对常规指标的达标处理上，生态风险的评估和调控则缺乏有效发展。
二、材料与方法
1.供试材料
此次研究的水样主要来自于某污水处理厂，采样位置主要为工艺进水口、DAT池以及出水口，供试作物春小麦品系O2K-53-12。
2.指标测定
污水处理厂的DAT-IAT工艺的运行周期为3小时，DAT池连续曝气，IAT池的曝气、沉淀以及排水各位1小时。该污水处理厂的达标排放指标主要包括了COD、BOD5、NH4+-N以及SS，该厂对于BOD5的去除率达到了96%以上，因此在此次实验中对于BOD5不再及你想测定。使用重铬酸钾发对COD进行测定，采用纳氏试剂光度法对NH4+-N进行检测，使用重量法对SS进行检测。处于该工艺对水体富营养化的营养物质的去除，在此次实验中还对磷以及NO3--N进行检测，采用钼锑抗分光光度法对PO43-P进行检测，通过麝香草酚光光度法对NO3--N进行测定。
3.小麦种子发芽以及根伸长抑制试验
使用蒸馏水对进水、DAT水以及出水进行稀释，将其调节为原水浓度的20%、30%、45%、68%以及100%。采用9厘米的培养皿，将两层滤纸铺置于内部，将5毫升相同浓度的水样倒入，使用浓度为2%的H2O2对小麦种子进消毒处理，时间为15分钟，小麦种子需要控制大小均匀，并使用自来水以及蒸馏水分别进行冲洗，次数为3次。每个培养皿的种子数量控制在15粒，并将其均匀防止在滤纸上，放置后加盖，并将其放置生化培养箱中进行培养，生化培养箱的温度控制在25摄氏度作用，无光。上述浓度分别进行3次，直至对照组的发芽率在65%以上且根长在20毫米。对发芽的种子数量以及根伸长情况进行记录和观察，并对种子的发芽率以及根伸长抑制率进行计算。
此次实验中，主要采用SPSS16.0软件对数据进行处理和统计，计量资料采用t检验，以P<0.05表示差异有统计学意义。
三、 结果以及分析
1.DAT-IAT工艺对常规指标的去除效果的评价
经过对常规水质指标测定，结果显示，无水肿的COD、NH4+-N以及SS均达到了排放标准，而进水中PO43--P含量较小，在经过工艺处理后，能够达到一级标准的A标准。进水中没有检测出NO3--N，而出水中则检测出浓度为每升23.28毫克，由此可见，氮在工艺处理中仅仅进行硝化反应，形态发生了变化，并没有出现反硝化过程。水体出现富营养化，其主要原因是因为水体中存在着大量的氮以及磷等，从而导致相关的藻类，例如蓝藻以及绿藻等大量生长，从而使水体的透明度以及溶解度下降，水体的质量受到影响，引发鱼类以及水体生物的死亡。经过了DAT-IAT工艺处理后，受纳水体中的氮总量没有发生变化，因此受纳水体的生态风险并没有有效得到降低。
生物脱氢主要是在硝化反应以及反硝化反应中进行的。亚硝酸菌在硝化过程中将NH4+-N进行氧化，生成NO2--N，硝酸菌则将生成的NO2--N进行氧化，生成NO3--N。其中亚硝酸菌以及硝酸菌作为硝化菌，能够将NH4+-N进行去除，从而使其达到排放标准。反硝化过程则是在缺氧的情况下，反硝化菌经NO3--N进行还原，生成N2、N2O或者NO。反硝化菌一般为异养并厌氧型均，反硝化菌在缺氧情况下，能够将NO3--N作为作为电子受体，从而利用有机物对电子供体进行厌氧呼吸，从而使NO3--N被还原。并使得有机物得到降解。而当分子态氧与NO3--N同时存在的时候，反硝化菌会首先进行有氧呼吸。另外氧气的存在会使得硝酸盐还原酶的形成受到抑制，从而使硝酸盐的还原受到影响，因此反硝化过程需要保证在缺氧情况下进行。然而对于DAT-IAT工艺而言，设置中缺乏缺氧构筑物，加之DAT池以及IAT池的曝气，导致容易进行生物降解的有机物被消耗，而残余的有机物都是不容易进行生物降解的，无法作为电子供体，从而导致反硝化过程受到阻碍，脱氢效果大大受到影响。由此可见，在DAT-IAT工艺处理过程中增设厌氧池，能够有效保障反硝化过程的进行，从而使受纳水体的NO3--N下降，减轻水体富营养化的生态风险。 2. DAT-IAT工艺对毒性指标的去除效果的评价
2.1 DAT-IAT工艺在不同阶段对小麦种子发芽的抑制
结合概率单位回归法，可以得出小麦的发芽抑制率的概率单位与进水、DAT水以及出水中的COD浓度对数存在正相关关系，P<0.05，并使用概率单位发回归分析，从而得出回归方程以及相应的半数抑制浓度IC50。其中，进水、DAT水以及出水中的COD浓度对小麦种子发芽的半数抑制浓度有所不同，其中进水COD相比DAT水以及出水对小麦种子发芽半数抑制浓度相差较大，进水的毒性较小。而DAT水以及出水的COD浓度对小麦种子发芽的半数抑制浓度值差别不大，出水相比DAT水较低，可见出水毒性有所增加。另外，进水概率单位拟合直线明显低于DAT水以及出水概率单位拟合直线。由此可见，在毒性的判定中，出水阶段大于进水阶段，DAT阶段大于进水阶段，经过处理后，出水的毒性有所增加。
这是因为，容易进行生物降解的COD排除后，残余的难以进行生物降解的COD成为了DAT水以及出水的主要物质。虽然COD的浓度符合标准，然而对小麦发芽的抑制效应却有所增加。猜测可能难生物降解COD中存在有毒或者对生物生长进行抑制的物质，从而导致有机物得不到降解。相关研究表明，难生物降解COD对植物胚胎的生长发育阶段中的酶活性有所影响，从而对种子的发芽以及根伸长造成影响。
2.2 DAT-IAT工艺在不同阶段对小麦根伸长的抑制
结合概率单位回归法进行回归分析，可以了解小麦的根伸长抑制率的概率单位与进水、DAT水以及出水中的COD浓度对数存在正相关关系，P<0.05。另并使用概率单位发回归分析，从而得出回归方程以及相应的半数抑制浓度IC50。其中进水、DAT水以及出水中的COD对小梅根伸长半数的抑制浓度有所不同。其中进水COD相比DAT水以及出水对小麦根伸长半数抑制浓度相差较大，进水的毒性较小。而DAT水以及出水的COD浓度对小麦根伸长的半数抑制浓度值差别不大，出水相比DAT水较低，可见出水毒性有所增加。3条拟合直线中，进水拟合直线的斜率最小，由此可见，进水COD浓度对小麦根伸长的抑制影响较小。而DAT水以及出水COD浓度则对小麦根伸长抑制率存在较大的影响。进水概率单位拟合直线的位置低于DAT水以及出水概率单位拟合直线，且DAT水概率单位拟合直线低于出水概率单位拟合直线。由此可见，在小麦根伸长的毒性大小评定上，出水大于DAT大于进水，处理之后的出水毒性有所增加。原因与小麦发芽抑制效应一致。
2.3 综合分析比较
经过上述分析可以看出，小麦的根伸长毒性比其小麦发芽毒性更具敏感性。小麦根伸长的抑制情况与各阶段的COD浓度相关性较好，这是因为种子发芽的养分摄取除了来源于生长基质，还需要从胚内进行养分供应，而种子的根生长在过程中受到生长基质的影响较大，因此生长基质的污染对小麦根伸长更具敏感性。
另外，进水对小麦根伸长的抑制程度相对小麦种子发芽抑制程度较低，而DAT水以及出水则相反，这主要是因为进水中存在大量易生物降解COD，从而为植物的生长提供了营养物质，而DAT水以及出水中则为难生物降解COD，从而使其毒性高于进水。
难生物降解COD是导致出水毒性增加的主要原因，而在工艺中增加厌氧池，则能够使难生物降解COD水解酸化，从而形成易被利用的有机物，使其毒性降低。
参考文献
[1]程静， 金洪钧， 沈毅， 等. 毒性鉴别评价方法对城镇污水处理厂去除水中有毒物质的分析实例[J]. 环境化学， 2001， 20（5）： 490-496.
[2]王丽莎， 张彤， 胡洪营. 污水氯、二氧化氯消毒处理中水质及毒性变化的比较[J]. 环境科学， 2005， 26（6）： 75-78.
[3]黄满红， 李咏梅， 顾国维. A2O工艺削减城市污水毒性的能力评估[J]. 中国给水排水， 2006， 22（1）： 32-40.
[4]赵俊明， 李咏梅， 周琪. 模拟城市污水在厌氧、缺氧以及好氧反应器中的毒性削减研究[J]. 环境科学， 2006， 27（11）：2314-2317.
关键词：DAT-IAT工艺 城市污水 生态风险 评估
在我国，对于污水的处理一般采用活性污泥工艺，对COD、BOD5、NH4+-N、SS以及总磷等指标进行控制，使其达标。然而，随着城市污水处理研究的不断进行，城市污水处理厂的出水水质开始有了更高的要求，单纯的污染物减量已经无法满足人们的生活需求，水质的无害化开始得到了进一步的发展。在我国，城市污水主要包括了生活污水以及工业废水两个部分，其中存在着很多不易被降解或者去除的有毒物质，虽然污水在经过处理后，相关指标均能够达到标准，然而水质依然没能保证无害化。由此可见，需要对城市污水处理进行生态风险的评估，从而在生态风险得到降低的情况下，改进污水的处理方法。
一、DAT-IAT工艺处理的概念
DAT-IAT工艺是指连续进水以及连续间歇曝气工艺，是在ICEAS、CASS、CAST以及IDEA的基础上完善而成的一套工艺。DAT-IAT工艺主要采用连续曝气池以及间歇曝气池进行串联，间歇曝气池在相关的工序，例如反应、沉淀以及出水过程中，具有较高的稳定度以及容积利用率，受负荷变化影响程度较低，同时处理构筑物较少，基建的投资也较低，其发展前景十分之大。然而在目前，DAT-IAT工艺处理还只是停滞在对常规指标的达标处理上，生态风险的评估和调控则缺乏有效发展。
二、材料与方法
1.供试材料
此次研究的水样主要来自于某污水处理厂，采样位置主要为工艺进水口、DAT池以及出水口，供试作物春小麦品系O2K-53-12。
2.指标测定
污水处理厂的DAT-IAT工艺的运行周期为3小时，DAT池连续曝气，IAT池的曝气、沉淀以及排水各位1小时。该污水处理厂的达标排放指标主要包括了COD、BOD5、NH4+-N以及SS，该厂对于BOD5的去除率达到了96%以上，因此在此次实验中对于BOD5不再及你想测定。使用重铬酸钾发对COD进行测定，采用纳氏试剂光度法对NH4+-N进行检测，使用重量法对SS进行检测。处于该工艺对水体富营养化的营养物质的去除，在此次实验中还对磷以及NO3--N进行检测，采用钼锑抗分光光度法对PO43-P进行检测，通过麝香草酚光光度法对NO3--N进行测定。
3.小麦种子发芽以及根伸长抑制试验
使用蒸馏水对进水、DAT水以及出水进行稀释，将其调节为原水浓度的20%、30%、45%、68%以及100%。采用9厘米的培养皿，将两层滤纸铺置于内部，将5毫升相同浓度的水样倒入，使用浓度为2%的H2O2对小麦种子进消毒处理，时间为15分钟，小麦种子需要控制大小均匀，并使用自来水以及蒸馏水分别进行冲洗，次数为3次。每个培养皿的种子数量控制在15粒，并将其均匀防止在滤纸上，放置后加盖，并将其放置生化培养箱中进行培养，生化培养箱的温度控制在25摄氏度作用，无光。上述浓度分别进行3次，直至对照组的发芽率在65%以上且根长在20毫米。对发芽的种子数量以及根伸长情况进行记录和观察，并对种子的发芽率以及根伸长抑制率进行计算。
此次实验中，主要采用SPSS16.0软件对数据进行处理和统计，计量资料采用t检验，以P<0.05表示差异有统计学意义。
三、 结果以及分析
1.DAT-IAT工艺对常规指标的去除效果的评价
经过对常规水质指标测定，结果显示，无水肿的COD、NH4+-N以及SS均达到了排放标准，而进水中PO43--P含量较小，在经过工艺处理后，能够达到一级标准的A标准。进水中没有检测出NO3--N，而出水中则检测出浓度为每升23.28毫克，由此可见，氮在工艺处理中仅仅进行硝化反应，形态发生了变化，并没有出现反硝化过程。水体出现富营养化，其主要原因是因为水体中存在着大量的氮以及磷等，从而导致相关的藻类，例如蓝藻以及绿藻等大量生长，从而使水体的透明度以及溶解度下降，水体的质量受到影响，引发鱼类以及水体生物的死亡。经过了DAT-IAT工艺处理后，受纳水体中的氮总量没有发生变化，因此受纳水体的生态风险并没有有效得到降低。
生物脱氢主要是在硝化反应以及反硝化反应中进行的。亚硝酸菌在硝化过程中将NH4+-N进行氧化，生成NO2--N，硝酸菌则将生成的NO2--N进行氧化，生成NO3--N。其中亚硝酸菌以及硝酸菌作为硝化菌，能够将NH4+-N进行去除，从而使其达到排放标准。反硝化过程则是在缺氧的情况下，反硝化菌经NO3--N进行还原，生成N2、N2O或者NO。反硝化菌一般为异养并厌氧型均，反硝化菌在缺氧情况下，能够将NO3--N作为作为电子受体，从而利用有机物对电子供体进行厌氧呼吸，从而使NO3--N被还原。并使得有机物得到降解。而当分子态氧与NO3--N同时存在的时候，反硝化菌会首先进行有氧呼吸。另外氧气的存在会使得硝酸盐还原酶的形成受到抑制，从而使硝酸盐的还原受到影响，因此反硝化过程需要保证在缺氧情况下进行。然而对于DAT-IAT工艺而言，设置中缺乏缺氧构筑物，加之DAT池以及IAT池的曝气，导致容易进行生物降解的有机物被消耗，而残余的有机物都是不容易进行生物降解的，无法作为电子供体，从而导致反硝化过程受到阻碍，脱氢效果大大受到影响。由此可见，在DAT-IAT工艺处理过程中增设厌氧池，能够有效保障反硝化过程的进行，从而使受纳水体的NO3--N下降，减轻水体富营养化的生态风险。 2. DAT-IAT工艺对毒性指标的去除效果的评价
2.1 DAT-IAT工艺在不同阶段对小麦种子发芽的抑制
结合概率单位回归法，可以得出小麦的发芽抑制率的概率单位与进水、DAT水以及出水中的COD浓度对数存在正相关关系，P<0.05，并使用概率单位发回归分析，从而得出回归方程以及相应的半数抑制浓度IC50。其中，进水、DAT水以及出水中的COD浓度对小麦种子发芽的半数抑制浓度有所不同，其中进水COD相比DAT水以及出水对小麦种子发芽半数抑制浓度相差较大，进水的毒性较小。而DAT水以及出水的COD浓度对小麦种子发芽的半数抑制浓度值差别不大，出水相比DAT水较低，可见出水毒性有所增加。另外，进水概率单位拟合直线明显低于DAT水以及出水概率单位拟合直线。由此可见，在毒性的判定中，出水阶段大于进水阶段，DAT阶段大于进水阶段，经过处理后，出水的毒性有所增加。
这是因为，容易进行生物降解的COD排除后，残余的难以进行生物降解的COD成为了DAT水以及出水的主要物质。虽然COD的浓度符合标准，然而对小麦发芽的抑制效应却有所增加。猜测可能难生物降解COD中存在有毒或者对生物生长进行抑制的物质，从而导致有机物得不到降解。相关研究表明，难生物降解COD对植物胚胎的生长发育阶段中的酶活性有所影响，从而对种子的发芽以及根伸长造成影响。
2.2 DAT-IAT工艺在不同阶段对小麦根伸长的抑制
结合概率单位回归法进行回归分析，可以了解小麦的根伸长抑制率的概率单位与进水、DAT水以及出水中的COD浓度对数存在正相关关系，P<0.05。另并使用概率单位发回归分析，从而得出回归方程以及相应的半数抑制浓度IC50。其中进水、DAT水以及出水中的COD对小梅根伸长半数的抑制浓度有所不同。其中进水COD相比DAT水以及出水对小麦根伸长半数抑制浓度相差较大，进水的毒性较小。而DAT水以及出水的COD浓度对小麦根伸长的半数抑制浓度值差别不大，出水相比DAT水较低，可见出水毒性有所增加。3条拟合直线中，进水拟合直线的斜率最小，由此可见，进水COD浓度对小麦根伸长的抑制影响较小。而DAT水以及出水COD浓度则对小麦根伸长抑制率存在较大的影响。进水概率单位拟合直线的位置低于DAT水以及出水概率单位拟合直线，且DAT水概率单位拟合直线低于出水概率单位拟合直线。由此可见，在小麦根伸长的毒性大小评定上，出水大于DAT大于进水，处理之后的出水毒性有所增加。原因与小麦发芽抑制效应一致。
2.3 综合分析比较
经过上述分析可以看出，小麦的根伸长毒性比其小麦发芽毒性更具敏感性。小麦根伸长的抑制情况与各阶段的COD浓度相关性较好，这是因为种子发芽的养分摄取除了来源于生长基质，还需要从胚内进行养分供应，而种子的根生长在过程中受到生长基质的影响较大，因此生长基质的污染对小麦根伸长更具敏感性。
另外，进水对小麦根伸长的抑制程度相对小麦种子发芽抑制程度较低，而DAT水以及出水则相反，这主要是因为进水中存在大量易生物降解COD，从而为植物的生长提供了营养物质，而DAT水以及出水中则为难生物降解COD，从而使其毒性高于进水。
难生物降解COD是导致出水毒性增加的主要原因，而在工艺中增加厌氧池，则能够使难生物降解COD水解酸化，从而形成易被利用的有机物，使其毒性降低。
参考文献
[1]程静， 金洪钧， 沈毅， 等. 毒性鉴别评价方法对城镇污水处理厂去除水中有毒物质的分析实例[J]. 环境化学， 2001， 20（5）： 490-496.
[2]王丽莎， 张彤， 胡洪营. 污水氯、二氧化氯消毒处理中水质及毒性变化的比较[J]. 环境科学， 2005， 26（6）： 75-78.
[3]黄满红， 李咏梅， 顾国维. A2O工艺削减城市污水毒性的能力评估[J]. 中国给水排水， 2006， 22（1）： 32-40.
[4]赵俊明， 李咏梅， 周琪. 模拟城市污水在厌氧、缺氧以及好氧反应器中的毒性削减研究[J]. 环境科学， 2006， 27（11）：2314-2317.