摘要
随着社会的进步，人们可持续发展意识的提高，净水厂生产废水的回用及其安全性逐渐得到关注。本文通过对净水处理工艺及生产废水各单元出水水质常规物化指标、有机物指标、重金属指标、生物稳定性指标进行分析，探讨净水处理工艺及生产废水水质特点；通过生产性试验，探讨生产废水回流与否条件下的净水工艺水质变化规律，并基于实验室小试试验研究生产废水回流对净水工艺水质的影响成因；借助16S rRNA测序技术，对比与分析废水回流与无回流工艺条件下水中微生物多样性及群落结构变化，探析生产废水回流的水质微生物安全问题。主要研究成果如下： （1）试验期间原水浑浊度在2.37~6.84NTU变化，平均值为4.37NTU，属于低浊水范畴。净水工艺对浑浊度、颗粒数、HPC（异养菌菌落总数）、AOC（可生物同化有机碳）的去除率分别为82%、80%、71%、54.3%；对铜、锌、铝平均去除率分别为23.35%、27.79%、40.70%，对氨氮、UV254等去除效果不稳定。低浑浊度水由于颗粒物浓度较低，其相互间碰撞概率低，常规的混凝沉淀工艺对污染物去除效果较差。净水各工艺对浑浊度、颗粒物、氨氮、CODMn、DOC、HPC的去除贡献为过滤gt;沉淀。 （2）沉淀池排泥水浑浊度（8.9NTU）、色度（37度）、氨氮（0.89mg/L）、CODMn（6.23mg/L）、UV254（0.102cm-1）、DOC（4.67mg/L）均低于滤池反冲洗水的浑浊度（23.1NTU）、色度（71度）、氨氮（1.56mg/L）、CODMn（7.02mg/L）、UV254（0.115cm-1）、DOC（6.76mg/L），砂滤池反冲洗水各项水质指标较排泥水平均高66%，即沉淀池排泥水水质优于滤池反冲洗水。 （3）净水厂生产废水回用生产试验结果表明：生产废水回流时沉淀工艺出水浑浊度、颗粒数、色度、CODMn、UV254及DOC分别为4.1NTU、15318、6.25度、4.11mg/L、0.109cm-1、4.99mg/L，均低于无生产废水回流各项水质指标（浑浊度、颗粒数、色度、CODMn、UV254及DOC分别为4.4NTU、16336、6.7度、4.92mg/L、0.126cm-1、5.57mg/L），表明生产废水回流可达到强化混凝沉淀效果。生产废水回流后的各工艺出水HPC及AOC含量较高；但在砂滤过程中，水中细菌被大量截留于滤料中，使得砂滤池兼具生物滤池的作用，可有效降解水中有机污染物，且二氧化氯消毒所具有的较好灭菌效果，可保证水质生物安全。实验室小试试验研究结果表明：生产废水回流增加了絮凝核心数目，即改善了低浊水在混凝过程中的颗粒物尺寸小、浓度低、碰撞与聚集概率低等不利因素，强化混凝效果，将水中胶粒有效结合形成较大矾花，从而加速沉淀分离过程。正交试验结果表明，生产废水回流最佳运行工况为：排泥水回流比为3%，PAC投药量为16mg/L，反冲洗废水回流比为6%。在此运行条件下，平均可节约药量5mg/L，节药率约为30%。 （4）微生物多样性分析结果表明：生产废水回流增加了各工艺出水生物多样性。原水和排泥水、反冲洗水和滤料生物多样性相近，且后两者生物多样性大于前两者。随着水处理工艺的进行，水中微生物群落结构逐渐发生变化，原水中所含微生物种类的比例逐渐减小，各构筑物中均有新的菌种增加，其来源为内部长期存在或新菌种滋生，滤池中新增菌种所占比例最大（约40%）。 微生物群落结构分析结果表明：在净水工艺中，优势细菌门类为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、蓝藻菌门，优势菌纲为γ-变形菌纲、放线菌、拟杆菌纲。生产废水回流时滤料中微生物群落结构与原水差别较大，与回流废水最为接近，而后依次是反冲洗水和排泥水，表明生产废水回流可影响滤池中微生物群落结构，进而间接影响水处理工艺对部分有机物的去除效果及管网水质生物稳定性。 （5）16S rRNA功能预测结果表明：生产废水回流时，滤后水微生物代谢水平、组织系统、环境适应性等功能较为丰富。此外，在滤料中微生物的细胞活动较为丰富，与其有较好的附着载体有关。排泥水相比于反冲洗水、回流废水等其他水样，在细胞自身活性、环境适应性、能量代谢、致病性等方面功能均处于较低水平。在不同样品介水疾病预测中，传染性疾病及神经退行性疾病相对于其他类型疾病代谢通路丰度较高。生产废水回流时沉淀工艺出水传染性疾病、神经退行性疾病风险略低于无生产废水回流，而滤池出水传染性疾病、神经退行性疾病风险略高于无生产废水回流。滤池滤料16S rRNA基因功能预测结果表明生产废水回流时滤料传染性疾病风险低于无生产废水回流，滤池出水及滤料中微生物氨基酸、碳水化合物代谢能力略高于无生产废水回流时，表明废水回流融入净水工艺中的部分微生物，且大量微生物附着在滤池滤料中，使其兼具生物滤池的作用，可分解消耗掉水中部分有机物，从而使AOC等指标降低。因此，生产废水回流增强了各工艺水中微生物的代谢能力，促进了微生物消耗水中有机物，且并未增加各工艺出水致病性的风险。因此，本研究中净水厂废水回用安全可行。
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