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摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国不仅面临由传统污染物引起的水环境富营养化和耗氧有机污染，而且还面临有毒污染物的严峻挑战。由于这些有毒物质的存在，使得生态安全和用水安全受到严重的威胁，因此，建立一套完整的生态毒性评价方法、毒性物质鉴别及消减办法，正受到各国的高度重视。
关键词：乙烯工业废水;生物毒性测试;毒性鉴别;毒性减排
引言：本文借鉴美国环保署制定的毒性物质鉴别评价技术(TIE，直接从企业生产的原材料及工艺出发，结合废水的主要水质指标制定了一套毒性鉴别操作流程。按照该毒性鉴别操作流程对某石化厂乙烯工业废水进行毒性鉴别试验发现，废水中的苯和硫化物对测试生物大型蚤具有明显的致死性，其中苯是废水中的主要致毒物质。所取废水对测试生物大型蚤的24h-LCS。均值为53.68，其中主要致毒物质苯的含量大约为30mg/L。
1生态毒性检测技术
生态毒性检(ecotoxicityassay)，亦称为生物检测(bioassay)，可分为实验室生物检测和野外(现场)生物检测。其检测方法主要包括急性毒性实验、慢性毒性实验及生物遗传毒性实验(致畸、致癌、致突变)等。其中急性毒性实验可以探明环境污染物与有机体短时间接触后所引起的损害作用，找出有毒物质的作用途径、剂量与效应的关系，并对环境污染提供预警，因而已成为应用最为广泛的毒性测试方法。生物的慢性毒性实验可以指示毒物对生物正常生长、发育和繁殖能力的影响。遗传毒性实验，主要研究环境化学物质和物理辐射等环境外源物质诱发生物体遗传物质(DNA或RNA)的变异作用及其在子代中的有害遗传变化效应，一般主要包括环境物质对生物体健康的致突变作用、致畸作用及致癌作用。水环境的生物检测即水生生物的毒性试验(toxicitytesting,TT)。自20世纪50年代美国学者首次进行工业废水对鱼的毒性试验以来，这类检测方法的发展和应用已有半个世纪。由于其检测结果能反映污染负荷和生物学反应之间的定量关系，生态毒性检测在发达国家已成为制定有关环境法规和环境管理的重要支撑技术，广泛应用于水质标准、排放标准的制定、工业废水/污水排放的监控和风险管理、化学品的风险评价和管理、工程项目选址计划中的环境影响预测等[fa}iol0UralMS和SaglamN.A等研究发现目前杀虫剂中广泛用到的澳氰菊酷对Oncorhynchusmykiss(虹蹲鱼)的24h-LCSO,48h-LCso和96h-LCSo值分别为3.19ug/L,1.66ug/L,0.70ug/L。范亚维，周启星等以斑马鱼(Brachydaniorerio)为试验生物研究了甲苯、乙苯和二甲苯对水生生态的毒性效应，研究表明，水体中甲苯、乙苯和二甲苯对斑马鱼96h半致死浓度LC50分别为77.5.31.0和34.8mg/L，根据化学物质对鱼类毒性分级标准，这3种物质均属中等毒性物质。这些研究都为制定相关的环境标准提供了可靠的依据。
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2石化乙烯工业废水毒性鉴别技术的研究
2.1生产原材料及工艺
乙烯是以轻柴油、石脑油、天然气、炼厂气及油田气等为原料，通过高温裂解与深冷分离而制取。在2006年世界乙烯原料的构成中，石脑油和混合原料约占57、乙烷占26、丙烷和瓦斯油各占7、丁烷约占2，石脑油仍是生产乙烯的主要原料。据了解国内已建和在建的乙烯装置基本上都是以石脑油为原料乙烯生产是原料在不断加热的高温裂解炉内进行，裂解温度大于8000C，压力为0.2MPa。为了抑制二次反应，提高烯烃收率，用急冷方式中止反应，并采用一定比例的水蒸气来烯释烃的分压和减轻裂解过程的结焦。裂解产生的裂解气为多组分混合气，经分离后可获得高纯度的产品。分离前，先将裂解气经多段压缩至3.04.0MPa，再经碱洗除硫化氢、二氧化碳等酸性气体，分子筛干燥脱除水分，加氢脱炔，然后在一30165℃超低温下冷却冷凝，再送入精馏塔精馏，最后得到乙烯、丙烯及丁二烯等产品。
2.2各工艺流程对毒性物质的减排评估
(1)隔油单元隔油池的作用是利用自然上浮法分离、去除含油废水中可浮性油类物质的构筑物。隔油池能去除污水中处于漂浮和粗分散状态的密度小于1.0的石油类物质，而对处于乳化、溶解及分散状态的油类几乎不起作用。测试结果表明经过隔油处理后废水中的关键毒物苯的去除率达到62.13%，说明废水中大部分苯能经隔油处理同上层油污一起被排走，苯的大量去除废水的毒性也大大减弱，其对大型蚤的致死率从100%致死(进水的LCso值为53.68)下降到36.67。(2)均质池对于工业废水，其水质水量随时都有较大的波动，水量和水质的变化将严重影响水处理设施的正常工作，特别是对于有毒有害废水来说，如果不能正常处理使废水达标排放，将对生态环境和用水安全造成严重的危害。所以设置均质池使某段高浓度废水与其他时段废水充分均匀混合，以减轻水质水量变幅对后续处理设施的压力。同时均质池还能对进入其中的污染物有一定的去除能力。废水取回后经测定分析表明，废水经均质处理后废水中苯和硫化物含量分别下降到14.20,1.56mg/L。相对于进水，经均质调节后废水中这两种物质的含量分别下降80.24%、39.77%。致毒物质含量的减少，废水毒性也有降低，经试验测定其对大型蚤的致死率从前一处理工艺的36.7%下降到10%。说明通过均质调节能够降低废水的毒性。(3)浮选处理单元浮选处理是含油废水中行之有效的处理工艺，它是利用高度分散的微气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面实现固液或液液分离的过程。为了提高处理效果，常常在废水中加入气浮剂或聚凝剂，使亲水物质变为疏水物质，使细小的油珠及其他微细颗粒聚凝成较大的絮凝体颗粒，然后形成气泡一絮凝颗粒结合体而加速上浮。(4)生化处理单元经生化处理后废水废水的水质得到很大改善，废水中存在的毒性物质的去除率都在99%以上，且经过处理后水样达到了广东省一级排放标准(第二时段)。但是需要指出的是该污水处理厂生物处理工艺仅包括好氧生物处理段，废水中的氨氮虽然通过处理达到了一级排放标准，但是其中的大部分还是以硝酸盐氮的形式存在，并没有真正实现脱氮，含较高浓度硝酸盐氮的废水排入天然水体同样能造成水体富营养化，从而对整个生态系统产生危害。
结语：
按照提出的毒性鉴别操作流程，通过毒性鉴别试验发现，石化厂乙烯区工业废水中的主要致毒物质为苯和硫化物。通过调节废水的pH=6及氮气吹脱处理使废水中的苯和硫化物大量溢出，在这种基质条件下，采取回加苯和硫化物的办法对毒性物质进行确证得知苯对废水毒性的贡献率为81.18%，硫化物的贡献率为6.99，两个物质在废水中的联合毒性是加成的;通过向原废水中投加一定量的苯进行毒性物质的确证得知，废水的毒性也呈相应比例的增加;很好的证明了苯是废水中的关键致毒物质。在废水的半数致死浓度时废水中苯和硫化物的含量大概在30mg/L和1.3mg/L左右。
参考文献：
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论文作者:张桂宝
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/9
标签：毒性论文; 废水论文; 物质论文; 水中论文; 生物论文; 硫化物论文; 工业废水论文; 《防护工程》2019年第2期论文;