城市水系統(tǒng)中PPCPs分布及污水處理優(yōu)化研究.pdf

1、近年來，藥物和個(gè)人護(hù)理品(PPCPS)作為一種新型污染物日益受到人們的關(guān)注。PPCPs是含有藥物、化妝品、食品添加劑和其他個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品及其各自代謝產(chǎn)物的統(tǒng)稱，在地下水、地表水、飲用水、自來水、海洋、沉積物和土壤中都已被檢測(cè)到。大多數(shù) PPCPs以原始或被轉(zhuǎn)化形式排入到污水中隨污水進(jìn)入污水處理廠，雖然 PPCPs以極低濃度(ng/L~ug/L)進(jìn)入水環(huán)境，但仍會(huì)影響水質(zhì)并且潛在影響飲用水的安全供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境和人類健康。本文通過對(duì)國內(nèi)外常用

2、 PPCPs在水體、污水廠和飲用水廠進(jìn)行實(shí)測(cè)和分析，篩選典型 PPCPs，并研究和評(píng)價(jià)了不同典型PPCPs在飲用水廠中的含量、處理效果和面臨的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)結(jié)合活性污泥處理工藝，探討了低濃度下典型 PPCPs在活性污泥系統(tǒng)中的去除機(jī)理，探索優(yōu)化方向。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?、侪h(huán)境中PPCPs分析方法的建立
　　通過高效液相色譜與質(zhì)譜連用技術(shù)，建立了水環(huán)境中痕量PPCPs的富集和測(cè)試方法。利用HPLC-MS/MS高靈敏度和高選

3、擇性，為檢測(cè)環(huán)境中痕量PPCPs含量提供了一個(gè)可靠、準(zhǔn)確的檢測(cè)平臺(tái)。在優(yōu)化后的色譜和質(zhì)譜條件下，標(biāo)準(zhǔn)溶液的最低檢出限可達(dá)0.1ng/L。并采取固相萃取方法等前處理手段，使得無論是回收率還是檢出限，都能很好的滿足實(shí)際研究的需要。
　?、?PPCPs在城市水循環(huán)系統(tǒng)中的分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
　　對(duì)密蘇里州31個(gè)水源地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明在冬季共檢測(cè)出十一種藥物的存在，咖啡因的檢出率最高，另外磺胺甲惡唑、立痛定、對(duì)乙酰氨基酚、林肯霉素

4、、布洛芬、甲氧芐啶這六種藥品檢出率和含量水平較為接近，三氯生、可待因、碘普羅美、泰樂菌素有零星檢出，四種雌激素和降固醇酸均未檢出。在夏季，所有采樣點(diǎn)的樣品中共檢測(cè)出有八種藥物的存在，冬季有檢出的可待因、布洛芬、碘普羅米在夏季亦均未檢出。其中磺胺甲惡唑、立痛定、林肯霉素濃度范圍及檢出率水平與夏季區(qū)別不大。同時(shí)對(duì)2010年的2、4、5、6月對(duì)其進(jìn)行了監(jiān)測(cè)兩條河流在2010年的2、4、5、6月的單位流量濃度均無顯著性差異（p<0.05）。由此

5、可知雨季的來臨造成的水量增加并不是濃度降低的原因，所以濃度降低的主要原因可以歸結(jié)為溫度的上升造成的微生物活性的增加。
　　通過國內(nèi)外城市水循環(huán)系統(tǒng)中污水廠、自然水體和飲用水廠的典型PPCPs的分析，重點(diǎn)比較了中國重慶和美國密蘇里州的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并分別評(píng)價(jià)了不同典型PPCPs的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，從而篩選出六種具有較高飲用水污染風(fēng)險(xiǎn)的典型PPCPs物質(zhì)，分別為消炎鎮(zhèn)痛類藥物對(duì)乙酰氨基酚，興奮劑類藥物咖啡因，抗癲癇類藥物立痛定和三種抗生素甲氧芐啶

6、，林肯霉素和磺胺甲惡唑，為后續(xù)研究提供了目標(biāo)物質(zhì)。
　?、鄄煌勰帻g對(duì)活性污泥系統(tǒng)處理典型PPCPs的影響：
　　本試驗(yàn)共構(gòu)筑四個(gè)污泥齡（SRT）分別運(yùn)行在2d、8d、14d和20d的序批式活性污泥反應(yīng)器（SBR）。通過批次試驗(yàn)的研究可以知道對(duì)乙酰氨基酚，咖啡因由于能在城市污水廠內(nèi)得到妥善的處理，所以不用再進(jìn)行深入的研究。對(duì)于降固醇酸、林肯霉素、甲氧芐啶必須考慮其他的去除辦法，如臭氧、活性炭等。對(duì)于磺胺類藥物，作為目前僅次于

7、β-內(nèi)酰胺類抗生素的一類藥物，則是今后試驗(yàn)的研究重點(diǎn)?；前芳讗哼颉⒒前烽g二甲氧、磺胺甲基嘧啶以吸附作用作為主要去除機(jī)理，磺胺嘧啶則是以生物降解起主要作用。通過單因素方差分析我們可以知道磺胺類藥物的去除效果與污泥的污泥齡有著顯著的關(guān)系（p<0.01）。
　?、芑前芳讗哼蛉コ≡囋囼?yàn)：
　　磺胺甲惡唑的去除在48h內(nèi)主要分為三個(gè)階段：1）快速去除階段，前2h，吸附作用起主要作用；2）去除階段，2h-8h，吸附速率開始降低，最終達(dá)

8、到飽和；3）是勻速去除階段，主要是生物降解在起作用，所以濃度勻速下降?；前芳讗哼虻纳锝到膺^程是個(gè)一級(jí)反應(yīng)，可以算出磺胺甲惡唑降解一半分別需要167d，66d，71d，56d，所以單純的增加污水的水力停留時(shí)間可以提高處理效果；四個(gè)反應(yīng)器對(duì)磺胺甲惡唑的去除效果隨著SRT的增加而增加，試驗(yàn)結(jié)果顯示微量磺胺甲惡唑的存在下，增加污泥的馴化時(shí)間并不能有效的提高處理效果；污泥齡2d的反應(yīng)器中單位生物量去除量遠(yuǎn)高于另外三個(gè)，說明絲狀菌的存在有助于磺胺