污水生物处理中抗生素的去除机制及影响因素

环境中的抗生素污染日益严重,其诱导产生的抗生素抗性成为人类健康的重大威胁.通过对世界多地污水处理厂进、出水中抗生素浓度水平的文献调研汇总,发现当前的污水处理工艺不能实现抗生素的有效去除.吸附和生物降解是污水中抗生素的主要去除途径,因此本文深入地分析了吸附的作用机制和不同种类抗生素吸附程度的差异;从生物降解性能、降解菌和降解产物等方面分析抗生素在污水生物处理过程中的生物降解作用;分析讨论了水力停留时间、污泥停留时间、温度和工艺选型(传统活性污泥法、膜生物反应器和生物脱氮工艺)等污水生物处理工艺的运行条件对吸附和生物降解途径的影响,进而解析对抗生素去除效果的影响.菌群组成、生长基质供应情况和微污染物共存情况等因素对污水生物处理中抗生素迁移转化的影响需要更深入地研究.     

日试验证实蘑菇酶可降解环境激素

日本新潟大学工程系的研究小组经试验证实,用蘑菇酶可以降解被怀疑有扰乱内分泌作用的环境激素烷基酚类。试验用的是烷基酚类的壬基苯酚、辛己苯酚、双酚A,以3mol/g的浓度吸附烷基酚类,添加用野菇、平菇、红菇等的     

复合菌群生物强化削减NPEO内分泌干扰毒性的试验研究

印染废水中的壬基酚聚氧乙烯醚(nonylphnol polyethylene ether, NPEO)在生化处理过程中会产生雌激素活性更强的壬基酚(NP)等中间产物,导致处理后印染废水内分泌干扰毒性升高.为探索以NPEO和NP为降解靶点进行菌群生物强化脱毒的可行性,分别以NPEO和NP驯化富集印染活性污泥,并将得到的降解菌群以单独和组合投加方式进行生物强化试验,考察强化控毒效果.结果表明：(1)NPEO降解菌群(NPEB)和NP降解菌群(NPB)中的优势菌均为Proteobacteria,二者对10 mg/L NPEO和NP的48 h去除率均高于98%.(2)单独或组合投加5 mg/L的NPEB和NPB至混合液悬浮固体浓度(MLSS)为500 mg/L的活性污泥体系,均能显著提升活性污泥对不同浓度(10和1 mg/L) NPEO的降解性能,大幅缩短NPEO降解过程中雌激素活性的变化周期,并使体系的雌激素活性维持在较低水平.(3)当降解体系中加入1 000 mg/L葡萄糖作为额外碳源时,NPB的强化性能被完全抑制,而NPEB在降解性能受抑的情况下仍能增强活性污泥的NPEO降解速率并缩短控...     

吸附-共代谢再生污泥法降解五氯苯酚的研究

根据五氯苯酚(PCP)在活性污泥中吸附和共代谢降解的规律设计出吸附-共代谢再生活性污泥法去除污水中五氯苯酚的新工艺。小试发现:新工艺对污水中的PCP具有较好的去除效果,采用该工艺处理含2mg/LPCP的生活污水,如果在再生段添加50mg/L的谷氨酸作共代谢诱导基质,在稳定运行期间出水PCP的浓度可以达到低于0.2mg/L的水平。     

污水处理流程中几种典型酚类化合物的分布

研究了辛基酚、壬基酚和双酚A等典型酚类雌激素在污水处理流程中的分布.采集于天津某污水处理厂的7个污水样品中的辛基酚、壬基酚和双酚A用二氯甲烷液液萃取,经三氟乙酸酐衍生后进行GC MS SIM定量检测.结果表明,污水样品中辛基酚、壬基酚和双酚A的浓度分别在44 3～110 7,260 5～1657 5和28 6～506 0ng·L-1之间.在污水处理流程中,污染物主要产生于厌氧消化处理过程中,以壬基酚为主要产物.     

低浓度辛基酚的好氧生物降解特性和群落多样性

利用摇瓶序批式试验研究了好氧菌群对低浓度辛基酚的生物降解特性和群落特征.结果表明,在辛基酚初始浓度水平为200、100、50μg·L-1的条件下,一级反应动力学常数分别为0.131、0.219和0.431d-1,辛基酚浓度升高显示出一定的代谢抑制作用.在pH值为5～9的范围内,弱碱性条件(pH=8)最有利于辛基酚的生物降解.甲醇、葡萄糖、苯酚、酵母浸出物等有机添加物普遍可以改善辛基酚的生物代谢,其中,苯酚和酵母浸出物的促进效果最明显,在200μg·L-1的初始浓度下,辛基酚降解半衰期从5.3d分别降至3.2d和2.3d.与较高浓度烷基酚类污染物试验结果不同,实验过程中发现的主要优势菌以γ-proteobacteria、β-proteobacteria和Firmicutes为主.     

间氟苯酚的好氧生物降解性及降解途径研究

利用活性污泥法考察了间氟苯酚的好氧生物降解性.结果表明,100 mg/L间氟苯酚经16 h降解,溶液中基本检测不到间氟苯酚,有机氟原子几乎全部降解为无机氟离子.间氟苯酚可以用作微生物生长的唯一碳源和能源,活性污泥中的微生物可以有效地降解间氟苯酚.利用高效液相色谱和色质联机技术研究了间氟苯酚的好氧生物降解途径,研究表明间氟苯酚首先羟基化生成中间产物氟邻苯二酚,羟基化中间产物通过邻位途经裂解开环,然后环化脱氟.     

ECOSUNIDE工艺中活性污泥生物代谢活性的测定研究

利用差压仪测定原理,设计了在差压瓶中密闭投加基质的试验方法,测定了ECOSUNIDE工艺和其它4个不同工艺的污水处理厂曝气池混合液中活性污泥的生物代谢能力,通过内源呼吸速率和投加基质后的外源呼吸速率来表达生物代谢能力,采用各自的比呼吸速率用来比较单位污泥浓度的生物代谢活性能力。研究结果表明,具有高效脱氮除磷能力的ECOSUNIDE工艺中活性污泥在1～2 d时段内的比内源呼吸速率为43 mg O2(/gVSS.d),投加醋酸钠和氨氮后比外源呼吸分别为450和283 mg O2(/gVSS.d),均高于其它不同工艺的普通进水方式污水处理厂混合液相应的呼吸速率。该工艺在提高活性污泥中异养菌和自养菌代谢能力,缩短污染物去除时间上有较明显的优势。     

烷基多苷(APG)生物降解性的研究

对5种不同碳链的APG初级生物降解性进行了研究.结果表明,碳链较短的APG能被完全降解,碳链为14～15的支链APG不能被完全降解;结构对APG可降解性的影响:疏水基的结构对其降解性有较大影响,直链醇APG的可降解性优于支链醇对APG的可降解性,碳链较短的降解性优于碳链长的,链支化度影响支链醇APG的降解性;研究还发现,C8～10直链APG,C12～14直链APG,C12～13支链APG和C14～15支链APG的降解曲线在某一区间出现降解度随时间下降的特殊现象.最后提出了APG可能的降解途径.      

多食鞘氨醇杆菌共代谢降解五氯酚

研究了一株从活性污泥中分离得到的多食鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriummultivorum)对五氯酚(PCP)的共代谢降解.比较了细菌分别以苯酚和葡萄糖为生长底物时对PCP的降解效果.结果表明,苯酚对细菌的生长有一定的抑制作用;葡萄糖支持细菌共代谢降解PCP,葡萄糖和非生长底物PCP之间不存在底物竞争抑制现象.蛋白质电泳结果表明,葡萄糖为生长底物时,PCP的降解酶是由PCP自身所诱导;GC-MS分析PCP共代谢降解中间产物时检测到苯酚的存在,说明在好氧降解情况下,PCP的共代谢降解可能也存在渐次脱氯生成苯酚并最终被矿化的过程.     

NPnEO在中国北方四城市污水处理厂的污染研究

测定了中国北方4个城市污水处理厂进、出水中壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO,n为聚合度)及其代谢产物的浓度及分布,同时测定了其中2个污水处理厂污泥中上述物质的浓度和分布,初步探讨了NPnEO在城市污水处理过程中的迁移转化行为.结果表明:在4个城市污水处理厂的进、出水及其中2个厂的污泥中均检测到了浓度不等的NPnEO及其代谢产物;NPnEO在各城市污水处理厂都得到了一定程度的降解去除,去除率为23.38%～77.11%,平均为52.86%;NPnEO大分子组分降解成了小分子组分,但并未完全矿化;出水中以壬基酚(NP)、壬基酚一乙氧基醚(NP1EO)和壬基酚二乙氧基醚(NP2EO)小分子组分的浓度高.这些小分子产物都具有比母体化合物更高的毒性,并具有环境内分泌干扰性质,因此污水处理过程不但没有降低反而增加了生态风险,是环境中小分子NPnEO的主要来源;污泥对NPnEO,特别是小分子代谢产物有良好的吸附性能,其在污泥中的浓度水平较高,合理处置污泥避免二次污染值得进一步研究探讨.      

某些芳香化合物生物降解性研究

研究了５类３２种芳香化合物生物降解性，选用城市污水场污泥富集的混合菌种做菌源，在好氧生物解实验条件下，苯甲酸类、苯酚类和甲苯是较容易降解的；苯和苯的同系物是可生物降解的；苯磺酸类和含氮芳氮芳香化合物均是难降解的。     

焦化废水中有机物在A1-A2-O系统各段的降解与转化

在厌氧酸化－缺氧－好氧（A1－A2－O）生物膜系统小试装置中处理焦化废水，以探讨有机物在各阶段的降解与转化情况。通过UV吸收光谱及GC／MS分析发现，上海焦化厂废水中的有机组分主要为：甲酚、苯酚、二甲酚等酚类化合物，及以喹啉、吲哚为代表的含氮杂环化合物，约占有机物总量的90％。经A1－A2－O生物膜系统处理后，大部分有毒有害难降解有机物得到了降解和转化。厌氧段中原有物质浓度的增加和新物质的生成，是厌氧酸化使部分有机物降解产生中间产物而造成；缺氧段使大部分有机物被完全降解或转化，还产生一些新的简单有机物，如卤代烃、酯类、醛类等；经好氧段反应后，有机物进一步降解和转化，部分被完全去除，在降解转化过程中又产生了一些中间产物和衍生物，如苯酚、羟基喹啉等。     

焦化废水中有机物在A1-A2-O生物膜系统中的降解机理研究

对焦化废水中有机物在A1 A2 O生物膜系统各段的降解进行了研究 .结果表明 ,废水中主要有机组份为苯酚类和含氮杂环类化合物 ,它们所占比例分别为 5 0 %和 4 0 % .经过厌氧酸化处理后 ,苯酚类中简单酚得到了较大程度的降解 ,随着苯酚甲基取代基数目的增加 ,降解率逐渐降低 ,对三甲酚则没有降解 ;简单的含氮杂环化合物如喹啉、异喹啉、吲哚、吡啶在厌氧过程中也得到了较大的降解 ,而有取代基的含氮杂环化合物则有所增加 ;喹啉和甲基喹啉的降解可生成羟基喹啉和甲基 2(1H)喹啉酮中间产物 .经过厌氧酸化段处理后 ,废水的BOD5 COD有较大提高 .厌氧出水的大部分有机物可在缺氧段得到降解 .最终出水中有机物基本上为大分子难降解物质 .     

Pollution of NPEOs in four municipal sewage treatment plants in the north of China

The concentration and distribution of nonylphenol polyethoxylates (NPEOs represents the mixture, and NPnEO represents the monomer) and its metabolites in the influent and effluent of four municipal sewage treatment plants (STPs) in the north of China were measured. Moreover, the concentration and distribution of the above chemicals in the sludge of two STPs were also determined, and the transfer and fate of NPEOs in the sewage treatment process were discussed primarily by analyzing the distribution of the products in the effluent and the sludge. The results showed that NPEOs and its metabolites existed in all the samples of the influent, effluent, and sludge. NPEOs were degraded in the sewage treatment process with the removal efficiency in the range of 23.38%–77.11%, or an average of 52.86%. However, the large analogs of NPnEO were only degraded to small ones, whose degradation rate was rather slow, and consequently the degradation was not complete. Hence, the concentrations of some small metabolites, such as nonylphenol (NP), nonylphenol monoethoxylate (NP1EO), and nonylphenol diethoxylate (NP2EO) were elevated in the effluent. These small metabolites are more toxic than the large NPnEO analogs, and some of them were reported to exhibit environmental endocrine disrupting activity. From this point of view, the process of sewage treatment does not reduce but elevate the risk of NPEOs, which becomes the main source of these small NPnEO in the environment. The sludge exhibited good adsorption ability for NPEOs, especially for the small analogs, which led to the high level of NPEOs in the sludge. Hence, reasonable disposal of the surplus sludge to avoid re-pollution is very important. Translated from Research of Environmental Sciences, 2006, 19(3): 61–66 [译自: 环境科学研究]     

直链烷基苯磺酸钠(LAS)的可生物处理性及其对大型溞毒性的试验研究

合成洗涤剂是现代化学工业发展的重要产物之一,它广泛应用于家庭和工业部门,近年来我国合成洗涤剂工业迅猛发展,1986年总产量已达115万吨,居世界第二位。我国目前生产的洗涤剂中LAS占有较大比重。从世界发展趋势看,在今后相当的一段时期内,LAS仍是使用和发展的重点。因此,必须对LAS给水环境带来的污染及其潜在危害要有高度的重视,并采取相应的有效措施,以控制     

污泥苯酚的释放特征及其风险评价与控制

在测定不同类型污泥中苯酚含量的基础上,通过模拟试验,研究自然状态和不同干化温度下污泥苯酚的释放特征及其影响因素,同时对污泥释放苯酚进行致癌风险评价,并提出收集与控制措施.结果表明,被测污泥中苯酚的含量范围在0.17～3.22μg/g之间,污泥中苯酚含量呈现出随暴露在空气下时间的增加而降低的趋势;污泥在低温干化时,苯酚释放量较低,主要来源于污泥中原有的苯酚,当污泥在较高温度下干化时,释放的苯酚主要来源于污泥的热解作用;杭州市政污泥在350℃干化时的苯酚释放量,对男、女性暴露人员均存在较高的致癌风险.降低污泥干化温度,控制苯酚的释放与扩散,并通过综合处理措施,可以有效地防治污泥干化过程苯酚污染对人体健康造成的威胁.     

珠三角城市污泥中壬基酚及重金属特征分析

对珠三角地区典型城市的13家污水处理厂剩余污泥中壬基酚(Nonylphenol,NP)、部分重金属及养分含量进行了检测和分析.结果表明,珠三角地区典型城市13家污水处理厂污泥中NP范围在0.45~65.17 mg·kg~(-1)(以干重计,下同)之间,平均值为10.87 mg·kg~(-1),工业废水是影响污水处理厂污泥中NP含量的一个重要因素,该地区污泥中NP含量相比于世界其他地区较低,但其中有2家污水处理厂污泥中NP含量超过或接近2000年欧盟污泥指令文件对污泥中NP、NP1EO、NP2EO(NPE)总量限制值(50 mg·kg~(-1)).13家污水处理厂污泥样中Cu、Pb、Cd及Zn含量的几何平均值分别为435.43、78.88、2.72、1088.01 mg·kg~(-1),与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中施用土壤(p H6.5)限值进行比较,仍有部分污水处理厂污泥中Cu、Cd、Zn含量超标.13家污水处理厂污泥样中有机质、总氮、总磷及总钾的算术平均值分别为294.40、12.92、39.63、9.12 g·kg~(-1),与过去的研究相比,污泥中有机质与养分含量总体呈上升趋势.相关性分析的结果表明,13家污水处理厂污泥样中NP含量与污泥中总Cu的含量具有显著的正相关关系.     

固相萃取-气相色谱-质谱-选择离子法检测污水中壬基酚

壬基酚是城市污水和再生水中的1种痕量污染物,具有内分泌干扰作用.由于壬基分支程度的不同,有多种同分异构体存在,基体背景复杂,定量检测困难.采用固相萃取-气相色谱-质谱和选择性离子定量分析方法,对70多个污水和再生水样品中壬基酚同分异构体总量进行了定量检测.结果表明,亲水-亲脂平衡固相萃取柱对壬基酚有良好选择吸附能力,不同水样的浓缩倍数在50～200倍之间.在壬基酚各异构体质谱图中,107、121、135、149、163这5种离子的丰度较高,特异性较强,其响应值总和(∑SIM)占总离子流(TIC)的54.4%～73%,以∑SIM(107、121、135、149、163)色谱图的积分面积作为定量检测的依据,既准确地反映各种异构体的组成,又排除了背景离子的干扰,确保了方法的选择性、准确度和精密度.     

焦化废水中酚降解菌及其降解基因的研究

酚类化合物是焦化废水的主要污染物,微生物降解在废水处理中起着主要作用.为获得焦化废水活性污泥中主要降解菌,本研究通过富集与平板涂布对某焦化公司的2个活性污泥中的降解菌进行了分离鉴定.通过BOX-PCR和16S rDNA序列分析去除重复菌株后,共获得分属于20个属的28个种的28株细菌,它们主要为变形菌纲β和γ亚群,其中4株菌可能是潜在的新种.间甲酚富集后筛选得到2株高效降解菌株Pseudomonas monteilii GCS-AE-J-1 和Pseudomonas plecoglossicida GCS-AN-J-3;前者在48 h内对791 mg/L间甲酚的降解率达到94.6%,而后者对763mg/L间甲酚的降解率也达到了92.2%.通过PCR从菌株GCS-AE-14、 GCS-AE-J-1、GCS-AN-J-3和GCS-AN-3得到了苯酚羟化酶基因序列.本研究所获得的降解菌新颖多样,在工业焦化废水的处理中可能起着重要作用,有进一步研究开发的价值.