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.     

天然与人工合成雌激素及其去除途径

文章介绍了环境雌激素的种类及其危害。主要讨论了天然雌激素(雌酮、17β-雌二醇)与人工合成雌激素(17α-乙炔基雌二醇)的物化性质与结构、危害及其在污水处理中的去除途径。结合近期国内外对环境雌激素的研究,指出污水处理中天然与人工合成雌激素主要通过吸附、生物降解和高级氧化去除。     

长江中下游某Unitank污水处理厂去除雌激素的效果分析

以长江中下游地区某实际运行的Unitank污水处理厂为研究对象,跟踪监测了其进、出水类固醇雌激素(SE)的浓度水平,考察了雌激素去除效果随时间的变化规律,并分析了不同处理工段对雌激素去除的贡献。结果表明:污水厂进水中雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的浓度分别为32.4～89.0,19.4～78.0和12.3～45.0 ng/L,且夏季浓度高于冬季;Unitank工艺对E1、E2、EE2的去除率分别为21.3%～77.0%,23.4%～73.5%和25.2%～68.1%。SE去除主要依靠好氧生物降解实现,物理沉降(沉砂或沉淀)对SE的去除贡献较小。温度是影响SE去除的重要因素之一,较高的温度有利于SE的去除。     

污水处理过程中典型PPCPs的污染特征及降解转化研究进展

药品和个人护理用品（PPCPs）是21世纪以来引起人们广泛关注的一类新污染物,由PPCPs造成的生态健康风险问题也逐渐受到政府管理部门的重视.PPCPs的日常使用导致其在污水处理厂进出水和污泥中频繁检出且浓度较高,但传统污水处理工艺难以将其有效去除, 通过微生物降解、光降解和臭氧氧化强化PPCPs去除的研究大多还处于实验室研究阶段,应用于实际污水处理时去除效果并不理想.因此,如何有效去除生活废水中的PPCPs是未来几年急需研究和解决的关键技术问题.通过综述典型PPCPs在污水处理厂的赋存状况、去除特性及其污泥吸附特性,探讨了污水处理过程中典型PPCPs在微生物、紫外光和臭氧作用下的降解转化行为,并基于当期研究不足,展望了污水中PPCPs去除及降解转化的研究方向:①实际生化处理对 PPCPs的去除特性调查研究;②生化处理过程中典型PPCPs微生物降解转化机制研究;③实际污水体系中紫外光/臭氧对典型PPCPs的降解转化机制研究;④微生物降解、光降解及臭氧氧化等去除污水中PPCPs的应用技术研究.研究结果可以为污水处理过程中典型PPCPs的污染治理提供参考.     

不同碳源在污水处理过程中的变化规律研究

通过对A2/O污水处理工艺长期的分析监测,探明了城市污水处理厂原水中有机物不同生物降解性及碳源赋存形态比例.原水中大部分有机物以颗粒态存在,占进水有机物的61%.原水中快速、慢速、难生物降解有机物比例分别为15.8%、54.2%和30%,快速生物降解有机物主要以溶解态存在,慢速生物降解有机物则主要以颗粒态存在.通过快速、慢速生物降解有机物的沿程监测分析,明确了两种碳源在污水处理过程中的变化规律,厌氧池与缺氧池内均存在微生物水解发酵引起的慢速生物降解有机物的转化作用,其中厌氧反应池的转化效率最高.分析计算了污水处理过程中不同碳源的转化,明确了快慢速有机物在各单元的转化和利用情况,结果指出,2 h内慢速生物降解有机物在厌氧池与好氧池转化率分别为33%和20%.从脂肪酸的种类及含量来说,厌氧池与缺氧池的脂肪酸的种类及含量均高于原水.     

AnSBR法处理生活污水中典型环境雌激素的研究

为评价和考察厌氧序批式反应器(AnSBR)对生活污水中9种典型环境雌激素的去除效果和机制,采用固相萃取(SPE)——LC/MS/MS分析方法,分析所选环境雌激素的浓度和污泥吸附量. 结果表明:大豆苷元,4-t-辛基酚(OP),4-n-壬基酚(NP)和染料木素的检出浓度高于其他5种环境雌激素;厌氧污泥对NP,OP,雌酮(E1),17α-乙炔基雌二醇(EE2)和17β-雌二醇(E2)的吸附作用明显;大豆苷元和染料木素的去除率在60%以上;大豆苷元、染料木素和雌三醇(E3)的主要去除机制为生物降解作用,EE2,OP和NP的去除是生物降解、污泥吸附的共同作用.      

甲苯在渗流区的生物通风去除模拟

建立了数学模型来描述生物通风过程中渗流区土壤中甲苯的运移和生物降解过程,模型考虑了对流通量、扩散通量、相间传质和生物降解项,模型中的生物降解参数由独立间歇实验用Levenberg Marquardt方法确定.在实验室中用土柱实验来模拟生物通风过程,结果显示,实验数据与模型比较吻合,经过50h后,约有98%的甲苯已被去除.利用土柱尾气中甲苯实验数据和质量衡算式计算可得:挥发去除的甲苯占初始加入甲苯的53 78%,生物降解去除的甲苯为42 92%,土壤中残余甲苯浓度为2 56mg·kg-1.     

NPEOs及其代谢产物在城市污水处理厂中的归趋分析

壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)是一种常见的表面活性剂,但其代谢产物壬基酚(NP)等具有内分泌干扰特性,因此引起了人们的广泛关注.以NPEOs及其代谢产物作为研究对象,综述了它们在城市污水处理厂中的浓度水平和迁移转化规律,并探讨了城市污水处理厂中影响NPEOs及其代谢产物去除效率的因素.结果表明,NPEOs及其代谢产物在污水处理厂的进水中普遍存在,其浓度水平与季节、地理位置、生活习惯等有关;在污水处理过程中,NPEOs及其代谢产物的去除效率与工艺及运行参数有关.NPEOs及其代谢产物的归趋包括生物降解、被污泥吸附和存留在出水中,内分泌干扰物质(如NP和NPECs等)在污水处理过程中被生成,并随出水和污泥进入环境,可为城市污水处理厂构建安全转化的控制技术系统提供科学依据.     

17β-雌二醇在水体中的分布水平及去除方法研究现状

17β-雌二醇(E2)是一种常见的天然雌激素,普遍存在于各类水体环境,在水环境分布水平已经达到干扰鱼类内分泌系统的水平,被认为是作用最强烈、最具潜在影响的环境内分泌干扰物之一。文章重点介绍了17β-雌二醇在水体环境中的分布水平及去除方法,指出由于传统的污水处理工艺和净水工艺无法将其完全去除,增加深度处理工序已经迫在眉睫。针对E2的特点,现有水处理工艺宜增加能够生成强氧化剂.OH的工序。     

污水处理厂中雄激素分布及行为的研究进展

人类及生物体内在自然代谢及药物使用过程中产生的甾醇类激素如果在污水处理厂中未能完全去除或是未加处理直接排放,则会污染受纳水体,并对其中的鱼类等生物造成影响,其中人体内产生的雄激素睾酮的浓度比雌激素雌二醇要高1~3个数量级.本文比较了当前各地污水处理厂中的雄激素分布,阐述了污水处理工艺对雄激素的去除效果;其中,格栅、初沉池等初级处理工艺基本不去除雄激素;厌氧-缺氧-好氧等二级处理工艺通过生物降解等作用可以有效去除80%~100%的雄激素;氯消毒、臭氧等三级处理工艺对雄激素的去除效率相差较大,在-66.7%~70%范围内波动;同时也对去除雄激素的新型材料研究及未来研究方向进行了展望.     

生物脱氮系统对重金属的耐受性研究

工业废水和生活污水合并集中处理是未来城市污水处理厂的趋向。根据工业废水中常见的Cu2+和Zn2+两种重金属离子,研究了生物脱氮系统对Cu2+和Zn2+的耐受性。试验发现ρ(Cu2+)>0.5 mg/L对生物脱氮系统中COD和TN的去除产生明显的破坏作用,ρ(Cu2+)>5 mg/L对NH 4+-N的去除影响较大,对硝化过程产生抑制作用。ρ(Zn2+)>30 mg/L时对生物脱氮系统的有机物、NH 4+-N和TN的去除产生明显的影响。通过逐渐提高Cu2+、Zn2+浓度对生物脱氮系统进行驯化,可显著提高微生物对重金属的适应性和耐受性,保证污水处理效率。     

进水CODCr负荷对MBR去除雌激素的影响

为了探究MBR进水COD_Cr负荷对雌激素去除的影响,设置了不同进水ρ(COD_Cr)下的3组MBR,检测其对E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)的去除效果,并通过污泥浓度、污泥粒径以及微生物数量分析,揭示MBR污泥特性对E1和EE2去除效果的影响. 结果表明,尽管进水ρ(COD_Cr)差异较大,但3组MBR均取得了较好的COD_Cr及NH₃-N去除效果. 出水ρ(SEs)(SEs为类固醇雌激素)随进水ρ(COD_Cr)的增加而降低,当初始ρ(SEs)均为50 μg/L时,进水ρ(COD_Cr)为93.00、295.27、504.40 mg/L的MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均分别为3.26、3.02、1.17 μg/L和4.76、4.46、2.64 μg/L. 随着初始ρ(SEs)的提高,出水中ρ(E1)、ρ(EE2)均有不同程度提高,当初始ρ(SEs)升至200 μg/L时,MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均值分别为5.61、5.64、3.82 μg/L和8.14、7.87、6.57 μg/L. 相同条件下,MBR对E1的去除效果显著优于EE2.相关性分析表明,E1、EE2去除负荷均与COD_Cr去除负荷显著负相关,与NH₃-N去除负荷显著正相关(P<0.05),MBR中E1、EE2的去除是由有机物共代谢和硝化共代谢共同作用的结果,硝化过程与雌激素降解过程呈相似的环境条件要求.      

某污水处理厂倒置A2/O工艺中制药类污染物的去除规律分析

针对西安市某污水处理厂的倒置A2/O工艺,通过对主要构筑物的布点检测,分析了污水中4种制药类污染物非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的浓度变化及其去除规律.结果表明,污水厂进水中非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的浓度分别为8.22、127.31、12.93和5.61μg·L-1,整个污水处理工艺中,非那西汀、吉非罗齐和胆固醇主要是被格栅、曝气沉砂池和初沉池去除,咖啡因则以生物降解为主.A2/O生物反应池中,吉非罗齐和胆固醇以厌氧生物降解为主,非那西汀和咖啡因则以好氧生物降解为主.脱水污泥中非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的含量分别为0.09、2.62、12.24和0.91μg·g-1,污泥对吉非罗齐的吸附效果最为显著.污水厂出水中制药类污染物的浓度为0.17～1.98μg·L-1,出水中咖啡因的浓度偏高因而需要做进一步的三级处理.     

土臭素和2-甲基异莰醇去除方法和路径研究进展

水中嗅味物质土臭素和2-甲基异莰醇为藻类代谢的次生代谢产物,在饮用水中存在时严重影响了人们用水的嗅觉感受,针对水中主要嗅味物质土臭素和2-甲基异莰醇,介绍了其产生过程、物理性质和化学结构,讨论了活性炭物理吸附、化学氧化、生物降解和组合去除工艺的去除效果,详细阐述了其工艺过程、影响因素和去除机理,同时针对当前水中嗅味物质...     

高效自流式家庭生活污水净化槽的研究

介绍一种高效自流式家庭生活污水处理净化槽,使用平推流二段厌氧和全混流好氧一体化技术,减少厌氧区的返混,提高抗冲击性能,同时还使用具有固液分离作用和生物膜吸附作用、生物降解作用的滤床技术,进一步提高过程的抗冲击能力和生物降解能力,使出水水质提高。净化槽各区之间液体依靠静压差形成自流,能耗低。实验表明,滤床填料挂膜后的启动十分便利,冲厕污水在各区中具有较好的去除效果,出水CODCr<60mg/L,去除率>86.9%;BOD5<20mg/L,去除率>97.4%;浊度去除率>97.7%。     

生物法处理含氮硫无机有机恶臭气体研究

生物滴滤塔处理含三甲胺(TMA)和二硫化碳(CS)2的双组分含氮硫无机有机混合恶臭气体的研究结果表明,生物法能有效去除含三甲胺和二硫化碳的混合恶臭气体,三甲胺(TMA)和二硫化碳(CS)2的去除效率分别可达99.8%、93.8%,生物脱臭装置对恶臭污染物的改变具有很强的适应性,对新恶臭污染物质的进入有较好的适应性,具有较好的抗冲击负荷性,运行稳定,能适应非连续性生产的要求。污染物之间没有明显的相互抑制作用,进气浓度的提高对三甲胺的生物降解效率影响微弱,对二硫化碳的生物降解效率影响较大。适宜空床停留时间为20.6 s,三甲胺去除几乎不受循环液pH变化的影响,二硫化碳的去除则在pH=7～8.3时较高。生物降解动力学研究表明,生物塔对三甲胺的最大去除能力优于二硫化碳,对二硫化碳的亲和力优于三甲胺。     

3种苯胺类化学品在好氧污水处理模拟系统中的降解特性

采用好氧生化污水处理模拟实验方法,研究了不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)下4-硝基苯胺、4-异丙基苯胺和2-氯-4-硝基苯胺的去除率.结果表明,HRT为6 h、12 h和24 h时,系统DOC去除率依次为70.2%、80.3%和88.3%,4-硝基苯胺去除率分别为48%、64.7%和75%,4-异丙基苯胺的去除率分别为66%、76%和91%,提高HRT可促进溶解性有机碳和苯胺类化学品的去除.2-氯-4-硝基苯胺在不同HRT条件下较难去除,去除率平均值低于20%.生物降解动力学实验结果表明,4-硝基苯胺、4-异丙基苯胺和2-氯-4-硝基苯胺在3 g·L~(-1)好氧活性污泥中的降解符合一级动力学方程,回归系数大于0.95,生物降解半衰期依次为6.01 h、16.16 h和123.75 h.异丙基对苯胺类化学品生物降解具有积极作用,而硝基和氯原子等基团抑制生物降解性.     

城市污水处理过程中溶解性有机物及荧光物质的变化规律

以锦州市W污水处理厂为研究对象,利用三维荧光光谱分析技术和荧光区域积分(FRI)方法考察了城市污水处理过程中溶解性有机物及荧光物质的去除状况.利用XAD树脂将DOM分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPIA)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,HPO-A和HPI是该污水处理厂进水中的主要DOM组分,并且DOM中的荧光物质主要为类芳香族蛋白质荧光物质和类富里酸荧光物质.在该污水处理厂内,生物降解作用是TPI-A和HPI的主要去除机制,HPO-N和TPI-N主要是由深度处理工艺(絮凝-沉淀-过滤)去除的,生物处理工艺和深度处理工艺对HPO-A的去除能力接近,而生物处理工艺和深度处理工艺对TPI-N的去除效果均较差.生物处理工艺对HPO-A、TPI-A和HPI中的荧光物质有较强的去除能力,而对HPO-N和TPI-N中荧光物质的去除效果较差.深度处理工艺能够有效去除HPO-A和HPO-N中的荧光物质,而对TPI-A、TPI-N和HPI中的荧光物质无明显去除作用.     

连续流光催化消毒器灭活E.coli及病毒的性能

紫外消毒是污水处理常用技术.紫外线仅能破坏微生物的遗传物质,阻断其繁殖,并不能彻底杀死微生物,一旦停止紫外光照射,微生物可在修复酶的作用下恢复活性.光催化过程能产生强氧化性·OH,破坏细胞壁和细胞膜,彻底杀死微生物.为考察光催化技术消毒效率、抑制复活性能及应用潜力,在市售紫外消毒器中安装了光催化组件,搭建了连续流动式光催化消毒器.以大肠杆菌(E.coli)和噬菌体为目标物评价其消毒能力.紫外剂量50 m J·cm-2条件下,初始浓度3.40×106CFU·m L-1的E.coli原水流经紫外消毒器后被去除4.12 log10的E.coli,而流经光催化消毒器后去除4.79 log10.同时光催化处理后E.coli的光复活率仅为紫外消毒后的17%.连续运行40 h的灭菌能力稳定.光催化设备对噬菌体F2和噬菌体MS2的去除率分别为6.37 log10和6.00 log10,表明该设备也具有病毒去除能力.     

4种典型抗生素在反硝化体系中的去除特性

污水处理厂是抗生素的重要汇集场所,反硝化是污水处理厂生物脱氮的关键环节.为了探究抗生素在反硝化污泥体系的去除特性,选取诺氟沙星(NOR)、土霉素(OTC)、磺胺甲■唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP),对比研究了其在不同碳源条件下的变化规律,评估了吸附和生物降解等途径对抗生素去除的贡献.结果表明,反硝化脱氮体系对NOR、 OTC和TMP具有一定的去除作用,且NOR和OTC可被用作碳源进行反硝化.反硝化污泥对NOR和OTC的去除是快速吸附和缓慢生物降解的过程,其中,吸附对NOR和OTC总去除量的贡献率分别达到83.5%和58.9%,生物降解的贡献率分别为16.5%和41.1%.在吸附过程中,胞外聚合物(EPS)吸附的贡献率达到40%以上,而在OTC的生物降解过程中,P450酶发挥重要作用,其贡献率达到20%.