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.     

河道水旁路处理中试工艺中PPCPs的去除效果及机制

城市河道水中含有微量药物及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）,具有一定生态风险.本文系统考察了两种河道水旁路处理工艺（混凝沉淀-曝气生物滤池-超滤-臭氧和混凝沉淀-膜生物反应器-臭氧）对30种高检出PPCPs的去除效果,并通过沿程去除率调查和风险商模型分别评价了目标PPCPs的降解机制及整体生态风险的降低情况.结果表明,两种旁路处理工艺对各目标PPCPs均有较好去除效果;其中四环素类抗生素及咖啡因在生物段去除率超过90%,而磺胺类及氟喹诺酮类抗生素及其他药物仅在进水化学需氧量较高和较高水温条件下具有较好去除效果,但臭氧深度处理可对其进行有效削减;经全流程处理后各PPCPs累积去除率均可达92.5%以上.旁路处理可有效降低目标PPCPs生态风险,经处理后风险商值由原水的12.6降至总出水的0.2（风险阈值RQ_tot=1）,去除率达98.4%.     

骆马湖表层沉积物中PPCPs的赋存特征及生态风险评估

为了解骆马湖湖区表层沉积物中药品及个人护理品(PPCPs)的污染特征,分析其污染来源并进行生态风险评估,利用高效液相色谱串联质谱法进行检测.结果表明:①14个表层沉积物样品中共检出14种PPCPs,总含量范围为0.02~330.02 ng/g,检出率范围为7.14%~100.00%.其中主要污染种类为避蚊胺(DEET)、酮基布洛芬(KP)及咖啡因(CF),分别占总含量的41.96%、16.85%、15.65%.②DEET的高含量和普遍检出可能是农药、护理品及人类活动多重作用的结果,CF检出含量偏高则与相关饮品及药品的随意丢弃有关.③根据聚类分析结果,1号、2号、9号、10号采样点位于湖湾区,污染情况更为严重.④采用风险商进行生态风险评估,结果表明骆马湖表层沉积物中CF、氧氟沙星(OFL)、磺胺甲恶唑(SMX)的生态风险较高,不容忽视.研究显示,与其他湖泊表层沉积物中赋存含量相比,骆马湖属中等偏低水平,但是骆马湖的DEET含量偏高,CF存在一定生态风险,这需要引起相关管理部门的关注.      

典型PPCPs在河流沉积物中的吸附特性

选取了咖啡因、氯霉素、卡马西平、磺胺甲噁唑和三氯生等5种PPCPs,在实验室条件下,近似模拟了自然河流的水/沉积物界面,应用中心复合实验设计,考察了温度、pH值、有机质含量和流速对PPCPs吸附比例的影响;利用多元回归方程拟合实验数据得到PPCPs吸附模型,并利用独立数据对模型进行验证,以建立适用于自然河流的PPCPs吸附模型.实验结果表明,咖啡因和卡马西平的吸附过程是放热反应,而磺胺甲噁唑、氯霉素和三氯生的吸附为吸热反应;pH值的升高对磺胺甲噁唑和三氯生的吸附能力产生抑制,但能促进咖啡因吸附,而对氯霉素和卡马西平的影响不大;有机质含量、流速和初始浓度对5种PPCPs的吸附比例变化趋势影响一致,随着各因素浓度或速度升高,PPCPs的吸附比例均随之增大,但影响程度有所不同.另外,吸附模型结果表明,5种PPCPs的吸附比例拟合值与实测值相关系数均达到0.8以上;独立数据验证结果表明,拟合值与实测值相关系数均达到0.8以上;因此,多元回归方程能较好地拟合环境因素与PPCPs吸附之间的关系,同时,在所考察的环境因素浓度范围内,多元回归方程较好地预测了PPCPs在自然河流沉积物中的吸附行为.     

超滤膜负载UiO-66@Fe3O4@UiO-66强化PPCPs去除和膜污染控制

本研究通过聚偏氟乙烯(PVDF)膜内负载具有协同吸附和催化作用的金属有机骨架(MOFs),吸附去除水中药品及个人护理品(PPCPs),并且达到膜滤过程中多功能材料吸附能力再生和膜污染控制的双重目的.在膜吸附方面,共混基质膜(MMMs)内MOFs材料UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66能够有效吸附以水杨酸(SA)和邻-苯二甲酸二甲酯(DMP)为模板化合物的两种常见PPCPs.在膜催化再生方面,UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66中的Fe₃O₄能够催化H₂O₂生成强氧化性的羟基自由基(HO·),实现对MOFs/PVDF膜吸附能力再生和膜内污染控制的耦合.结果表明,pH=7±0.1条件下,10%MOFs/PVDF膜对0.1 mmol·L^-1SA和DMP吸附去除率最高,它们的去除率可分别达到64.2%和46.1%.除此之外,膜内UiO-66@Fe₃O₄...     

武汉市5个污水处理厂中14种典型PPCPs的赋存与去除研究

近年来,药物和个人护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products, PPCPs)在饮用水、污水及自然水体中被频繁检出,对生态及人类健康有潜在的不利影响。污水处理厂是PPCPs进入环境的主要途径之一,研究PPCPs在污水处理厂中的赋存与去除具有重要意义。使用高效液相色谱-串联质谱联用仪(LC-MS/MS)分析了武汉市5个不同工艺污水处理厂中14种PPCPs的浓度和去除效率。结果表明：各污水处理厂进水中共检出13种PPCPs,总浓度范围为1 471～2 077 ng/L;污水处理厂对大部分目标污染物的总去除效率达到80%以上,在生物处理工艺阶段污染物的去除效率最好,去除机制主要是污泥的吸附和微生物的降解;各污水处理厂进水中PPCPs的质量负荷范围较高(>103.0 g/d),出水中PPCPs的排放量明显降低(<36.3 g/d)。     

高铁酸盐(Fe(Ⅵ))氧化去除水中PPCPs的研究进展

药物和个人护理用品(PPCPs)采用传统的污水处理方法不易去除,高铁酸盐(Fe(VI))因具有强氧化性,且氧化产物Fe(III)具有絮凝作用,近年来被广泛应用于去除PPCPs。介绍了Fe(VI)近年来的制备进展,分析了Fe(VI)去除PPCPs的效率及影响因素,探讨了Fe(VI)与PPCPs的反应机理及产物、中间产物的毒性变化,并展望了未来Fe(VI)去除PPCPs的研究方向。Fe(VI)能有效去除多种PPCPs,去除效率受p H值、温度、Fe(VI)初始浓度和PPCPs性质影响,Fe(VI)与PPCPs反应的中间产物毒性值得关注。     

骆马湖表层水体中32种PPCPs类物质的污染水平、分布特征及风险评估

为评价骆马湖水体中药品和个人护理品(PPCPs)的污染水平、空间分布特征及生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱测定了骆马湖水体中22个采样点的32种PPCPs.结果表明,骆马湖表层水体中共检出了23种PPCPs,总浓度范围为892~1 536 ng·L~(-1),其中浓度最高的为诺氟沙星(256~707 ng·L~(-1)),其次是酮洛芬(85~438 ng·L~(-1))、安赛蜜(101~290 ng·L~(-1))及萘普生(1.9~112 ng·L~(-1)).不同采样位点的PPCPs浓度存在一定的空间差异,呈现湖东北部地区较高,西南部地区较低的趋势.房亭河入湖口处PPCPs浓度较高,嶂山闸出湖口处浓度较低.对13种药物类PPCPs生态风险评价结果表明,诺氟沙星RQs为0.26~0.72,对于骆马湖水生生态系统表现为中风险,吉非罗齐在大部分采样点RQs0.01,表现为低风险,其余的化合物RQs0.01未表现出生态环境风险.采用简单叠加模型计算PPCPs的联合毒性风险熵范围为0.29~0.75,整体上看,骆马湖PPCPs对于水生生物表现出中风险.对6种PPCPs的人体健康风险结果表明,RQs均小于1,表明骆马湖PPCPs对人体健康无直接风险.     

潮汕地区入海河流及水生生物中PPCPs分布特征及风险评估

为了解南海海岸带地区河流及其生物体中药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)的污染水平、空间分布特征及其潜在风险,本研究采用固相萃取和高效液相色谱-串联质谱测定了潮汕地区7条河流水样及生物样品中的20种PPCPs.结果表明,高达16和18种PPCPs分别能在潮汕入海河流和生物体中检测出,河流和生物体中目标物的含量范围分别为0.30～2 223ng·L^-1和0.143～80.3ng·g^-1,且多种污染物检出率较高.PPCPs在潮汕各河流和生物中的含量差异较大,PPCPs浓度最高的河流为黄冈河、练江和黄江,磺胺甲■唑和咖啡因是主要的污染物;黄冈河、韩江、练江和螺河生物体中的PPCPs总浓度较高于龙江和溶江生物中PPCPs的含量,甲氧苄氨嘧啶、磺胺噻唑和咖啡因是生物中主要的污染物,鱼类的PPCPs含量总量明显高于蟹类和贝类.计算所得河流生物浓缩系数(BCF)值显示多种目标物在潮汕生物体内具有累积性,其中鱼类中的BCF值较高,比蟹类和贝类更易形成生物累积.运用风险商值模型(...     

河南省地表水源中PPCPs分布及生态风险评价

新兴污染物药物及个人护理品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)在水环境中的赋存会对水生生物产生不良影响,饮水水源地PPCPs 的存在更可能对人类健康造成危害.对河南省5 个代表性饮用水水源中PPCPs 的污染赋存进行了采样调查,并进行了相关的溯源分析和生态...     

冬季人工湿地工程对三氯生的去除效果

为了明确北方大规模人工湿地在冬季对TCS(三氯生)的去除效果,在山东省境内4个典型的大规模人工湿地(即武河人工湿地、大沙河人工湿地、新薛河人工湿地和洸府河人工湿地)内于冬季(2013年12月—2014年1月)进行取样,以超高效液相色谱串联质谱法测定人工湿地进出水中ρ(TCS),并分析不同湿地对TCS的去除效果. 结果表明:TCS在4个人工湿地系统进出水中均有检出,由于各人工湿地系统均承接当地污水处理厂尾水,冬季进水中ρ(TCS)偏高,为(800.81±83.37)~(1 151.00±47.13) ng/L,并以武河人工湿地为最高. 虽然人工湿地对TCS的去除率达22.44%~78.82%,但经由人工湿地处理后出水中仍含有较高浓度的TCS残留,经由人工湿地出水进入下游水体的TCS日释放量仍较高,其中洸府河人工湿地出水中高达92.60 g. 因此,冬季各人工湿地对TCS的去除效果在低温影响下有所降低,并且对下游水体和人类健康的威胁不容忽视.      

污水处理厂PPCPs的污染现状与去除技术

近年来,药品和个人护理品(PPCPs)作为一类新兴有机污染物在环境中被广泛报道.传统的污水处理厂处理工艺难以有效去除污水中的PPCPs,残留在污水处理厂出水中的PPCPs及其代谢物进入水环境会严重威胁人类健康和生态环境.介绍了PPCPs的类别、性质以及水环境中PPCPs的赋存水平及其潜在危害,提出风险熵法(RQ)是国内...     

城市污水处理厂出水中的药品和个人护理品

药品和个人护理品(PPCPs)是近年来受到环境界普遍关注、具有潜在生态风险的新型有机微污染物.城市污水处理厂(STPs)出水排放是PPCPs向环境迁移最重要的途径,而控制PPCPs随STPs出水排放则是控制PPCPs环境影响的关键.本文分类综述了抗生素、消炎止痛药物、精神类药物、β受体拮抗剂、环境雌激素、调血脂药物、合成麝香、其它类等PPCPs的药理与功能、分类、应用现状和生态毒性,重点总结了1998～2012年间全球STPs出水中频繁检出的典型PPCPs及其最高浓度,为开展STPs排放控制研究提供依据.最后,展望了本领域的未来研究方向与发展趋势.     

布洛芬和双氯芬酸在不同构型人工湿地中的去除行为研究

在酸性药物中选取常用的布洛芬和双氯芬酸为典型对象,研究其在人工湿地中的去除行为,探讨不同工艺、有无植物、不同季节对其去除效果的影响.结果表明,工艺因素对二者的去除存在显著影响.其中,布洛芬在水平潜流和垂直潜流湿地中的平均去除率(分别为69%和60%)显著高于表面流湿地(26%),而双氯芬酸在表面流湿地中的平均去除率(58%)则显著高于水平潜流和垂直潜流湿地(分别为49%和43%).植物的存在可以显著提高布洛芬的去除率,对双氯芬酸的去除则无显著影响.配对样品t检验发现两种药物在夏季与秋季的去除效率无显著差异.双氯芬酸的去除效率与DO值、COD的去除效率呈极显著负相关,而布洛芬的去除效率与基质中好氧脱氢酶活性具有较好的正相关性,可能表明,布洛芬在湿地中主要通过好氧降解去除,双氯芬酸在湿地中的主要去除途径为光降解和厌氧降解.     

潜流型人工湿地堵塞机制及其模型化

从物理、化学、生物三个方面分析了人工湿地堵塞的机理,指出湿地堵塞的过程实质上就是有效孔隙率减少的过程,湿地的堵塞与否,堵塞的程度如何,可由其饱和水力传导系数来表征。对几个与人工湿地堵塞有关的数学模型作了介绍和分析,并探讨了一些预防人工湿地堵塞的措施以及其未来的研究方向。     

城市污水处理厂及其受纳水体中5种典型PPCPs的赋存特征和生态风险

以5种药品及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)包括氯贝酸、酮洛芬、萘普生、双氯芬酸和布洛芬为目标物,初步研究了它们在上海某生活污水处理厂不同污水处理单元中的赋存特征和去除特性,探讨了污水处理厂受纳河流中5种PPCPs的分布情况,并对其在受纳水体中的生态风险进行了初步评估.结果表明,5种PPCPs在污水处理厂进水中均被检出,表明生活污水是污水处理厂中PPCPs的来源之一.5种PPCPs在整个污水处理工艺中不能全部去除,微生物转化/降解是主要降解机制.受纳污水河流中5种PPCPs的分布特征与污水处理厂出水中的相似,且排污口下游水体中目标物浓度普遍高于上游,反映出污水处理厂排放可能是其受纳水体中PPCPs的主要来源之一.初步风险评估结果表明,受纳水体中双氯芬酸存在高生态风险,而酮洛芬、萘普生、氯贝酸和布洛芬的生态风险相对较低.     

水平潜流人工湿地对畜禽养殖废水中特征污染物的去除

为了探究水平潜流人工湿地去除畜禽养殖废水污染物的性能,选择养殖废水中常见的特征污染物抗生素——四环素(tetracycline,TC)和重金属Cu2+,构建模拟水平潜流人工湿地,设置空白处理(CK)、进水中外加1 mg·L-1四环素(TC)、进水中外加5 mg·L-1 Cu2+(Cu)、进水中外加1 mg·L-1四环素和5 mg·L-1 Cu2+(TC+Cu)这4组潜流人工湿地,考察人工湿地对畜禽养殖废水中污染物的去除效果.结果表明,CK组湿地对养殖废水中总有机碳(total organic carbon,TOC)、总氮(total nitrogen,TN)、NH:-N和 PO43-P 的去除率分别为(84.3±7.2)％、(78.6±7.0)％、(82.1±4.4)％和(88.0±6.0)％,与 CK 组相比,TC、Cu和TC+Cu组湿地对TN的去除率分别下降了 0.4％～21.7％、2.8％～25.5％和4.3％～27.0％,对NH4+-N的去除率分别下降了 1.6％～15.7％、2.5％～17.8％和8.4％～23.0％,进水中添加TC或Cu2+对湿地TN和NH4+-N的去除有明显抑制作用.TOC、TN、NH4+-N和P043--P等污染物的去除主要发生在湿地前端.TC、Cu和TC+Cu组人工湿地对TC和Cu2+的去除率均分别在99.9％和91.4％以上.4组湿地出水中11种四环素抗性基因(tetracycline resistance genes,TRGs)绝对丰度均显著低于进水(低约2～3个数量级).CK组湿地出水tetA、tetC、tetE、tetO、tetQ、tetT和tetBp基因相对丰度均显著低于进水,这7种TRGs的去除率为43.3％(tetC)～96.3％(tetA).与CK组相比,进水中添加TC或Cu2+使湿地出水中TRGs相对丰度有所升高,TC、Cu和TC+Cu组湿地出水中TRGs相对丰度分别比CK组高12％～52％、6.7％～51％和24％～82％.人工湿地对抗生素、重金属和抗生素抗性基因有好的去除率,是一种适宜净化畜禽养殖废水的深度处理技术.