活性污泥对痕量有机物的去除试验研究

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1、活性污泥对痕量有机物的去除试验研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：龚浩指导教师：郭劲松教授专业：市政工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月RemovalofTraceOrganicCompoundsbyActivatedSludgeAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofManagementByGongHaoSupervisedbyProf.GuoJinsongSpecialty:Munici

2、palEngineeringFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineering,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要痕量有机物（traceorganiccompounds，TrOCs）是环境中含量极低化合物的总称，浓度水平通常在μg/L~ng/L或μg/g~ng/g。TrOCs包括药物（pharmaceuticalactivecompounds，PhACs）、内分泌干扰物（endocrinedisruptingchemicals，EDCs）和个人护理品（personalcareproducts，P

3、CPs）等。EDCs是存在于环境中的能够干扰人类或者动物内分泌系统功能并导致异常效应的物质，也被成为环境类激素。近年来，EDCs和PhACs这些TrOCs的负面效应越来越多的显现出来，因其对生态系统的重要影响和对公众健康的潜在威胁，TrOCs受到了越来越多的关注。水是TrOCs传输的一种重要介质，因此，控制好水中TrOCs的浓度便可以降低TrOCs进入到生物体内的可能性。本文通过研究磺胺甲噁唑（sulfmethoxazole，SMZ）、卡马西平（carbamazepine，CBZ）、双酚A（bisphenolA，BPA）和乙炔基雌二醇（17α-ethinylestradio

4、l，EE2）在污水中的迁移转化规律，为污水厂控制TrOCs的浓度提供一定的依据。本文首先研究了四种TrOCs在水相中的富集提取方法和高效液相色谱（highperformanceliquidchromatography，HPLC）的分析检测方法。使用VWD可变波长检测器和ZORBXSB-C18（5μm，4.6×150mm，安捷伦公司）色谱柱，最优的色谱条件为：柱温35℃，流动相是甲醇和水（65:35，v/v），进样量20μL，流速1.0mL/min，检测波长先后是268nm、227nm、223nm、268nm，检测时间10min。用固相萃取法（SPE）进行富集浓缩，得到最优的

5、萃取条件为：调节水样pH值为3，以5mL/min的速度上样，纯水淋洗真空干燥后用3mL甲醇洗脱，再用65%的甲醇定容至1mL。SMZ、CBZ、BPA和EE2的回收率分别为100.72%、100.37%、100.52%和98.85%。针对污泥中的目标物质SMZ，采用超声溶剂萃取的方式提取SMZ，回收率为94.38%。在静态吸附实验中，通过调节pH值至酸性的方式使活性污泥失活，先后研究了四种TrOCs的吸附动力学、吸附等温线、解吸平衡、解吸等温线和吸附热力学，探究了SMZ、CBZ、BPA和EE2在失活污泥上的吸附机理。实验研究表明：1）失活污泥吸附SMZ、CBZ、BPA和EE2

6、是一个快速的过程，在吸附的前15min内，水相中TrOCs的浓度迅速降低，之后浓度降低缓慢；吸附进行5h后，水相中TrOCs的浓度基本不变，达到吸附平衡。准二级动力学方程能够很好地描述四种TrOCs在失活污泥上的平衡曲线，相关系数均大于0.99。四种TrOCs在失活污泥上的平衡吸附量从小到大排序为qe-CBZ

7、CBZ、BPA和EE2更多地依靠分配作用被失活污泥吸附。3）吸附到失活污泥上的SMZ、CBZ、BPA和EE2可能会部分解吸到水相中，每种物质的解吸系数均大于相应的线性吸附系数；SMZ的解吸量占吸附总量的比例最低。4）四种TrOCs在失活污泥上的吸附均为放热过程，并且自发进行。以SMZ为例，开展了SBR去除TrOCs的实验。通过驯化得到能降解SMZ的活性污泥，对一个周期内的SMZ总量进行物料平衡计算，发现厌氧阶段主要通过吸附作用去除水相中的SMZ；SMZ在好氧阶段得到生物降解；在缺氧阶段SMZ的去除效果不明显。关键词