人工复合土层去除再生水中典型内分泌干扰物的研究

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1、人工复合土层去除再生水中典型内分泌干扰物的研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：向熙指导教师:刘翔教授二○一五年六月TheremovaloftypicalEDCsinreclaimedwaterbyartificialcompositesoiltreatmentsystemThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofSciencei

2、nEnvironmentalEngineeringbyXiangXiThesisSupervisor:ProfessorLiuXiangJune,2015摘要摘要近几十年来，水资源越来越成为制约社会经济发展的战略性资源。再生水被看作是城市的第二水源，经深度处理后回用可以实现水资源的循环利用和补充，是缓解水资源紧缺问题的有效途径之一。再生水中残余污染物，尤其是微量有机污染物的存在，使其在再生利用过程中可能会对人体健康及生态安全存在风险。本论文针对再生水中典型EDCs污染物的去除，在研究典型EDCs污染物与填料介质的吸

3、附降解作用的基础上，对人工复合土层处理系统的构建开展研究，考察其对典型EDCs的去除效果及作用机理，为实现再生水安全回用提供技术方法。对全国16座代表性城市的水样抽检调研结果表明，BPA在再生水和地下水中都是检出率和检出浓度最高的EDCs，EE2虽然检出浓度较低，但具有较强的雌激素活性，因而EE2的风险也不容忽视。双室一级动力学方程能较好地拟合土壤及其他填料介质对EE2和BPA的吸附过程。填料介质对EE2的吸附能力大小排序为：火山岩>粘土陶粒≈页岩陶粒>沸石；对BPA的吸附能力由大到小排序为：火山岩≈粘土陶粒>页岩

4、陶粒>沸石。综合考虑填料的抗压能力、外形等物理性质和功能要求，优选对EE2和BPA吸附能力较强，且抗压强、利于布水的粘土陶粒作为人工复合土层系统中吸附层填料。EE2和BPA在土壤中的生物降解作用基本符合一级降解动力学。EE2和BPA在4℃时的生物降解速率都明显低于23℃时。在长期培养下，外加葡萄糖碳源能提高EE2/BPA的降解速率。低温对EE2/BPA降解速率的影响表明，在利用人工复合土层去除再生水中EDCs污染物的实际应用中，冬季低温条件会大大降低土层对EDCs的生物降解作用，复合土层构建中需要有完善的吸附层以保

5、障去除效果。构建的两个人工复合土层系统在低浓度EDCs进水条件下对典型EDCs污染物-1具有很好的去除效果，以再生水（原水中EE2浓度未检出，BPA浓度为45.52ngL）为进水回灌6d和15d后，“火山岩+混合土壤+陶粒”人工土层对BPA的去除率分别为100%和99.56%，“土壤+陶粒”人工土层对BPA的去除率分别为100%和-197.98%。当EE2和BPA的进水浓度升高到10μgL时，两类人工土层仍具有较好的去除效果。“火山岩+混合土壤+陶粒”人工土层对EE2的去除率在97.47%~99.89%之间，对BP

6、A的去除率在95.70%~100%范围。相比而言，“土壤+陶粒”人工土层对EE2和BPA的去除能力明显低于“火山岩+混合土壤+陶粒”人工土层。关键词：再生水；内分泌干扰物；人工复合土层；吸附；降解IAbstractAbstractWastewaterreclamationandreuseisanefficientwaytosolvewatershortageproblemsinChina.Asthewidespreaduseandtheirownpersistentandcumulative,themicro-or

7、ganic-pollutantshavecertainconcentrationsofdetectioninreclaimedwaterandeveningroundwater,andcoulddoharmtohumanhealthandtheenvironmentatverylowconcentrations.Artificialcompositesoiltreatmentsystemisabletoremovepollutantsfromthewastewater,throughthephysical,chem

8、ical,orbiologicalinteractionsbetweenthefiltermaterialsandthecontaminants.Ithasgoodremovalonthesemicro-organic-pollutants,withlessinvestment,lowoperatingcostsandsimpleoperationadvan