污水处理中几种去除药物及个人护理用品方法的机理及效果比较gtjx.docx





《污水处理中几种去除药物及个人护理用品方法的机理及效果比较gtjx.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《污水处理中几种去除药物及个人护理用品方法的机理及效果比较gtjx.docx(30页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、污水处理理中几种种去除药药物及个个人护理理用品方方法的机机理及效效果比较较宋存义11,汪翠萍萍1,2, 通讯作者:汪翠萍, crispingmsu.edu,李晖晖21.北京京科技大大学,土土木与环环境工程程学院环环境工程程系,北北京,110000832.美国国密歇根根州立大大学,作作物与土土壤科学学系,兰兰辛,密密歇根州州,美国国,4888244摘要目前前广泛分分布在环环境中的的药物及及个人护护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products, PPCPs)在环境中的迁移,转化和处理已成为环境科学与工程研究的一个新的领域。污水处理厂排水是PPCPs进入
2、环境中的主要途径。介绍了污水处理过程中传统活性污泥法,膜处理技术以及氧化处理等主要工艺对PPCPs的去除机理,并对去除效果进行了比较。以传统活性污泥法及在其改进后的膜处理技术为基础的大部分现有污水处理厂只能够去除一部分的PPCPs,并且主要通过吸附(如对于吐纳麝香、佳乐麝香、萨利麝香等脂溶性较高的有机物)和生物降解作用(如对于布洛芬,17-雌二醇,雌酮等易反应的有机物)。然而,吸附了PPCPs的污泥通过土壤施肥又将PPCPs带入土壤中,进而会渗滤到地下水,或随径流水进入地表水中。因此,PPCPs并没有从根本上得以去除。相比之下氧化处理工艺(如氯化、臭氧氧化、紫外辐射)或这些工艺的组合能够将大部
3、分的PPCPs进行氧化,去除效果明显优于以上2种技术。然而,氧化后产物的种类和毒理性需要更深入的研究。关键词药药物及个个人护理理品传统统活性污污泥膜生生物反应应器高级级氧化污污水处理理中图分类类号:7033.1文文献标识识码:A文章编编号:116733-91108(220099)111-00000-10Mechhaniism andd effficcienncy commparrisoon bbetwweenn teechnniquues of remmoviing Phharmmaceeutiicalls aand Perrsonnal Carre PProdductts iin WWast
4、tewaaterr TreaatmeentCunyyi SSongg1,Cuiipinng WWangg1, 2*,Huii Lii21. DDepaartmmentt off Enviironnmenntall Ennginneerringg, UUnivverssityy off Scciennce andd Teechnnoloogy Beiijinng, Beiijinng, 10000833, CChinna2.Deeparrtmeent of Croop aand Soiil SScieencees, Micchiggan Staate Uniiverrsitty, Easst L
5、Lanssingg, MMichhigaan, 488824, USSAAbsttracctPhharmmaceeutiicalls aand persson caree prodductts (PPCCPs) haave beeen wwideely fouund in thee aqquattic andd teerreestrriall ennvirronmmentts aall oveer tthe worrld.Theiir eenviironnmenntall faate andd immpaccts is an emeergiing isssue.Effflueent froom
6、 wwasttewaaterr trreattmennt pplannts intto tthe aquuatiic eenviironnmennt iis aa siigniificcantt paathwway of relleassingg PPPCPss inn thhe eenviironnmennt.IIn tthiss arrticcle, wee reevieewedd reecenntlyy puubliisheed wworkk reegarrdinng tthe mecchannismm off reemovvingg PPPCPss duurinng wwasttewa
7、aterr trreattmennt pproccessses, whhichh maainlly iinclludee coonveentiionaal aactiivatted sluudgee, mmembbranne ffilttrattionn, annd aadvaanceed ooxiddatiionss, aand commparred thee reemovval effficiienccy. Convventtionnal bioologgicaal rreacctorrs aand memmbraane reaactoors aree onnly ablle tto rr
8、emoove a llimiitedd nuumbeer oof PPPCPPsmaailyy deepenndinng oon ssluddge sorrptiion (e.g., toonallidee, ggalaaxollidee annd cceleestoolidde) andd miicrooorgganiism deggraddatiion (e.g., ibbuprrofeen, 17-esstraadioolannd eestrronee). HHoweeverr,sluddge-sorrbedd PPPCPss weere nott reemovved bassicaal
9、lyy annd ccoulld ppoteentiiallly eenteer tthe soiil vvia lannd aappllicaatioon oof tthessluddge as plaant ferrtillizeers, theen ggo iintoo grrounndwaaterr annd ssurffacee waaterr byy leeachhingg annd rrunooff.Advvancced posst-ttreaatmeent tecchniiquees ssuchh ass chhlorrinaatioon, ozonne, UV, UVV/H2
10、2O2or theeir commbinnatiionssaree abble to remmovee PPPCPss moore effficiienttly thaan tthe connvenntioonall acctivvateed ssluddge andd meembrranee. BBut thee tooxiccityy off thhe ooxiddatiion prooduccts of PPCCPs is a ccompplexx prrobllem andd reequiiress fuurthher stuudy.KeywworddsPPPCPss; Coonvee
11、ntiionaal aactiivatted sluudgee; Meembrranee biioreeacttor; Addvanncedd oxxidaatioon; Waasteewatter treeatmmentt随着分析析化学方方法的不不断进步步,尤其其是液相相色谱-质谱-质谱联联用技术术(LCC/MSS/MSS)的发发展,环环境中越越来越多多的药物物及个人人护理用用品(PPharrmacceutticaals andd Peersoonall Caare Prooduccts, PPPCPss)被检检出11-3。近年年来,PPPCPPs在环环境中的的迁移,转转化和处处理已成成为环
12、境境科学与与工程领领域的研研究热点点。19966-19998年年,Teernees等人人对德国国49个个污水出出来厂的的排水及及其受纳纳水体进进行了综综合调查查:在污污水处理理厂出水水中检测测出322种药物物,4种种激素,和和5种杀杀虫剂,其其中有些些化合物物的浓度度达到了了mg/LL水平;检测到到受纳水水体中含含有的-受体体阻滞药药和抗癫癫痫的药药物浓度度超过了了1 mgg/L4。在在19999-220000年,美美国地质质调查局局在美国国三十个个州,1139条条河流中中采样,检测出了95种药物、荷尔蒙,抗生素等有机污染物中的82种,出现频率相对较高的化合物为:甾醇、胆固醇、避蚊胺、咖啡因、
13、三氯苯氧氯酚、磷酸三(2-氯乙酯)及4-壬基苯酚;其中33种化合物中含有激素活性,其总浓度高达57.3mg/L5。此外,澳大利亚、加拿大、英国、意大利、希腊、瑞士、韩国等国也在水环境中发现80多种药物6-10。然而,在我国目前还没有关于环境中PPCPs的综合调查。污水处理理厂出水水的排放放是导致致PPCCPs进进入水体体中的一一个主要要途径11。药物被被使用之之后,只只有一小小部分被被吸收降降解,最最后的代代谢产物物及约330%-90%的未经经降解的的药物就就被排出出体外12,进入入到污水水系统;此外,未未被使用用的药物物及过期期的药物物通常会会直接冲冲入厕所所进行处处理,因因此大量量的药物物
14、直接进进入污水水系统13。和药药物不同同,个人人护理品品不需要要经过人人体,而而是通过过洗涤,淋淋浴或沐沐浴等方方式直接接进入污污水系统统中。PPPCPPs进入入污水处处理厂后后,经过过一系列列处理单单元的处处理,其其中一些些PPCCPs会会被微生生物降解解,部分分亲油性性的有机机物会被被吸附在在污泥或或沉淀物物上114,而而大部分分未被去去除的PPPCPPs就会会随出水水排放到到受纳水水体中。与以往的的工业化化学物质质及农业业杀虫剂剂、除草草剂等污污染物不不同,大大部分的的PPCCPs及及其代谢谢物都具具有生物物活性,尤尤其是抗抗生素类类、激素素类等药药物,由由于药物物制造特特点,即即少量的
15、的药物具具有较大大的作用用,因此此环境中中浓度较较低的PPPCPPs也可可能会对对生物及及微生物物产生严严重的危危害。最最近几年年,人们们发现激激素或在在结构上上相似的的化合物物(如异异型雌激激素)达达到1 ng/L浓度度时就会会引起雄雄性鱼类类的雌性性化,或或者雌性性鱼类的的雄性化化155。提高PPPCPss在污水水处理厂厂中的去去除效率率是控制制其进入入环境中中的一个个重要步步骤。本本文总结结了污水水处理过过程中PPPCPPs的迁迁移转化化过程及及去除效效率,这这些过程程包括传传统的活活性污泥泥法,膜膜处理技技术以及及高级氧氧化处理理等工艺艺,其旨旨在为后后续的研研究提供供知识基基础,并并
16、为现有有污水处处理厂的的改进提提高参考考。1活性污污泥法活性污泥泥法是最最早最常常规的污污水处理理工艺。经经过过去去40多多年不断断的研究究和改进进,通过过引入厌厌氧、兼兼氧等工工艺段,该该方法已已能够有有效的去去除污水水中的氮氮、磷,有有机物及及重金属属等。当当今,越越来越多多的PPPCPss被排入入到污水水处理系系统。大大量的研研究显示示,现有有的污水水处理工工艺虽然然不能完完全去除除PPCCPs,但也具有一定的去除效果,并且主要通过污泥吸附和生物降解作用。1.1 PPCCPs的的污泥吸吸附随着初级级和二级级污泥的的沉淀,吸吸附在污污泥上PPPCPPs可从从污水中中得以去去除。污污泥对于于
17、PPCCPs的的吸附主主要包括括亲脂性性吸附和和静电引引力作用用166。亲脂性性吸附指指含有脂脂肪基和和芳香基基的化合合物分别别进入到到微生物物亲脂性性的细胞胞膜内以以及污泥泥的脂类类部分中中的过程程,该过过程主要要与物质质的亲脂脂性质有有关。而而静电引引力作用用就是带带正电基基团的化化合物与与带负电电的细胞胞表面产产生静电电吸引作作用,该该过程主主要与化化合物在在水溶液液中的离离子形式式有关。PPCPPs被污污泥吸附附的程度度通常用用固相-液相分布布系数KKd来表表示。TTernnes等等人117测测定了某某些PPPCPss在初级级污泥和和二级污污泥中的的吸附常常数(表表1),从从而有利利的
18、说明明了这些些PPCCPs被被去除的的机理。丙氟哌酸(Ciprofloxacin)具有很强的极性,中性条件下带有正电荷,因此极易与带负电的微生物表面发生静电吸附。二级污泥中含有大量的微生物,其吸附常数几乎达到了20升每克悬浮物(L/gSS),而初级污泥中微生物较少,吸附常数仅在2 L/gSS左右。若假设初级污泥中悬浮物浓度为0.15 g/L,则约23%的丙氟哌酸被吸附在初级污泥上,而大约67%的丙氟哌酸被吸附在二级污泥上(二级污泥悬浮物浓度为0.1 g/L,见表1)。吐纳麝香(tonalide),佳乐麝香(galaxolide)等香料属于亲脂性有机物,与初级污泥中大量的脂肪类物质就会发生较强的
19、疏水性吸附,因此在初级污泥中的去除率较高。17-乙炔雌二醇(17-Ethinylestradiol)在初级污泥和二级污泥中的Kd值都比较小,所以通过吸附达到的去除率小于10%。双氯芬酸(diclofenac),氯贝酸(clofibric acid),布洛芬(ibuprofen),异环磷酰胺(ifosfamide)及环磷酰胺(cyclophosphamide)等药物的Kd值很低(0.45 L/gss),因而吸附作用几乎不能去除这些药物4, 18。然而,通通过吸附附作用去去除的污污水中的的PPCCPs并并没有改改变其分分子结构构,只是是从液相相转移到到了固体体污泥中中。随着着越来越越多的污污泥用于
20、于土壤施施肥,被被吸附的的PPCCPs就就会进入入到土壤壤中,随随着地表表径流及及渗滤作作用,最最终会逐逐渐进入入到地表表水及地地下水中中。因此此PPCCPs对对环境的的影响并并没有得得到根本本的降低低。表1 药物及及个人护护理用品品在初级级和二级级污泥中中悬浮颗颗粒物(SSS)上上的吸附附常数,以以及吸附附在颗粒粒物上的的百分比比,数据据来自TTernnes et aal.17Tablle1. Thhe ssorpptioon cconsstannt, Kd, aand thee peerceent sorrptiion of sellectted PPCCPs in conntacct w
21、withh raaw wwasttewaaterr, pprimmaryy slludgge aand secconddaryy slludgge.化合物Kd (LL/g SS)初级污泥泥/二级级污泥吸附百分分比 (1000 Kdd SS/ (1+KdSS))原污水aa初级污泥泥a二级污泥泥a17-乙炔雌雌二醇 (177-Etthinnyleestrradiiol)0.288/0.35743吐纳麝香香 (TTonaalidde)5.3/2.44574419佳乐麝香香 (GGalaaxollidee)4.922/1.815542.5515丙氟哌酸酸 (CCiprroflloxaacinn)2/2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 污水处理 中几种 去除 药物 个人 护理 用品 方法 机理 效果 比较 gtjx

限制150内