甾體雌激素厭氧遷移轉化特征研究.pdf

1、甾體雌激素,是一種典型的內(nèi)分泌干擾物,具有低劑量高毒性的特點,主要來源于污水處理廠的出水和畜禽的排泄物,尤其是奶牛糞便。近年來,隨著奶牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,奶牛養(yǎng)殖場周圍環(huán)境中雌激素的污染日趨嚴重。本課題針對奶牛糞便中的典型甾體雌激素的去除問題展開研究,通過靜態(tài)吸附實驗和間歇厭氧消化實驗研究其厭氧遷移轉化行為。
　　采用靜態(tài)吸附實驗研究了滅活的厭氧污泥對17β-雌二醇(E2)和雌酮(E1)的吸附。研究結果表明,厭氧污泥對E2、E1的吸附符

2、合準二級動力學模型;E2的吸附速率在前60min較快,90min基本達到吸附平衡;E1的吸附速率在前20min較快,60min基本達到吸附平衡;厭氧污泥對E2、E1的吸附等溫線符合Freundlich模型,熱力學分析可知厭氧污泥吸附E2、E1的過程是自發(fā)的、放熱的物理吸附;pH值、離子強度(FeOOH和FeCl3)均對吸附過程有一定的影響,中性條件利于厭氧污泥對E2、E1的吸附,FeOOH和FeCl3在一定程度上可以促進厭氧污泥對E2的

3、吸附;FeOOH在一定程度上抑制厭氧污泥對E1的吸附,但是FeCl3可以促進此吸附過程。
　　分別以E1、E2及雌三醇(E3)為目標物,通過間歇實驗,研究Fe(III)及Ca2+在厭氧消化過程中對奶牛糞便中雌激素降解的影響。添加E1、E2及E3對揮發(fā)性脂肪酸及甲烷的生成均有一定的影響,在厭氧消化過程中主要產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸是乙酸和戊酸,后期各組均有明顯的有機酸累積;厭氧反應初期(5-15d),各組反應產(chǎn)甲烷速率符合一級動力學模型,

4、且添加E3、E2及E1實驗組的最大產(chǎn)甲烷量依次減少;在添加E3、E2及E1的實驗組中CaSO4對產(chǎn)甲烷的產(chǎn)生均有抑制作用。長期的實驗結果表明雌激素E1、E2和E3在厭氧消化過程中都不能有效降解,但是在厭氧消化初始階段(0-2d),由于厭氧污泥的吸附和降解的共同作用,雌激素E1、E2和E3的濃度迅速降低;在長期試驗過程中,E1的量隨后由于E2的轉化回升最后又下降,E2的量在迅速減少后逐漸趨于穩(wěn)定,E3的量30天后開始增加,到第42d又開始

5、下降,第100天后逐漸穩(wěn)定。
　　以E1、E2、E3和EE2為目標物,研究Fe(III)及Ca2+在厭氧消化過程中對混合雌激素降解的影響。結果表明:此厭氧消化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸以丙酸為主,乙酸其次;除了Fe3+組開始產(chǎn)甲烷氣體較慢外,其余各組產(chǎn)氣均較快,且產(chǎn)氣量也較高,實驗各組7-54天的產(chǎn)甲烷量符合一級動力學模型;在五種實驗條件下,由于電子受體不同,各雌激素的遷移轉化程度均不同,E1、E2、E3及EE2的最終濃度分別為0.

6、64~0.92mg/l、0.02~0.07mg/l、0.84~1.16mg/l和0.18~0.32mg/l;雌激素總濃度在實驗的初始(0-3d)迅速下降,第4d后變化幅度極小;各組厭氧反應器中,均發(fā)現(xiàn)E2轉化為E1和E3,而EE2的轉化現(xiàn)象不明顯。與單獨添加E1、E2、E3實驗組相比較發(fā)現(xiàn),添加混合雌激素可以促進乙酸的產(chǎn)生,抑制戊酸的產(chǎn)生;在單獨添加E1、E2及E3的實驗組中Fe(III)對甲烷的產(chǎn)生有促進作用,CaSO4對甲烷產(chǎn)生有抑