厭氧錳礦反應(yīng)柱對水環(huán)境中典型PPCPs的去除效果和機理研究.pdf

1、近年來水環(huán)境中PPCPs作為一種新興污染物，在世界范圍內(nèi)的地表水、地下水、污水處理廠、江河湖海沉積物等水環(huán)境中頻繁被檢出，雖然其濃度較低一般在μg/L~ng/L級別，但由于其穩(wěn)定性、持久性、難降解性和生物累積性，對水環(huán)境中生物和人類健康存在潛在的威脅和安全隱患，因而逐漸引起了人們的關(guān)注。由于傳統(tǒng)的污水廠處理工藝對PPCPs去除效果較差，因此污水處理廠出水排放被認(rèn)為是PPCPs進(jìn)入水環(huán)境的最主要途徑。有很多學(xué)者進(jìn)行了去除水中PPCPs的研

2、究，高級氧化法和膜處理技術(shù)對大多數(shù)PPCPs有很好的去除效果，但由于其工藝復(fù)雜、成本太高而無法推廣。因此，尋求一種成本較低、效率較高的去除方法是未來研究的必然方向。
　　錳礦物在自然界的儲量很豐富，分布也很廣泛。錳礦物一般都具有層狀或孔道結(jié)構(gòu)，有電荷零點低、表面電荷量大的特點，因而吸附和催化性能良好，同時由于自然界中很多錳氧化物中錳的化合價較高，也有良好的氧化性能。因此，錳礦物在去除PPCPs方面具有巨大的潛能和研究前景。同時，有

3、研究表明，異化金屬還原菌具有能以有機物為電子供體、金屬氧化物作為電子受體來還原金屬物質(zhì)并降解有機物的特性，這對于水環(huán)境中PPCPs污染的降解和生態(tài)修復(fù)具有重要意義。因此，本研究采用這兩種有研究前景的物質(zhì)天然錳礦石和微生物共同作用進(jìn)行典型PPCPs的去除研究。
　　本研究選取在水環(huán)境中檢出頻率最高且難降解的兩種PPCPs：卡馬西平和雙氯芬酸，作為PPCPs的典型代表進(jìn)行降解研究。本實驗采用兩個反應(yīng)柱進(jìn)行對比試驗，其中1號反應(yīng)柱裝填錳

4、礦石并添加缺氧污泥，2號反應(yīng)柱只裝填錳礦石不添加厭氧污泥，以添加有0.5mg/L左右的卡馬西平和雙氯芬酸的生活污水為進(jìn)水，在厭氧條件下連續(xù)運行，進(jìn)行卡馬西平和雙氯芬酸的去除效果研究，并探討了去除機理。此外，還進(jìn)行了雙氯芬酸降解菌的篩選和降解特性試驗研究，主要得出了以下結(jié)論：
　?、倏R西平為難降解有機藥物，兩個反應(yīng)柱對卡馬西平均無去除效果。雙氯芬酸相對于卡馬西平來說較易降解，1號反應(yīng)柱對雙氯芬酸的平均降解效率為21.82％，2號柱

5、子對雙氯芬酸的平均降解率為67.37%。1號柱子對雙氯芬酸的降解隨時間變化不大，2號柱子對雙氯酚酸的降解隨著時間推移而逐漸減少。
　?、谕ㄟ^對卡馬西平和雙氯芬酸的去除機理研究，發(fā)現(xiàn)對雙氯芬酸降解起主要作用的是錳礦石的化學(xué)氧化和催化作用，細(xì)菌與錳礦石的協(xié)同作用貢獻(xiàn)率相對較少，其中發(fā)揮主要降解作用的微生物為異化金屬還原菌。
　?、弁ㄟ^分析雙氯芬酸的副產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)兩個柱子降解雙氯芬酸的途徑和機理基本一致，主要途徑為：雙氯芬酸吸附到錳

6、礦石表面，在錳礦石和微生物的共同作用下，發(fā)生羥基化反應(yīng)生成5-羥基雙氯芬酸（5OH-DCF），再被氧化脫氫得到雙氯芬酸-2,5-亞氨基琨（DCF-2,5-IQ）。除此主要途徑外，還發(fā)現(xiàn)了5種其他降解途徑和11種雙氯芬酸的降解副產(chǎn)物。
　?、芡ㄟ^雙氯芬酸降解菌試驗研究，從兩個反應(yīng)柱中篩選出2種雙氯芬酸的降解菌：菌株DM1-2在液體培養(yǎng)基中生長5d對雙氯芬酸的降解率最高能達(dá)到78.82%，為伯克氏菌屬（Burkholderia sp.