活性污泥去除模擬城市污水中雙酚A和正壬基酚的機理研究.pdf

1、本文選擇了兩種具有代表性的內(nèi)分泌干擾物雙酚A(BPA)和正壬基酚(4—n—NP)進(jìn)行研究。由于BPA和4—n—NP都屬于揮發(fā)性較差的疏水性內(nèi)分泌干擾物，對于這類物質(zhì)，吸附和生物降解是其在活性污泥系統(tǒng)中去除的主要途徑。因此本文主要對這兩種物質(zhì)在好氧、缺氧以及厭氧生物處理系統(tǒng)中的吸附和降解規(guī)律進(jìn)行了研究。 實驗采用固相萃取技術(shù)(SPE)對樣品中的BPA和4—n—NP進(jìn)行濃縮凈化，并通過帶熒光檢測器的高效液相色譜(HPLC)對其進(jìn)行

2、分析測定，建立城市污水中BPA和4—n—NP的分析測試方法。在優(yōu)化的固相萃取條件及測試條件下，污水樣品中BPA和4—n—NP的平均加標(biāo)回收率分別為94.7％和79.4％，方法的檢測限(S/N=3)分別為15ng/L和40ng/L。 實驗采用搖床振蕩平衡的方法研究了BPA和4—n—NP在污泥上的吸附。為了排除污泥降解對吸附實驗的影響，采用失活污泥代替活性污泥進(jìn)行研究，并對比了污泥失活前后吸附能力的變化。研究發(fā)現(xiàn)，失活污泥相對于活

3、性污泥的吸附系數(shù)的偏差為2.1～18.2％，說明污泥失活對于污泥吸附能力的影響并不大。 在污泥吸附實驗中，分別研究了BPA和4—n—NP在好氧、缺氧以及厭氧失活污泥上的吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)，并研究了pH值、污泥濃度(MLSS)以及溫度等對不同污泥吸附的影響。結(jié)果表明，BPA和4—n—NP在不同失活污泥上的吸附都是個快速的過程，吸附主要發(fā)生在前0.5個小時，5h可達(dá)到吸附平衡。BPA和4—n—NP在不同失活污泥上的吸附等溫線均

4、可以較好地用線型模型及Freundlich模型模擬。20℃時，BPA在不同失活污泥上的有機碳分配系數(shù)K∝值在677～806 L/kg之間；4—n—NP在不同失活污泥上的有機碳分配系數(shù)K∝值在9182～9980 L/kg之間。4—n—NP在失活污泥上的吸附能力大于BPA。對于同一種物質(zhì)，不同失活污泥的吸附能力從大到小分別為：厭氧污泥＞缺氧污泥＞好氧污泥，且污泥的吸附能力與其有機碳含量呈線性關(guān)系。BPA和4—n—NP的吸附受pH值(6.0～

5、9.0)的影響不大，但受MLSS及溫度的影響較大。隨著MLSS的升高，單位污泥上的BPA和4—n—NP的濃度均減小，但總的吸附去除率增加。而隨著溫度的升高，失活污泥對BPA及4—n—NP的吸附量降低。根據(jù)吸附等溫線及吸附熱力學(xué)的研究推測，BPA和4-n-NP在失活污泥上的吸附過程以分配為主，主要是一個物理過程。 在降解實驗中，首先用含BPA和4-n-NP的模擬城市污水在間歇反應(yīng)器內(nèi)對活性污泥進(jìn)行馴化，然后采用批式實驗的方法進(jìn)行

6、降解研究。從BPA和4-n-NP在污泥系統(tǒng)中的去除情況來看，在反應(yīng)開始階段，發(fā)現(xiàn)了明顯的污泥吸附現(xiàn)象，污泥中相應(yīng)物質(zhì)的濃度在很短的時間內(nèi)達(dá)到最大，而后逐漸得到降解。20℃時，BPA在好氧、缺氧、厭氧污泥系統(tǒng)中的一級降解動力學(xué)常數(shù)分別為0.804h-1、0.137 h-1、0.087 h-1。4-n-NP在好氧、缺氧污泥系統(tǒng)中的一級降解動力學(xué)常數(shù)分別為0.527 h-1、0.017 h-1。4—n—NP不能被厭氧污泥降解。BPA和4—n—

7、NP在污泥中的降解受初始COD濃度、溫度等因素的影響。pH值對BPA和4—n—NP的好氧及厭氧降解影響不大，但對缺氧降解影響較大。在好氧及厭氧降解中，隨著COD濃度的增大，微生物優(yōu)先利用易降解基質(zhì)，使得目標(biāo)物質(zhì)降解速率下降。由于城市污水中BPA及4—n—NP濃度很低，因此碳氮比(C/N)對BPA及4—n—NP缺氧降解的影響主要是由水中總的COD對于碳氮比的要求所決定的。隨著溫度的升高，BPA及4—n—NP在不同污泥系統(tǒng)中的降解速率均增加

8、，降解速率常數(shù)與溫度的關(guān)系符合阿侖尼烏斯方程。 實驗分別從BPA及4—n—NP好氧馴化污泥中分離出高效降解菌TJW—3和N—1，分別可以以BPA和4—n—NP為唯一碳源和能源進(jìn)行生長。利用16S rDNA基因測序技術(shù)，菌株TJW—3初步鑒定為Klebsiella pneumonia，菌株N—1初步鑒定為Pandoraea sp．。在菌株TJW—3降解BPA的過程中檢測出對羥基苯甲酸(HBA)、對羥基苯甲醛(HBAL)、對羥基苯