酞酸酯类激素在污水厂的迁移及GAC吸附与生物降解研究

【摘要】： 环境激素是环境中存在的一类化学物质,它可以改变人类和动物的内分泌系统,导致生殖、发育和行为异常。邻苯二甲酸酯类化合物就是其中一类重要的环境激素,它主要用作增塑剂。近年来,随着塑料制品的大量生产和使用,邻苯二甲酸酯类物质不断进入环境,已经成为全球最普遍的一大类污染物。本论文针对现在水处理领域被广泛关注的环境内分泌干扰物质的热点问题,综合利用液液萃取、固相萃取的富集预处理方法来初步调查分析有毒有害物质在哈尔滨两个污水处理厂的迁移转化降解规律。在结合常规再生工艺的达标调试的基础上,选择邻苯二甲酸酯类环境激素作为微量有机物研究对象,来考察其在城市污水二级处理以及深度处理工艺中的存在、迁移、降解规律。在降解方面,对邻苯二甲酸酯在活性炭上的吸附效果及考察其在驯化污泥中的好氧生物降解性进行研究。本研究取得了如下主要研究成果: 研究表明,大部分有机物在经过文昌、太平污水厂的二级处理以后都能被很好的去除,太平水厂对水中微量有机物的去除率在79%~94%之间;文昌污水厂的有机物去除率也能在88%~90%之间。太平、文昌污水二级处理厂利用液液萃取方法共检测出微量有机物分别为73和70种,利用固相萃取方法分别检出87和101种。总检出有机物数量为102种,其中属于EPA优先控制污染物质有12种;属于我国水体中优先控制污染物黑名单有6种,其中出水中有机物大部分属于邻苯二甲酸酯类环境激素。 研究发现,在达标调试的基础上,污水二级处理以及深度处理工艺的处理出水水质虽然也达到了城市污水排放标准以及生活杂用水标准,但是各单元出水中也普遍检测到邻苯二甲酸酯环境激素的存在。A/O曝气池对DMP、DEP和DBP的去除率分别在99%、95.10%和70.06%以上,而对残留水平极低且难降解的DnOP去除效果差,说明二级处理的A/O曝气池能有效去除污水中的DMP、DEP和DBP三种低支链邻苯二甲酸酯类,对高支链的DnOP邻苯二甲酸酯类有机污染的去除能力有限。二级出水经过以混凝、气浮外加好气滤池的深度处理以后,邻苯二甲酸酯类出水的邻苯二甲酸酯类不但没有去除,反而有上升的趋势。因此常规深度处理工艺对邻苯二甲酸酯环境激素类物质的去除能力也有限,必须寻求经济有效的工艺来达到对邻苯二甲酸酯类物质的去除办法。 研究得出,水厂A/O池污泥中,水溶性较高的DMP、DEP在二级处理中得到了相当大部分的去除,脂溶性较高DBP、DOP大部分被吸附在初沉、二沉池的污泥之中,DBP在A池、O池污泥中的浓度为1.90μg/L和13.25μg/L,DOP浓度高达24.96μg/L和39.70μg/L。二级处理出水以及剩余污泥中存在较高的DBP、DOP浓度,这对于研究邻苯二甲酸酯的生物累积性以及剩余活性污泥的危险评价有着重要的作用。 活性炭对于邻苯二甲酸酯的吸附性能的研究得出:活性炭吸附PAEs时宜控制在偏酸性的条件,PAEs的最佳去除pH值为6.0。不同PAEs的去除率随碳链(即分子量)的增加和PAEs初始浓度的增加而降低,随活性炭用量的增加而增加。采用稀盐酸+甲醇+超声波的方式可以达到一定程度的活性炭脱附再生,随着活性炭使用次数的增多,它的吸附能力也逐渐减弱,不过活性炭使用次数与寿命大大得到提高。活性炭对DMP吸附符合弗兰德利希方程,吸附常数Kf =142.879mg/g,1/n=0.1712,表明活性炭对于DMP吸附容量大,受被吸附质浓度的影响小,易吸附。因此,活性炭吸附是一种有效的处理含PAEs废水以及深度处理方法。 好氧生物降解邻苯二甲酸酯的试验研究中,采取PAEs浓度逐步提高,而共基质乙酸钠浓度逐渐降低的方法来达到污泥的成功驯化。驯化污泥在降解PAEs时表现出良好的降解性能,其对微生物的抑制性能和毒害作用大大降低,驯化的活性污泥菌对DMP、DEP的生物降解反应符合一级动力学特征,其降解速率常数随着DMP、DEP浓度增加而降低,半衰期t1/2随着DMP、DEP浓度增加而增加,说明高浓度的PAEs对其生物降解有一定抑制作用;未驯化污泥的好氧表观降解性可用零级反应动力学来表述,各方程的线性关系良好。