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A~2O污水处理过程中PAHs和PAEs分布和去除效果

肖海  
【摘要】:多环芳烃(PAHs)和酞酸酯(PAEs)是一类具有高毒性、生物蓄积性、难降解性等特殊性质的持久性有机污染物(POPs),因其具有来源多、分布广、成分复杂、难治理等特点,对环境和人类健康的危害和毒性较大,已受到国内外环保部门、环境研究学者的普遍关注。目前,POPs的监测、毒理及高效去除与源头控制技术的研究已成为本领域的重要前沿课题。本论文依托小城镇污水处理过程中典型POPs深度处理技术及工程示范的环保厅课题,在全面查阅和系统研究国内外相关文献的基础上,针对污水治理过程中PAHs和PAEs浓度低、成分差异大、难以富集分析等问题,以A2O处理工艺流程中不同处理单元中PAHs和PAEs的预处理-分析技术研究为重点,建立了一套快速检测分析方法,并研究了不同处理单元PAHs和PAEs的分布与去除效果,研究的主要内容和结果如下: (1)建立了SPE/ASE预处理与HPLC联用,紫外检测器(PDA)和荧光检测器(FLD)双检测器串联的色谱分析方法。SPE条件:洗脱速率5.0mL/min,洗脱剂加入量6mL,清洗剂组分甲醇/水(V)=90/10,洗脱剂组分甲醇/二氯甲烷(V)=20/80。ASE条件:以1:1正已烷和丙酮为萃取溶剂,萃取温度100℃,压强1500psi,预加热3min,静态萃取时间为5min,萃取次数为2次。PDA和FLD双测器串联的PAHs高效液相色谱分析条件:紫外检测器波长为254nm,荧光检测器激发波长为300nm,发射波长为460nm,柱温35℃,色谱柱(250mmx4.6mm×5μm);流动相采用二元梯度洗脱程序,流动相:水(A)、乙腈(B);梯度洗脱程序:0~3min(30%B+70%A)、10min(100%B)、10~35min(100%B);流速为0.65mL/min,进样体积20μL。PAEs的高效液相色谱条件:紫外检测器,波长254nm,柱温35℃,进样体积25μL,流速1.0mL/min。液相色谱流动相为甲醇-水(80:20,V/V),全部分析时间为20min。该方法对PAHs的加标回收率为87.65-93.28%,相对标准偏差(RSD)为0.68%-9.02%;对PAEs的加标回收率为57.7%~98.4%,相对标准偏差(RSD)为1.47-9.29%,满足美国EPA中RSD<30%的规定。方法具有检出限低、灵敏度高、耗时少等优点。 (2)将该方法用于济南市光大水务一厂污水处理过程(A2O处理工艺)中各个单元水相、悬浮相以及沉积物中的16种PAHs和6种PAEs的分析测定,结果如下:16种PAHs的监测结果:对于水相,16种PAHs检出率较高的为苊(Acen)、芴(Fluo)、菲(Phe)和蒽(Anth)等3环的PAHs类物质,检出率低的为5环类的PAHs物质,而二苯并蒽(Dib)在整个污水处理过程均未被检出。对于悬浮相,16种PAHs含量较集中的为3环和4环类PAHs,而2环、5环和6环类PAHs浓度较低,在整个污水处理的不同单元的样品中,屈(Chry)、苯并[k]荧蒽(BkF)、Dib和苯并芘(Bghi)均有未被检出的情况,而5环的BkF在生化处理单元和污泥处理单元没有被检出,Dib在整个污水处理过程均未被检出。对于沉积物,监测结果显示,3环和4环类PAHs在底泥中出现较多,Acen、phe、芘(Pyr)、Chry、茚并[1,2,3-cd]芘(Ind)这几种物质在最终泥饼样品中未被检出,而5环的BkF在整个污水处理单元的底泥中均未被检出。6种PAEs的监测结果:对于水相,6种PAEs均被检出,其中初沉池出水中含量较高的为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸(2-乙基己)酯(DEHP),浓度均大于6μg/L,含量较低的为邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP),浓度在2μg/L左右。对于悬浮相,6种PAEs均被检出,其中含量较高的为DMP,其中好氧池中DMP浓度为9.71μg/g,而DEP、BBP、 DBP、DEHP和DNOP虽被检出,但是浓度在1.19-2.37μg/g之间,浓度最低的为DNOP,在整个污水处理过程中,其检出浓度最高的为进水,2.60μg/g,最低为出水0.96μg/g。对于沉积物,6种PAEs均被检出,DMP的检出浓度均高于其他PAEs类物质,在最终污泥中,DMP的检出浓度为10.71gg/g,而DEHP仅为1.05μg/g。 (3)16种PAHs和6种PAEs在光大水务一厂中的浓度分布和去除效果如下:16种PAHs的监测结果:水相中,∑16PAHs的浓度在0.98-6.07μg/L之间,预处理单元的去除率为2.25%~30.56%,生化处理单元30.74%~60.88%,污泥处理单元25.83%-76.10%。悬浮相中,∑16PAHs的浓度范围为1.14~10.86μg/g,预处理单元的去除率为8.38%~19.46%,生化处理单元11.26%-45.65%,污泥处理单元18.06%~77.63%。沉积物中,∑16PAHs的浓度在4.14~14.04μg/g之间,对于整个A20工艺处理过程,∑16PAHs的去除率为25.96%。6种PAEs的监测结果:水相中,∑6PAEs的浓度范围为0.08~7.63μg/L,预处理单元对水相中这6种PAEs的去除率为1.57%-6.88%,生化处理单元36.54%~60.97%,污泥处理单元14.53%~38.43%。悬浮相中PAEs的浓度为0.97~9.05μg/g,预处理单元对这6种PAEs的去除率为3.06%~70.37%,生化处理单元23.03%~51.13%,污泥处理单元19.56%~73.25%。沉积物中∑6PAEs的浓度为0.10~10.71μg/g,对于整个A2O工艺处理过程,∑6PAEs的去除率为48.84%。


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