污水处理系统中磺胺嘧啶和磺胺甲噁唑的优化处理研究

【摘要】抗生素的环境污染及其生态毒理效应已成为我国乃至全球所面临的重大环境问题之一。随着环境检测分析手段的快速发展和应用，给排水系统中抗生素等微污染物的残留、危害、去除机制等己逐渐引起了环境工作者和公众的广泛关注。城市污水的再生利用是解决当前水资源日益短缺的有效途径之一。城市污水处理厂已成为抗生素药物进入环境的主要污染源之一。而现有的多数传统污水处理工艺对抗生素的去除效率不高，且去除机制存在争议。故进入水体中的抗生素成为城市污水再生利用的一个巨大挑战。因此，如何在保证现有污水厂处理工艺对常规污染物较高去除率的基础上，探讨研究一套可靠、高效、经济可行的以去除抗生素为目的的优化处理工艺已成为亟待解决的问题。为了提高现有污水处理系统中磺胺类抗生素的去除率，本文在调查研究了泰安市两座污水处理厂各工段中SD与SMX浓度分布特征的基础上，采取传统污水处理系统SBR法和两类典型深度处理工艺优化处理人工污水中SD与SMX，系统的研究了处理工艺的影响因素和最佳工艺参数，提出了改进现有污水厂强化抗生素去除率的工艺流程。论文的主要研究内容如下：（1）采用固相萃取—高效液相色谱法对泰安市两座污水处理厂磺胺嘧啶和磺胺甲噁唑的污染特征分析。结果表明，不同污水来源的处理厂中进水浓度不同，以生活污水为主的A厂进水浓度为165.8ngL-1和324.3ngL-1，而以工业废水为主的B厂中进水浓度分别为88.9和165.3ngL-1；处理工艺不同，去除效率不同，A厂、B厂SD与SMX去除率分别为48.3%、44.9%和39.1%、35.8%；A厂中不同工段的去除率不同，其中的好氧单元去除率最高，SD和SMX去除率为29.0%和20.6%%；污水中SD和SMX的去除机制主要是吸附到颗粒物上，浓缩污泥中SD和SMX浓度分别为135.4和285.3ngg-1。（2）采用延长污泥龄和增加曝气时间的方法优化了SBR法去除污水中两种磺胺类抗生素工艺参数。实验结果表明，延长SBR总HRT、提高好氧时间段-厌氧时间段的比例和延长SRT有助于提高SD与SMX的去除率，当总HRT时间为480min时，SRT为25d，好氧-厌氧时间比为0.83时，SD与SMX去除率维持在48~56%、51~58%；（3）采用Fenton试剂法、高铁酸盐法和吸附法强化了污水系统中两种抗生素的去除效率。实验结果表明，当污水量为0.4L，SD与SMX浓度为1.0mg·L-1时，采用高铁酸盐去除SD与SMX，其最佳投加量为0.15mmoL·L-1，pH为6~7，温度为25℃，反应最佳时间为10min，SD与SMX的去除率达到88.6%和88.9%；采用Fenton试剂法去除SD与SMX时，其去除率随氧化剂和催化剂投加量的增加而升高，其最佳投加量为Fe2+0.015mmoL·L-1，H2O20.2mmoL·L-1，反应初始pH为4，温度为25℃，反应最佳时间为60min，SD与SMX的去除率达到92%和99%以上；采用大孔树脂吸附法去除SD与SMX时，其最佳投加量分别为1.6g，pH为6~7，反应平衡时间为120min，吸附温度为20℃，SD与SMX的去除率达到80.8%和88.2%，SD与SMX的去除符合拟一级动力学模型；采用活性炭去除SD与SMX时，其最佳投加量为100mg，pH为6~7，反应平衡时间为180min，SD与SMX的去除率达到79.7%和91.5%，SD与SMX的去除符合拟一级动力学模型。同时，实验结果表明，优化后的SBR工艺对常规指标可以保持原有的去除效率。深度处理法对常规指标的去除效率不高，去除率仅有10%~35%左右。在传统生物处理的污水系统中，增加深度处理法可有效去除污水中常规污染物和微量污染物。
【作者】孙丰霞；
【导师】朱鲁生；
【作者基本信息】山东农业大学，土壤学，2014，博士
【关键词】磺胺嘧啶（SD）；磺胺甲噁唑（SMX）；传统污水处理系统；深度处理；工艺优化；

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