O3-改性石英砂生物濾池對二級出水中常規(guī)污染物和PhACs的去除研究.pdf

1、水資源短缺現(xiàn)已成為全球亟待解決的難題之一，且嚴(yán)重阻礙了我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，污水回用可以有效地減緩日益增長的用水需求和水資源短缺之間的矛盾?！俺粞酢餅V池”是經(jīng)典的污水回用工藝之一，但其除污能力主要受生物濾池降解能力的影響。石英砂、無煙煤等傳統(tǒng)的填料，存在著表面光滑，比表面積小，表面電負(fù)性，吸附能力低，微生物不易附著等缺點(diǎn)，因此試圖通過濾料改性來提高生物濾池的處理效果。本研究對石英砂分別進(jìn)行親水改性、疏水改性和鐵離子改性，以天然石英砂為

2、參照，對比研究對石英砂進(jìn)行不同改性的生物濾池在掛膜啟動及穩(wěn)定運(yùn)行期間的除污效能;分析了臭氧投加量對組合工藝去除污染物的影響和“臭氧—天然石英砂生物濾池”、“臭氧—親水改性石英砂生物濾池”、“臭氧—疏水改性石英砂生物濾池”和“臭氧—鐵離子改性石英砂生物濾池”在最佳運(yùn)行工況下對常規(guī)污染和3種PhACs的去除效果;以及對取自石英砂生物濾池樣品中進(jìn)行了微生物菌落的分析。
　　本研究對三座污水處理廠的二級出水進(jìn)行長期檢測，發(fā)現(xiàn)A、B、C三座

3、污水處理廠二級出水中溶解態(tài)CODCr的比例分別為78.77％～86.62％、74.92％～83.79％和83.57％～90.32％;二級出水的可生化性均較差，BOD5/CODCr的值分別為0.211～0.303、0.207～0.290和0.184～0.239;除C廠二級出水中TN和NH3-N能夠勉強(qiáng)達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)要求外，A、B廠的TN和NH3-N均超標(biāo);且三座水廠的TP也達(dá)不到一級A的標(biāo)準(zhǔn)。由此可見溶解性污染物是深度處理的主要目標(biāo)，利用

4、臭氧提高后續(xù)生物濾池的可生化性也十分必要。
　　除了對常規(guī)污染物監(jiān)測外，對三座污水廠二級出水中的8種目標(biāo)PhACs（藥物活性物質(zhì)）也進(jìn)行了采樣檢測，發(fā)現(xiàn)8種目標(biāo)PhACs在二級出水中均能檢測出，濃度在ng/L～μg/L之間。利用MEC/PNEC評價體系對三座污水廠二級出水中8種PhACs的濃度進(jìn)行了環(huán)境生態(tài)風(fēng)險評價，按照最不利原則，結(jié)果表明A污水廠二級出水中磺胺甲惡唑、氧氟沙星、紅霉素和四環(huán)素的RQ值大于1，屬于高風(fēng)險;美托洛爾和

5、卡馬西平的RQ值在0.1～1，屬于中等風(fēng)險;羅紅霉素、環(huán)丙沙星、美托洛爾和卡馬西平的RQ值均小于1，屬于低風(fēng)險。B、C污水廠二級出水中的氧氟沙星、紅霉素和磺胺甲惡唑?qū)υ孱愐矊儆诟唢L(fēng)險;四環(huán)素屬于中等風(fēng)險;羅紅霉素、環(huán)丙沙星、美托洛爾和卡馬西平屬于低風(fēng)險。三座污水廠二級出水中8種目標(biāo)PhACs的RQmax分別為138.05、254.78和143.66，均在100以上，遠(yuǎn)大于1，說明會對生態(tài)均會帶來高風(fēng)險危害。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)臭

6、氧投加量為2mg/L，臭氧接觸池的水力停留時間為15min，生物濾池水力負(fù)荷均為5.0 m3/(m2·h)時，組合工藝“臭氧—親水改性石英砂生物濾池”和“臭氧—鐵離子改性石英砂生物濾池”對NH3-N的去除效果最好，平均去除率分別為88.25％和87.40％，“臭氧—天然石英砂生物濾池”和“臭氧—疏水改性石英砂生物濾池”僅為73.07％和71.81％;“臭氧—疏水改性石英砂生物濾池”對UV254的去除效果最好，平均去除率為29.24％，分

7、別比“臭氧—親水改性石英砂生物濾池”、“臭氧—鐵離子改性石英砂生物濾池”和“臭氧—天然石英砂生物濾池”高2.02％、2.66％和6.22％;“臭氧—天然石英砂生物濾池”、“臭氧—親水改性石英砂生物濾池”、“臭氧—疏水改性石英砂生物濾池”和“臭氧—鐵離子改性石英砂生物濾池”對CODcr的平均去除率分別為19.39％、31.56％、19.80％和30.00％。
　　臭氧對環(huán)丙沙星的去除效果比較好，平均去除率為75.99％，對脫水紅霉素

8、和四環(huán)素的去除率分別為16.63％和29.38％。天然石英砂生物濾池對脫水紅霉素的去除效果較好，平均去除率為43.51％;對四環(huán)素的平均去除率為24.94％;對環(huán)丙沙星不僅沒有去除率，甚至還會出現(xiàn)負(fù)增長。鐵離子和親水改性石英砂生物濾池對環(huán)丙沙星的去除效果好，平均去除率分別為68.24％和60.59％，對四環(huán)素的平均去除率分別為25.67％和24.75％，對脫水紅霉素的平均去除率僅分別為19.49％和21.22％。疏水改性石英砂生物濾池對

9、這3種PhACs的去除效果均不理想。組合工藝“臭氧—天然石英砂生物濾池”、“臭氧—親水改性石英砂生物濾池”、“臭氧—疏水改性石英砂生物濾池”和“臭氧—鐵離子改性石英砂生物濾池”對環(huán)丙沙星的平均去除率分別為34.37％、90.45％、75.49％和92.26％;對脫水紅霉素的平均去除率分別為52.87％、34.32％、24.56％和32.84％;對四環(huán)素的平均去除率分別為46.99％、46.91％、28.34％和47.50％。
　　

10、對取自天然及改性石英砂生物濾池的樣品進(jìn)行MiSeq高通量分析，發(fā)現(xiàn)每個樣品中的細(xì)菌分布均有一定的差別。此次試驗(yàn)在四個樣品中共檢測到27個菌門，266個菌屬，其中變形菌門(Proteobacteria)為優(yōu)勢菌門，在天然、親水、疏水和鐵離子改性石英砂生物濾池樣品中的豐度分別為67.16％、60.11％、57.69％和53.59％。亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas)是AOB細(xì)菌中的優(yōu)勢菌屬，在天然、親水、疏水和鐵離子改性石英砂生物濾