不同填料人工濕地對水環(huán)境中PPCPs的去除效果及機(jī)理研究.pdf

1、水環(huán)境中藥品和個(gè)人護(hù)理品（PPCPs）作為新興微量有機(jī)污染物，其污染問題以及危害已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注。目前，眾多研究表明人工濕地處理技術(shù)對 PPCPs的去除效果優(yōu)于其他水處理技術(shù)，而且人工濕地處理技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)生態(tài)的水處理技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊。本課題以PPCPs類藥物卡馬西平（Carbamazepine，簡稱CBZ）和雙氯芬酸（Diclofenac，簡稱DCF）作為目標(biāo)物質(zhì)，研究了加氣混凝土砌塊、礫石、天然錳礦石和鐵礦石4種不同填料垂

2、直流人工濕地對其去除效果，篩選出對目標(biāo)物質(zhì)具有較好去除效果的填料，同時(shí)考察了水力停留時(shí)間對其去除效果的影響，從而強(qiáng)化人工濕地處理技術(shù)對 PPCPs的去除效果，進(jìn)一步開展了天然錳礦石填料對卡馬西平和雙氯芬酸的去除機(jī)理研究。
　　水環(huán)境中微量 PPCPs的檢測方法是開展本課題研究的前提和基礎(chǔ)，建立了卡馬西平和雙氯芬酸混合水樣的固相萃取-高效液相色譜檢測法，該方法操作簡便，回收率和準(zhǔn)確度較高?？R西平的濃度與峰面積對應(yīng)關(guān)系的線性方程為：

3、y=0.01348x-0.0038，相關(guān)系數(shù) r=0.99989，雙氯芬酸的濃度與峰面積對應(yīng)關(guān)系的線性方程為：y=0.02008x-0.0191，相關(guān)系數(shù) r=0.99955。兩種物質(zhì)濃度與峰面積線性關(guān)系的相關(guān)系數(shù)均大于0.9995，呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系，可準(zhǔn)確地進(jìn)行樣品定量分析。該方法兩種目標(biāo)物質(zhì)的回收率分別為97.63％±1.56%和97.78%±1.63%。
　　試驗(yàn)研究表明，雙氯芬酸的去除效果優(yōu)于卡馬西平，卡馬西平為難降解

4、物質(zhì)。4組填料人工濕地對卡馬西平的去除效果無顯著差異，對雙氯芬酸的去除效果依次是：天然錳礦石>礫石>加氣混凝土砌塊>天然鐵礦石，天然錳礦石填料濕地對雙氯芬酸的平均去除率高達(dá)53.29%，比其他填料濕地的去除率高20%~40%，顯著優(yōu)于其他填料的去除效果。天然錳礦石和礫石適宜作為濕地的填料，對污染物具有顯著降解能力，而且濕地運(yùn)行效果穩(wěn)定；加氣混凝土砌塊填料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，鐵礦石不利于水生植物的生長。濕地中雙氯芬酸的去除主要依靠底部填料的氧化

5、作用，植物的去除作用較小。同時(shí)對比了不同水力停留時(shí)間HRT=2d和4d對目標(biāo)物質(zhì)去除效果的影響，結(jié)果表明適當(dāng)?shù)难娱L水力停留時(shí)間，可以有效地提高某些 PPCPs的去除效果，而對類似于卡馬西平這類難降解物質(zhì)的影響較小。
　　在濕地中設(shè)置微曝氣系統(tǒng)，可顯著提高對雙氯芬酸的去除效果，對卡馬西平的去除效果則無顯著提高。在水力停留時(shí)間HRT=4d，微曝氣的條件下，濕地對卡馬西平的最高去除率20%左右，相對于其他工況條件下的去除效率有很大的提高

6、；天然錳礦石和礫石填料濕地對雙氯芬酸的去除率高達(dá)90%。另外，微曝氣顯著提高了鐵礦石填料對目標(biāo)物質(zhì)的降解作用，表明鐵礦石的界面效應(yīng)顯著。因此人工濕地處理工藝中可采用強(qiáng)化供氧的方式來提高PPCPs的去除效果。
　　在4組不同填料人工濕地裝置中，目標(biāo)物質(zhì)的去除主要依靠填料的氧化作用。由于濕地上層ORP值較高，部分Mn2+離子被氧化為高價(jià)態(tài)氧化物MnO2，以及部分 Mn2+、Ca2+等離子被吸附到填料錳氧化物表面作用位點(diǎn)，使得上層取樣口