城市污水處理廠中痕量抗生素的歸趨及其減排技術(shù)研究.pdf

1、痕量抗生素在環(huán)境中的出現(xiàn)日益引起人們的關(guān)注。城市污水處理廠被認(rèn)為是環(huán)境中痕量抗生素的主要來(lái)源之一。本研究考察了抗生素在污水處理過(guò)程中的歸趨，探索了能夠有效去除污水中痕量抗生素的技術(shù)與其原理，力求實(shí)現(xiàn)抗生素從污水處理廠的減量排放，對(duì)促進(jìn)生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展具有一定意義。本研究首先選取了6種使用頻率較高的抗生素作為目標(biāo)物，構(gòu)建了以固相萃取前處理技術(shù)和高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)為技術(shù)支撐的痕量抗生素檢測(cè)方法。然后，在大連市6所污水處理廠中采樣

2、分析。結(jié)果表明，6種抗生素在污水處理廠進(jìn)水和出水中的濃度分別在20-711 ng·L-1和29-728 ng·L-1范圍內(nèi)。在污水處理過(guò)程中，頭孢氨芐與頭孢拉定兩種β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素在生物處理階段被有效去除（平均去除率分別為100％和72％）;諾氟沙星和氧氟沙星兩種氟喹諾酮類(lèi)抗生素主要通過(guò)初級(jí)污泥與二級(jí)污泥吸附被部分去除(平均去除率分別為70％和40％);而羅紅霉素和阿奇霉素兩種大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素在污水中呈現(xiàn)負(fù)去除現(xiàn)象。此外，在所考察的黃

3、海近海海域中檢測(cè)到6種目標(biāo)抗生素的濃度在2-396 ng·L-1范圍內(nèi)。
　　鑒于部分痕量抗生素在污水處理廠中不能被有效去除，隨后本研究開(kāi)展了基于膜技術(shù)和高級(jí)氧化技術(shù)去除污水中痕量抗生素的研究。在采用納濾聯(lián)合臭氧-紫外氧化技術(shù)處理污水廠二級(jí)出水中痕量抗生素的研究中發(fā)現(xiàn)，NFX納濾膜對(duì)二級(jí)出水中檢出頻率較高的4種痕量抗生素具有良好的截留效果（截留率達(dá)到98％以上）。同時(shí)，臭氧-紫外氧化技術(shù)對(duì)納濾濃縮液的處理效果良好，濃縮液中抗生素的

4、去除率達(dá)到94％以上，溶解有機(jī)碳的去除率達(dá)到40％，濃縮液可生化性提高了4.6倍，急性毒性降低了58％。
　　在采用正滲透膜截留污水中痕量抗生素的研究中發(fā)現(xiàn)，在正滲透膜分離器內(nèi)原料液一側(cè)膜面上方添加不銹鋼篩網(wǎng)能夠提高正滲透膜對(duì)抗生素的截留率。不同操作條件下截留率提高在2.3-8.5％范圍。分析其機(jī)理為，篩網(wǎng)促使膜分離器內(nèi)流體產(chǎn)生湍流，從而擾動(dòng)膜面的邊界層，促使其中的抗生素向主體溶液擴(kuò)散，降低了邊界層中抗生素的濃度，減小了膜兩側(cè)抗生

5、素的濃度差，減弱了抗生素向汲取液一側(cè)擴(kuò)散的濃差驅(qū)動(dòng)力，從而提高了膜截留率。此外，本研究構(gòu)建了電化學(xué)正滲透一體化反應(yīng)器。該反應(yīng)器截留抗生素效能較正滲透膜過(guò)濾器最大提高45％，降解濃縮液中抗生素效率較傳統(tǒng)電解池最大提高30％，體現(xiàn)出正滲透與電化學(xué)氧化在本反應(yīng)器中的協(xié)同效應(yīng)。城市污水處理廠二級(jí)出水（目標(biāo)抗生素含量在134-1311 ng·L-1范圍）經(jīng)該一體化反應(yīng)器處理后，出水和濃縮液中抗生素的濃度均低于檢測(cè)限。總而言之，電化學(xué)正滲透一體化反