包埋硝化菌顆粒去除污水中類固醇雌激素的初步研究.pdf

1、近年來，類固醇雌激素污染已經(jīng)引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，并開始對其在環(huán)境中的去除方式進(jìn)行探討。由于大量研究發(fā)現(xiàn)硝化過程與類固醇雌激素的生物降解有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此可以利用包埋硝化菌顆粒在污水深度處理階段對類固醇雌激素進(jìn)行處理。本文以類固醇雌激素為研究對象，采用氣升式內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器對包埋硝化菌進(jìn)行馴化，并利用具有良好活性的包埋硝化菌顆粒對污水中的類固醇雌激素進(jìn)行了初步研究。本實(shí)驗(yàn)研究主要包括以下幾個方面：比較了不同溫度對包埋硝化菌顆粒馴

2、化的影響，對包埋硝化菌在顆粒上的空間分布特征進(jìn)行了探討；研究了包埋硝化菌顆粒對類固醇雌激素E1、E2和EE2的去除效果及相應(yīng)的生物降解動力學(xué)情況；分析了PAC（無菌有碳顆粒）和CPM（無菌無碳顆粒）兩類不同組分的包埋顆粒對類固醇雌激素E1、E2和EE2的靜態(tài)吸附效果。通過研究得出以下主要結(jié)論：
　　1）高溫下，系統(tǒng)具有啟動快、硝化活性高、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)，包埋硝化菌經(jīng)9天培養(yǎng)即可完成馴化。低溫下，系統(tǒng)則具有啟動慢、硝化活性低等缺點(diǎn)，包

3、埋硝化菌連續(xù)培養(yǎng)29天才能完成馴化。流化床反應(yīng)器成功啟動后，如果水溫降至12℃以下，包埋硝化菌的活性會受到嚴(yán)重抑制，出水氨氮濃度較高，出水水質(zhì)難以滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物一級 A排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。掃描電鏡證實(shí)包埋硝化菌馴化前后在顆粒上的空間分布特征會出現(xiàn)較大變化。包埋硝化菌馴化前均勻分布在包埋顆粒內(nèi)部。經(jīng)過一段時(shí)間的馴化，包埋顆粒表面會出現(xiàn)由大量桿狀、橢球狀硝化菌構(gòu)成的1-2mm厚淡黃色的生物膜。
　　2）利用包埋硝化菌顆粒對E1、

4、E2和EE2的去除效果進(jìn)行小試研究，結(jié)果表明BAC（有菌有碳顆粒）反應(yīng)器中E1、E2和EE2去除率分別達(dá)到65.6％、98.8%和72.0%，去除機(jī)理主要包括包埋硝化菌的生物降解作用和包埋顆粒材料的物理吸附作用；PAC（無菌有碳顆粒）反應(yīng)器中E1、E2和EE2的去除率分別達(dá)到39.4%、45.2%和71.3%，去除機(jī)理主要是包埋顆粒材料的物理吸附作用。包埋硝化菌對E1和E2均有較強(qiáng)的生物降解能力，并且E1是E2的中間代謝產(chǎn)物，但是包埋硝

5、化菌對EE2的生物降解能力卻非常弱，幾乎可以忽略不計(jì)。
　　3）對初始濃度不同的E1、E2和EE2生物降解情況進(jìn)行線性回歸擬合，結(jié)果表明包埋硝化菌對E1、E2和EE2的降解速率大小關(guān)系為：E2（0.0935/h）> E1（0.0365/h）> EE2（0.0008/h）。E2的生物降解速率是E1生物降解速率的2.6倍，是EE2生物降解速率的116.9倍。同時(shí)也證明自養(yǎng)條件下硝化菌的生物作用是存在的，并且生物降解速率與三種類固醇雌激

6、素的特性一致，即EE2最穩(wěn)定，E2最不穩(wěn)定。
　　4）選取PAC和CPM作為類固醇雌激素E1、E2和EE2的吸附質(zhì)，靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PAC對E1、E2和EE2的吸附容量分別是CPM吸附容量的1.1-1.9倍、1.1-1.8倍和1.1倍。與CPM相比，添加少量粉末活性炭的PAC能夠顯著提高自身的吸附能力。PAC和CPM的吸附作用是基于微孔填充和苯環(huán)與羰基之間發(fā)生的給-受電子兩種機(jī)理。同時(shí)，F(xiàn)reundlich方程對E1、E2和

7、EE2的擬合的結(jié)果表明，PAC的吸附容量K和吸附強(qiáng)度1/n均高于CPM的吸附容量K和吸附強(qiáng)度1/n。其吸附能力順序依次為：EE2(PAC)>E2(PAC)> E1(PAC)> EE2(CPM)> E2(CPM)>E1(CPM)。PAC和CPM對E1、E2和EE2的吸附選擇性均與其Kow值關(guān)系一致，即EE2最容易分配至固相，而E1最不容易。
　　5）包埋硝化菌顆粒對類固醇雌激素（E1、E2和EE2）具有較強(qiáng)的去除作用，去除機(jī)理主要為