好氧颗粒污泥去除典型雌激素的过程特性研究

发布时间：2017-03-15 17:54

【摘要】：近年来,内分泌干扰物(EDCs)等新型有机物污染问题日益凸显,我国多处地表水和污水处理厂出水中EDCs含量达几十μg·L-1甚至更高,表明现有污水处理工艺不能有效去除上述EDCs.含EDCs污水排入受纳水体严重威胁生态环境安全和居民饮水健康,因此,探寻经济有效的EDCs污水处理工艺技术具有重要现实意义。论文以典型类固醇雌激素为研究对象,应用傅里叶红外光谱(FTIR)、液相色谱-质谱联用(LC/MS)、高通量测序等技术,开展了絮体污泥与好氧颗粒污泥去除典型雌激素的过程特性、处理含典型雌激素城镇污水好氧颗粒污泥污泥工艺性能等研究,取得如下主要研究结果：1、研究絮体污泥和好氧颗粒污泥对典型类固醇雌激素的吸附特性发现,雌激素在絮体污泥和好氧颗粒污泥上的吸附规律相似,在初始雌激素浓度250μg·L-1～40000μg·L-1条件下吸附在4h达到平衡,吸附等温线较好符合Langmuir方程和Freundlich方程,相关系数R2分别为0.924～0.959和0.949～0.975。其中,好氧颗粒污泥对典型类固醇雌激素E2、EE2的吸附过程与准二级动力学拟合较好(R20.992),表明好氧颗粒污泥吸附E2、EE2是以化学吸附为主的物理-化学吸附过程。研究还发现,污泥浓度、pH、温度等影响雌激素吸附性能。2、研究絮体污泥和好氧颗粒污泥对E2、EE2的生物降解性能,结果表明,在初始浓度4000μg·L-1条件下,絮体污泥和好氧颗粒污泥对E2的去除率均在94%以上,其中生物降解所占比例分别为66.5%、68.8%,表明E2去除以生物降解为主；絮体污泥和颗粒污泥对EE2的去除率分别为75.5%、88.9%,其中吸附所占比例分别为67.1%和69.3%,表明EE2去除以吸附为主。结合不同结构污泥显微观察发现,好氧颗粒污泥较大的比表面积与丰富的氨基、羟基、羧基等表面化学官能团有利于雌激素的吸附与功能微生物的附着。3、启动SBR好氧颗粒污反应器研究雌激素去除效能,结果表明,颗粒污泥反应器在进水COD、TN、E2/EE2负荷分别为1.5kg·m-3·d-1、0.08kg·m-3·d-1、 0.03g·m-3·d-1条件下运行120d,颗粒污泥平均粒径达685±±35μm,系统MLSS、SVI分别稳定在5.8±0.1g·L-1、34mL·g-1, COD、NH4+-N、TN去除率分别稳定在94.6%±0.2%、97.5%±0.1%、73.5%±0.3%,E2、EE2去除率则达88.6±0.7%和73.2±0.5%,表明好氧颗粒污泥工艺对雌激素具有良好的去除效能。分析反应器运行过程污泥微生物菌群结构变化发现,处理含雌激素污水的R1反应器运行90d,Shannon指数从3.58上升到5.65,菌群丰富度提高。颗粒污泥主要优势菌群为Proteobacteria和Actinobacteria,其丰度分别为60.1%和27.2%。对比对照组R2,R1污泥Sphingomonas spp.丰度由1.02%增至13.9%,Pseudomonas spp.由1.02%增至13.2%,分析认为这两种菌属对雌激素物质降解有重要作用。研究结果初步揭示好氧颗粒污泥工艺去除雌激素的微生物学机制。
【关键词】：好氧颗粒污泥 雌激素 吸附 生物降解 机理
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703.3
【目录】：