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引起國內外學者的廣泛關注，并開始對其在環(huán)境中的去除方式進行探討。由于大量研究發(fā)現硝化過程與類固醇雌激素的生物降解有很強的相關性，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行處理。本文以類固醇雌激素為研究對象，采用氣升式內循環(huán)流化床反應器對包埋硝化菌進行馴化，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行了初步研究。本實驗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的去除效果及相應的生物降解動力學情況；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，包埋硝化菌經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，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重抑制，出水氨氮濃度較高，出水水質難以滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物一級 A排放標準的要求。掃描電鏡證實包埋硝化菌馴化前后在顆粒上的空間分布特征會出現較大變化。包埋硝化菌馴化前均勻分布在包埋顆粒內部。經過一段時間的馴化，包埋顆粒表面會出現由大量桿狀、橢球狀硝化菌構成的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的去除效果進行小試研究，結果表明BAC（有菌有碳顆粒）反應器中E1、E2和EE2去除率分別達到65.6％、98.8%和72.0%，去除機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）反應器中E1、E2和EE2的去除率分別達到39.4%、45.2%和71.3%，去除機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均有較強的生物降解能力，并且E1是E2的中間代謝產物，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。
　　3）對初始濃度不同的E1、E2和EE2生物降解情況進行線性回歸擬合，結果表明包埋硝化菌對E1、E2和EE2的降解速率大小關系為：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，靜態(tài)吸附實驗結果表明，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-受電子兩種機理。同時，Freundlich方程對E1、E2和

7、EE2的擬合的結果表明，PAC的吸附容量K和吸附強度1/n均高于CPM的吸附容量K和吸附強度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）具有較強的去除作用，去除機理主要為