改性生物砂濾工藝對(duì)城市污水廠尾水中典型PhACs的去除機(jī)理研究.pdf

1、由于人類(lèi)對(duì)醫(yī)藥活性物質(zhì)(Pharmaceutically Active Compounds，PhACs)的過(guò)分使用甚至是濫用，導(dǎo)致這類(lèi)化合物及其代謝產(chǎn)物被持續(xù)不斷地排入地表水、地下水及土壤等各種環(huán)境介質(zhì)中，PhACs在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、生態(tài)毒理及其控制處理已成為環(huán)境科技界日益關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。麗在我國(guó)，還鮮有此方面的研究報(bào)道。而且我國(guó)70％以上的污水處理廠并沒(méi)有針對(duì)PhACs建設(shè)專(zhuān)門(mén)的去除工藝（或工段）。因此，有必要研究新型的深度處理工

2、藝來(lái)去除PhACs，以降低PhACs對(duì)水環(huán)境造成的污染。
　　本試驗(yàn)研究，以Piranha溶液、KH-550水解液以及鐵鹽作為改性劑對(duì)石英砂濾料進(jìn)行改性，改性后的石英砂其表面變得凹凸不平，通過(guò)掃描電鏡(SEM)、X射線衍射、紅外光譜和有機(jī)碳含量分析對(duì)改性前后的石英砂濾料進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)表征?；谖絼?dòng)力學(xué)試驗(yàn)及等溫吸附平衡試驗(yàn)考察了普通、親水改性、疏水改性和鐵離子改性（生物）石英砂對(duì)PhACs的吸附過(guò)程;研究了石英砂改性前后以及生物覆

3、膜前后對(duì)PhACs吸附性能的影響;分析了其吸附機(jī)理以及微生物在生物覆膜石英砂去除PhACs中的貢獻(xiàn)率。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)以Piranha溶液、KH-550水解液以及鐵鹽作為改性劑對(duì)粒徑為1.0mm～1.7mm的石英砂進(jìn)行改性，得到親水改性、疏水改性和鐵離子改性這三種改性石英砂。本試驗(yàn)選用四環(huán)素、環(huán)丙沙星及美托洛爾作為研究對(duì)象。經(jīng)過(guò)Piranha溶液處理后，石英砂表面的雜質(zhì)被氧化處理后呈現(xiàn)網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，比表面積增

4、大，因此親水改性石英砂對(duì)PhACs的吸附去除效果最好;與普通石英砂相比，疏水改性和鐵離子改性石英砂對(duì)所選用的三種PhACs的去除效果有不同程度的下降。
　　(2)基于吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)改性石英砂和生物覆膜石英砂對(duì)PhACs的靜態(tài)吸附均在2h內(nèi)基本達(dá)到平衡，改性石英砂及生物覆膜石英砂對(duì)PhACs的靜態(tài)吸附過(guò)程均符合偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，其主要吸附機(jī)制均為表面物理吸附。
　　(3)基于等溫吸附平衡試驗(yàn)結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)當(dāng)試驗(yàn)溫度在

5、288.15 K～309.15 K之間變化時(shí)，Langmuir等溫吸附模型能更好地描述試驗(yàn)所得改性石英砂及生物覆膜石英砂對(duì)TCN、CIP和MTP的靜態(tài)等溫吸附行為。溫度越接近298.15 K，改性石英砂以及生物覆膜石英砂對(duì)PhACs的靜態(tài)吸附量越大。當(dāng)pH在2.0～12.0的范圍內(nèi)變化時(shí)，美托洛爾的靜態(tài)吸附效果不受pH值的影響，但強(qiáng)酸環(huán)境有利于四環(huán)素和環(huán)丙沙星的靜態(tài)吸附，由此推斷改性石英砂和生物覆膜石英砂對(duì)四環(huán)素和環(huán)丙沙星的主要吸附機(jī)制

6、是陽(yáng)離子吸附，對(duì)美托洛爾的主要吸附機(jī)理則是表面吸附。在PhACs溶液中分別加入K+、Na+和Ca2+時(shí)，其吸附效果均有不同程度的降低，其中Ca2+的抑制效果明顯高于K+和Na+。
　　(4)基于電鏡掃描結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)生物覆膜石英砂表面所附球菌、短桿菌、長(zhǎng)桿菌以及節(jié)桿菌等與胞外聚合物共同形成了多孔且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物膜，此類(lèi)生物膜對(duì)PhACs的削減具有明顯的強(qiáng)化作用;通過(guò)序批試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)覆膜石英砂對(duì)PhACs的削減包含濾料吸附、微生物吸