典型PPCPs降解菌的篩選及其在曝氣生物濾池中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，藥品和個(gè)人護(hù)理品(Pharmaceuticalandpersonalcareproducts，PPCPs)作為新污染物，成為研究的熱點(diǎn)。常規(guī)的混凝、沉淀、過濾等給水處理工藝不能有效地去除這些有毒有害物質(zhì)。對(duì)水源水進(jìn)行生物預(yù)處理，使PPCPs減量甚至完全去除，不失為一種簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的對(duì)策。目前，尚未見有報(bào)道結(jié)合生物強(qiáng)化技術(shù)和曝氣生物濾池技術(shù)(BiologicalAeratedFilter，BAF)去除微污染水源水中微量污染物PPCPs

2、。本實(shí)驗(yàn)篩選出降解典型PPCPs的細(xì)菌，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行研究，為去除水環(huán)境中PPCPs提供技術(shù)支持。
　　 以苯扎貝特（Bezafibrate，BZF）、卡馬西平(Carbamazepine，CBZ)和布洛芬(Ibuprofen，IBU)為典型PPCPs，從上海松江污水處理廠活性污泥中得到BZF降解菌株B-31、CBZ降解菌株DHU-33、IBU降解菌株BL-1。根據(jù)菌株的菌落形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化特征及其16SrRNA基因序列分析鑒

3、定，其分別屬于惡臭假單胞菌、產(chǎn)堿桿菌和粘質(zhì)沙雷氏菌。它們都是通過共代謝機(jī)制降解各PPCPs。搖瓶試驗(yàn)表明降解各PPCPs的最適條件為:培養(yǎng)基初始pH值7.0，溫度30℃。
　　 最適條件下，菌株B-31在含有1％甲醇和30mg/L的BZF的無機(jī)鹽培養(yǎng)基中生長(zhǎng)5d后，BZF的降解率為48％。菌株DHU-33在含有1％甲醇和25mg/L的CBZ的無機(jī)鹽培養(yǎng)基中生長(zhǎng)5d后，CBZ的降解率為34％。菌株BL-1在含有1％甲醇和30mg/

4、L的IBU的無機(jī)鹽培養(yǎng)基中生長(zhǎng)5d后，IBU的降解率為75％。與甲醇相比，酵母粉、蛋白胨、葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以使各PPCPs的降解率明顯增加，尤其是加入5g/L酵母粉后，5d降解率分別達(dá)76.67％、54.4％和94.3％。研究了各PPCPs降解與葡萄糖消耗之間的關(guān)系?？傮w上，各PPCPs的降解與葡萄糖消耗呈正相關(guān)。除BZF的降解過程接近零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)外，CBZ、IBU和葡萄糖消耗過程接近一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
　　 當(dāng)以甲醇為初級(jí)基

5、質(zhì)時(shí)，GC-MS檢測(cè)到BZF有7種降解產(chǎn)物。其中以4-氯苯甲酸為主。根據(jù)降解產(chǎn)物分析，BZF的降解過程包括酰胺鍵水解、伯胺基團(tuán)氧化、苯環(huán)雙羥基化等重要過程;CBZ的4種降解產(chǎn)物，分別為CBZ-EP、CBZ-DiOH、2-羥基苯甲酸和鄰氨基苯甲酸。IBU的降解產(chǎn)物為2-（4-乙酰苯基）丙酸。另外菌株BL-1在降解IBU過程中會(huì)利用初級(jí)基質(zhì)產(chǎn)生天然紅色色素。
　　 將PPCPs降解菌和活性污泥混合后分別投加到兩種填料（生物陶粒和高效

6、纖維球）的曝氣生物濾池，接種掛膜。以不加PPCPs菌為對(duì)照，分析了曝氣生物濾池掛膜階段CODMn和氨氮的去除率、生物相，結(jié)果表明向曝氣生物濾池添加的工程菌的生物生長(zhǎng)量沒有明顯加速掛膜周期。
　　 在進(jìn)水水溫15.6℃～24.5℃，pH6.88～7.27的條件下，CODMn和氨氮的去除率隨水力負(fù)荷的增大、氣水比的減少而降低。當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷為0.2m3/m2·h，氣水比為1.5∶1時(shí)，投加有工程菌的BAF對(duì)氨氮和CODMn的處理略微有一

7、定優(yōu)勢(shì)，與不加工程菌的生物陶粒BAF和高效纖維球?yàn)V料BAF相比，氨氮去除率同比提高0.60％和1.56％，CODMn去除率同比提高1.17％和1.44％。
　　 無論投加工程菌與否，各PPCPs的去除率隨水力負(fù)荷的增大、氣水比的減少而降低。生物陶粒BAF的去除效能要優(yōu)于高效纖維球BAF。當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷為0.2m3/m2·h，氣水比為1.5∶1時(shí)，與不加工程菌的生物陶粒BAF和高效纖維球?yàn)V料BAF相比，工程菌的使用短期內(nèi)對(duì)典型PPCP