活性污泥法去除污水中内分泌干扰物的工艺和机理研究

1、活性污泥法去除污水中内分泌干扰物的工艺和机理研究（李咏梅）1. 研究的背景与方向内分泌干扰物（Endocrine disrupting chemicals，EDCs）目前是全球广泛关注的环境问题之一。国外很多研究表明，环境中内分泌干扰物的存在导致了严重的动物雌性化现象，如在工业或城市污水排污河流中发现雄性鱼的生殖器具有排卵功能，并出现了两性鱼。已报道的环境内分泌干扰物对人类的影响主要集中在以下几个方面：影响激素分泌和激素活性、生育力下降、后代生存能力减弱、以及造成生殖解剖学结构的改变（如隐睾症、尿道下裂、子宫内膜异位、阴阳人、发育不全等）。由于内分泌干扰物具有毒性作用剂量少，潜伏期长，在环境中

2、不易分解，可通过食物链蓄积放大等特点，其危害性常常表现为对物种和生态环境具有灾难性的影响，因此被列为继臭氧层破坏、温室效应之后的又一个全球性热点环境问题。城市污水的排放是环境中内分泌干扰物的一大来源。研究表明城市污水厂排放废水中内分泌干扰物的含量水平足以引起雄鱼雌性化，一些研究还表明在城市污水排放水域生活的鸟类、爬行动物和哺乳动物的内分泌生殖系统也发生了变化。近年来，许多科学家都在城市污水及其排放水域中检测到了多种内分泌干扰物。由于城市污水处理厂的主要功能是净化污水，减轻其排放对环境的危害，因此近年来国外科学家调查了城市污水处理厂对内分泌干扰物的去除情况。Nasu等的研究认为城市污水处理厂对内

3、分泌干扰物的去除率可以达到90%以上。Servos等调查了加拿大18个城市污水处理厂中17-雌二醇和雌酮的去除情况，结果表明二级处理工艺对17-雌二醇有较好的去除效果，去除率可达到75%98%；雌酮的去除情况比较复杂，高的可达98%，但也有的污水厂出水雌酮浓度比进水浓度还高；其调查还表明较长的污泥龄（SRT）和水力停留时间（HRT）有利于雌激素的去除。Svenson等调查了瑞典20个城市污水处理厂对雌激素效应的去除情况，发现活性污泥工艺可有效地削减污水的雌激素效应，而化学混凝工艺效果很差。Clara等研究了活性污泥对双酚A，17-雌二醇和17乙炔雌二醇的吸附作用，结果表明污泥对这几种物质有很强

4、的吸附作用，并且活性污泥和非活性污泥的吸附作用相同。国内类似的报道很少，杜兵等对北京市某典型污水厂中内分泌干扰物的初步调查表明，污水中各种内分泌干扰物在二级处理过程中的去除率为75%99%，其中活性污泥吸附起了重要的作用。马兴杰等研究了壬基酚聚氧乙烯醚（NpnEO）在城市污水处理过程中的迁移转化行为，结果表明壬基酚和NpnEO的总去除率为71%，活性污泥对NpnEO有明显的吸附作用。本课题选取城市污水中几种典型内分泌干扰物壬基酚、双酚A、17-雌二醇和17乙炔雌二醇为研究对象，拟通过实验室试验，研究城市污水典型处理工艺对内分泌干扰物的去除机理，并对关键运行参数进行考察。以期为在城市污水生物处理

5、工艺中最大限度去除内分泌干扰物提供理论依据和技术参数。2. 实验的基础与内容本课题组在内分泌干扰物的生物去除技术和机理方面有扎实的基础，已发表论文多篇，其中SCI论文2篇， EI收录论文3篇。指导教师有关于有机物生物降解的理论研究和丰富的实践经验，已经具备了开设内分泌干扰物活性污泥法处理方面的综合开放性实验的必要条件。实验通过研究城市污水中几种典型内分泌干扰物壬基酚、双酚A、17-雌二醇和17乙炔雌二醇在城市污水典型处理工艺如A2O、SBR工艺中的生物降解性能，以及在污泥上的吸附行为，确定同时去除内分泌干扰物以及除磷脱氮的最佳工艺参数，考察内分泌干扰物在该系统中的迁移转化行为，确定其去除途径与

6、机理。本课题最终目标是为城市污水处理厂采用活性污泥法去除内分泌干扰物提供理论依据和技术参数，使其最大限度在污水厂中去除，削减其环境排放量。3. 实验要求通过本实验要求达到下述目的： 学习和掌握文献资料的检索和应用。 巩固实验操作技能，学习并运用有关处理技术。熟练并灵活使用有关高级检测仪器。 经过对试验结果的分析评价和理论探讨，巩固所学的化学，生物等学科的基础知识和有关的专业知识，培养和提高科学研究能力。 通过整个实验过程，培养和锻炼发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，主观能动性和创新思维得到启发和提高。4. 学生应具备的基础知识（1）化学方面的基础知识（2）废水生物处理的基础知识（2）仪器

7、分析实验基础（3）环境科学、环境工程专业知识5. 实验过程第一阶段：学生通过检索和查阅有关文献资料，设计出试验方案，包括实验目的，原理，装置构思，所需设备仪器、试剂，操作步骤。第二阶段：指导教师审查学生提交的实验设计方案后，根据实验室环境条件等具体情况，与学生讨论并修正设计方案，确定试验计划，提供相关装置设备。第三阶段：学生按自己设计的方案进行全过程操作（包括废水配制，安装试验装置，样品分析等），试验完成后整理实验数据，对试验结果进行分析评价，提交正式试验报告。第四阶段：教师对实验报告进行评价，并将评价意见反馈给学生。6. 实验人数：每组实验学生数为 35人7. 实验时数：学生实验室实验时间为

8、54学时8. 学 分：2学分9. 质量控制学生提交实验报告后，经指导教师初审合格后，将实验方案、实验原始数据纪录、实验报告等提交综合开放性实验质量审核小组，对学生的实验质量进行审核（必要时，可对学生进行面试答辩），经审查合格后，给予学分。对不合格的实验，要求学生补充实验，直到达到实验标准为止。10. 其它学生选修本实验的程序，按学院统一的选课程序实施；外专业学生也可选修和参加本实验。11参考资料1中国环境保护总局官方网站2美国环境保护署官方网站3加拿大环境保护署官方网站4欧洲环境保护署官方网站5 Jobling S, Nolan M, Tyler C R, Brighty G, Sumpter

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