论文部分内容阅读
城镇污水厂出水可检测出天然雌激素雌酮(estrone,E1)、17β-雌二醇(17β-estradiol,E2)及人工合成雌激素17α-乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2),浓度在<0.5-80 ng L-1。雌激素的内分泌干扰活性非常强,经污水厂出水排入下游纳污河流后,可对动物和人的生殖发育、免疫系统和神经系统产生危害。传统城镇污水厂中生物工艺应用较广,尤其是活性污泥工艺。研究好氧活性污泥工艺中雌激素的去除可指导实际污水厂的运行,降低出水雌激素浓度,减少环境排放。 活性污泥工艺中雌激素的去除主要有污泥吸附和生物降解两种途径。本文首先考察了雌激素在活性污泥工艺中的迁移转化行为,分析污泥吸附和生物降解对雌激素去除的贡献率。结果表明,在好氧活性污泥工艺中,三种雌激素E1、E2、EE2均在10min内快速吸附至泥相并达到平衡状态。后续生物降解过程中,泥相、水相雌激素浓度同步下降,体系内维持着吸附的动态平衡状态。74h后,生物降解对水相E1、E2、EE2去除的贡献率分别为98.6%、99.6%和94.6%,降解是雌激素去除的主要途径。E1、E2、EE2的一级降解速率常数分别为0.0711、0.4022、0.0412 L/g VSS/h,其大小排序为kEE2<kE1<kE2,可见EE2最难降解。 在生物降解方面,活性污泥中氨氧化菌对雌激素的共代谢降解一直备受关注。氨氧化菌能否共代谢雌激素以及共代谢作用对雌激素降解的贡献大小仍然存在争议。本文分别采用驯化后的硝化菌富集培养物(NEC)以及实际污水厂活性污泥为研究对象,通过考察氨氧化活性对雌激素降解效率的影响探讨上述问题。 在驯化后的硝化菌富集培养物(NEC)中,氨氧化过程产生的亚硝酸盐对雌激素的硝基化作用很弱,非生物降解可忽略。通过改变初始氨氮浓度和加入氨氧化菌抑制剂烯丙基硫脲(ATU)可获得不同的氨氧化活性,较高的氨氧化活性对应较高的雌激素降解效率。氨氧化活性被ATU抑制后,雌激素降解效率非常低,因此NEC中雌激素的降解主要由氨氧化菌完成。通过pH和DO浓度的改变获得六组梯度变化的氨氧化速率值,且雌激素降解速率与氨氧化速率间呈线性正相关。可推测氨氮氧化与雌激素降解是同步的,氨单加氧酶活性对雌激素降解有决定性的影响。氨氧化菌对雌激素的共代谢得到验证。 在污水厂好氧活性污泥工艺中,加入ATU可完全抑制污泥氨氧化活性,此时的kE1(0.0256 L g-1 VSS h-1)、kEE2(0.0145 L g-1 VSS h-1)明显低于不加ATU时的相应值(0.0904 L g-1 VSS h-1和0.0649 L g-1 VSS h-1),可见良好的氨氧化活性对于雌激素的高效降解非常必要。同时,氨氧化菌活性被抑制后,雌激素的降解并未完全停止,推测为异养菌的代谢作用。因此,污水厂活性污泥中氨氧化菌和异养菌均可降解雌激素,但氨氧化菌的降解作用更为高效,氨氧化活性的提升将有利于雌激素降解性能的优化。