论文部分内容阅读
畜禽养殖废水中的抗生素是水体抗生素污染的主要来源之一,含有抗生素的畜禽养殖废水会经水循环进入生态系统,从而威胁人类健康。建立一套能有效处理含抗生素畜禽养殖废水的净水工艺是实现从源头治理抗生素污染的关键。本论文通过原电池与A/O-MBR工艺耦合的集成系统进行废水治理,以验证该集成工艺对含抗生素畜禽养殖废水的处理效能。采用单因素试验法分析了该工艺的最佳运行条件;通过实验室模拟试验法分析了畜禽养殖废水中被频繁检出的三种抗生素:盐酸四环素（TC-HCl）、诺氟沙星（NOR）和磺胺异恶唑（SIZ）对集成系统去污效能的影响;并进一步探讨了系统去除抗生素的主要作用机制。研究结果表明:（1）当系统HRT为24 h,曝气强度为16 L·min-1,进水pH为8.5-9.5,进水COD、NH3-N、TP的浓度分别为750、25、5 mg·L-1,填料为聚氨酯海绵填料时,系统去污效能最优。在最佳工艺组合条件下,系统对COD、NH3-N和TP的去除率分别为95.35%、97.08%、86.97%,出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A的水质标准。耦合MBR工艺可显著提高传统A/O工艺对COD、NH3-N和TP的去污效能。相比传统A/O-MBR工艺,原电池耦合A/O-MBR工艺不仅具有更优的生物除磷效能,还能将膜污染周期从17 d左右延长至24 d左右,有效延缓膜污染。（2）最佳工艺组合条件下,原电池耦合A/O-MBR工艺对三种抗生素的处理效能表现为:TC-HCl>NOR>SIZ。当进水中抗生素的质量浓度均为30 mg·L-1时,系统对TC-HCl、NOR和SIZ的24 h去除率分别为88.88%、67.02%、22.76%。相对空白对照组而言,进水中分别含有30 mg·L-1的TC-HCl、NOR和SIZ时,系统的COD去除率分别下降了8.85%、5.94%、7.07%,NH3-N去除率分别下降了13.38%、6.58%、32.02%,TP去除率分别下降了3.97%、12.40%、45.13%。TC-HCl、NOR和SIZ虽可被微生物降解,但均具有生物毒性。所以,废水中这三种抗生素的存在均显著或极显著地影响了废水处理中的主要技术指标。（3）废水中的复杂物质成分、温度和光照会在一定程度上促进水体中TC-HCl、NOR和SIZ的降解;废水中抗生素的初始质量浓度越高,抗生素的生物降解率和水解率越低,稳定性越高;NOR和SIZ的稳定性良好,TC-HCl的稳定性最差。在灭活污泥的吸附试验中,抗生素的初始质量浓度越大,吸附平衡时,污泥对抗生素的单位吸附量和吸附总量越高;增大污泥浓度,污泥对抗生素的吸附总量增大,单位吸附量减小;酸性条件有利于促进污泥对NOR和SIZ的吸附作用,碱性条件则有利于促进污泥对TC-HCl的吸附作用;升高温度,污泥对TC-HCl的吸附性能增强,对NOR和SIZ的吸附性能减弱;污泥对三种抗生素的吸附均可自发进行,且吸附过程符合拟二级动力学方程;TC-HCl和NOR的污泥吸附-平衡过程更符合Freundlich模型;SIZ的吸附-平衡过程则更贴近Langmuir模型;污泥对TC-HCl的吸附过程吸热,熵增大;对NOR的吸附过程放热,熵减小;对SIZ的吸附过程放热,熵增大。原电池耦合A/O-MBR工艺对废水中NOR和SIZ的去除主要依赖于污泥的吸附作用和微生物的降解作用,对TC-HCl的去除则可通过TC-HCl的自身水解作用、污泥的吸附作用以及微生物的降解作用实现。