典型PPCPs在污水处理厂中的迁移转化规律研究

【摘要】：PPCPs (pharmaceuticals and personal care products)是一类含有处方类和非处方类医药品、防晒剂、清洁剂、杀菌剂和香料等化学用品在内的污染物的总称。作为2000年以来受到科学界和公众广泛关注的一类“新型”化学物质,PPCPs与人类的生活息息相关。该类物质具有较强的生物活性、旋光性和极性,它们大多数都以痕量浓度存在环境中,在地表水、地下水、饮用水、土壤和污泥中均能检测到PPCPs的存在,给人类健康和生态环境带来了潜在的危害。 本课题选择了污水处理厂中5种典型的常见的PPCPs一卡马西平(CBZ)、苯扎贝特(BEZ)、布洛芬(IBP)、碘美普尔(IOM)和碘普罗胺(IOP)作为研究对象。首先,建立了固相萃取(SPE)-高效液相(HPLC)测定污水中目标污染物的快速检测方法,并对其进行了优化。 论文选择上海市松江污水处理厂为研究对象,根据所建立的分析方法,对其各个处理单元所采集的水样和泥样进行检测,并探究目标污染物的迁移转化规律。实验结果表明,5种目标污染物在松江污水处理厂中均有检出,并且在进入生物处理单元之前,CBZ、BEZ、IBP、 IOM和IOP的浓度变化不大,说明物理处理单元不能有效的去除它们。在经过A2／O工艺处理之后,5种PPCPs的浓度均有明显的降低,且除了在沉砂池和外排污泥中检测到CBZ和BEZ外,其他几种PPCPs均没被检出,说明吸附对它们的去除影响不大,他们在污水处理厂中主要还是靠生物降解作用来实现。通过污水处理厂进出水浓度,得到CBZ、BEZ、IBP、IOM和IOP的去除率分别为79.16%、100%、100%、36.69%和100%。 对松江污水处理厂二沉池的回流污泥进行了实验室吸附实验研究,探讨了溶液pH、温度和污染物浓度对吸附的影响。结果表明,污泥对IOM和IOP的吸附作用不大。通过对影响因素的研究发现,CBZ在中性条件下,污泥的吸附作用较好,而BEZ和IBP则在偏酸或偏碱的条件下,容易被吸附。并且在低浓度条件下,温度越高,对CBZ和IBP的吸附越不利,而BEZ则相反。通过动力学模型的模拟发现,伪二阶比伪一阶模型拟合效果要好,说明污泥吸附主要靠污泥与污染物之间发生电子的转移或交换,从而形成吸附化学键来进行吸附的。通过Henry、Freundlich和Langmuir吸附等温方程式的模拟,表明CBZ、BEZ和IBP在污泥上的吸附属于化学吸附和物理吸附的结合。通过热力学参数的研究,得出CBZ和IBP在污泥上的吸附过程是一个自发的放热过程,而对于BEZ是自发的吸热反应。 最后,取松江污水处理厂二沉池的回流污泥进行好氧生物降解实验,通过实验室配水模拟生活污水进行培养。整个降解实验过程中,污泥浓度保持在3000-5000mg／L,溶解氧为2-4mg/L, pH为7-8,污泥驯化稳定后,投加药品进行降解实验。结果表明,CBZ在污泥膨胀和正常状态下,均不能有效的被降解,而IOM和IOP在两种污泥状态下均能完全的被降解,BEZ和IBP在正常状态下能有效的被生物降解去除,而在污泥膨胀状态下则不能。通过单个药品的生物降解实验和LC-MS分析,得出了BEZ、IBP、IOM和IOP在污水处理厂中可能被转化和去除的形式,这也表明这些污染物是被微生物代谢转化为小分子的化合物而去除的。 【关键词】：PPCPs 分析方法 吸附 生物降解 迁移转化
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703;X132
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-13
• 1 绪论13-36
• 1.1 药品和个人护理品(PPCPs)概述13-16
• 1.1.1 环境中PPCPs的介绍13
• 1.1.2 环境中PPCPs的来源13-15
• 1.1.3 环境中PPCPs的危害15-16
• 1.2 污水处理厂中典型的PPCPs16-21
• 1.2.1 酸性药物17-18
• 1.2.2 抗生素类药物18-19
• 1.2.3 抗癫痫类药物19
• 1.2.4 雌激素类19-20
• 1.2.5 显影剂20
• 1.2.6 个人护理用品20-21
• 1.3 PPCPs主要检测方法21-25
• 1.3.1 样品的提取和富集21-23
• 1.3.2 主要分析测试方法23-25
• 1.4 PPCPs主要迁移转化途径25-28
• 1.4.1 污泥吸附25-26
• 1.4.2 生物降解26-27
• 1.4.3 生物富集27
• 1.4.4 光降解27-28
• 1.4.5 挥发28
• 1.5 目标污染物的选取28-32
• 1.6 研究内容和意义32-34
• 1.6.1 研究内容32-33
• 1.6.2 研究意义33-34
• 1.7 技术路线34-36
• 2 SPE-HPLC测定污水中目标PPCPs方法的建立36-50
• 2.1 实验材料36-37
• 2.1.1 实验试剂36
• 2.1.2 实验仪器和设备36-37
• 2.1.3 标准溶液的配制37
• 2.2 SPE-HPLC测定水中IOP和IOM方法的建立37-43
• 2.2.1 最大吸收波长的确定37-38
• 2.2.2 高效液相色谱条件的确定38-41
• 2.2.3 固相萃取条件的确定41-43
• 2.3 SPE-HPLC测定水中CBZ、BEZ和IBP方法的建立43-50
• 2.3.1 最大吸收波长的确定43
• 2.3.2 高效液相色谱条件的确定43-47
• 2.3.3 固相萃取条件的确定47-50
• 3 USE-HPLC测定污泥中目标PPCPs方法的建立50-56
• 3.1 实验材料50-51
• 3.1.1 实验试剂50
• 3.1.2 实验仪器和设备50-51
• 3.1.3 标准溶液的配制51
• 3.2 污泥样品预处理51-52
• 3.3 超声萃取52-55
• 3.3.1 超声萃取实验步骤52
• 3.3.2 IOM和IOP超声萃取方法的优化52-53
• 3.3.3 CBZ、BEZ和IBP超声萃取方法的建立53-55
• 3.4 微波萃取55-56
• 3.4.1 微波萃取步骤55
• 3.4.2 结果与分析55-56
• 4 松江污水处理厂中目标PPCPs的归趋及迁移转化分析56-69
• 4.1 实验材料56
• 4.1.1 实验试剂56
• 4.1.2 实验仪器和设备56
• 4.2 松江污水处理厂简介56-59
• 4.3 样品处理59-60
• 4.3.1 样品采集59
• 4.3.2 样品预处理59-60
• 4.3.3 样品分析60
• 4.4 结果分析60-69
• 4.4.1 实验结果及分析60-62
• 4.4.2 红外光谱分析62-63
• 4.4.3 元素分析63-64
• 4.4.4 电镜分析64-65
• 4.4.5 质量平衡分析65-69
• 5 目标PPCPs的污泥吸附特性研究69-85
• 5.1 实验材料69-71
• 5.1.1 实验试剂69
• 5.1.2 实验仪器和设备69-70
• 5.1.3 标准储备液的配制70
• 5.1.4 样品预处理70-71
• 5.2 吸附平衡时间的确定71-74
• 5.2.1 实验步骤71
• 5.2.2 实验结果与分析71-74
• 5.3 吸附的影响因素分析74-78
• 5.3.1 pH对吸附的影响74-75
• 5.3.2 温度和浓度对吸附的影响75-78
• 5.4 吸附等温线78-81
• 5.4.1 吸附等温式78-79
• 5.4.2 实验结果与分析79-81
• 5.5 吸附热力学81-82
• 5.6 吸附动力学82-85
• 6 目标PPCPs的生物降解研究85-100
• 6.1 实验材料和分析方法85-87
• 6.1.1 实验试剂85-86
• 6.1.2 实验仪器和设备86-87
• 6.1.3 实验分析方法87
• 6.2 模拟生物降解实验87-93
• 6.2.1 溶液的配置87-88
• 6.2.2 污泥驯化88
• 6.2.3 降解实验88
• 6.2.4 实验结果和分析88-93
• 6.3 降解产物分析93-100
• 6.3.1 检测方法93
• 6.3.2 实验操作93-94
• 6.3.3 实验结果与分析94-97
• 6.3.4 降解产物97-100
• 7 结论100-101
• 参考文献101-107
• 攻读硕士学位期间主要的学术成果107-108
• 致谢108

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

水环境中药物污染及迁移转化行为研究进展    王朋华;袁涛;谭佑铭;

城市污水中的PPCPs及其去除特性    郭美婷,胡洪营,王超

污水处理系统中PPCPs的迁移转化研究    黄满红;陈亮;陈东辉;

苯扎贝特的作用及临床应用    张土生;余晓峰;孙晓燕;

城市污水处理系统去除药物和个人护理用品(PPCPs)的机理研究    周雪飞;张亚雷;代朝猛;

水环境中药品和个人护理用品污染现状及研究进展    邹艳敏;吴向阳;仰榴青;

城市污水中有关新型微污染物PPCPs归趋研究的进展    周海东;黄霞;文湘华;

污水处理中几种去除药物及个人护理用品方法的机理及效果比较    宋存义;汪翠萍;李晖;

活性污泥化学组成的分析    柳丽芬,赵树昌,邓贻钊

北京某污水处理厂出水中药物和个人护理品的污染现状    赵高峰;杨林;周怀东;李昆;吴正勇;

残留兽药在环境中的迁移与转归    谭为军;

污水二级生化出水有机物(EfOM)性质表征及去除研究现状    郭瑾;盛丰;马民涛;秦侠;彭永臻;

污泥龄对活性污泥处理微量磺胺类药物的影响    杨程;郭劲松;Belinda S.M.Sturm;Rachael F.Lane;Craig D.Adams;Ray E.Carter;

水环境中药物污染及迁移转化行为研究进展    王朋华;袁涛;谭佑铭;

双水相气浮浮选光度法测定污水中痕量土霉素    侯延民;闫永胜;李春香;赵晓军;

城市污水中药品和个人护理用品(PPCPs)削减技术研究    乔学兵;由佩骅;

HPLC-MS/MS法联合分析环境水体中喹诺酮类抗生素和雌激素    高会;祖国仁;顾佳;陈彤;方小丹;李永东;那广水;

药物相互作用对免疫抑制剂合理用药的影响    李琴;李晓宇;刘皋林;

活性污泥改性及其在废水处理中的应用    袁林;柴立元;闵小波;

附加电场超滤膜去除水中有机污染物的研究    张瑞金;陈鑫;邓慧萍;张翀;

纳滤膜在饮用水生产中的应用    胡锦英;张阳;王浩然;韩璐;易小祺;

环境相关浓度头孢类抗生素暴露对四膜虫酶活性影响    白琦锋;袁涛;

化学抗生素对鱼类的毒性和残留效应    甘居利;李娟;

高级氧化法降解水中PPCPs类污染物安乃近与产物的毒性评价    童君;熊振湖;

太阳光辐照的类芬顿体系降解水中低浓度混合药物及产物的生物毒性评价    焦瑞;熊振湖;

水质条件对臭氧氧化氯贝酸的影响    惠小芸;隋倩;黄俊;邓述波;余刚;

恩诺沙星对小型模型水生态系统中底泥微生物的影响    吴银宝;廖新俤;汪植三;陈杖榴;

药物相互作用对免疫抑制剂合理用药的影响    李琴;刘皋林;

碳毡负载Pd纳米粒子催化剂对双氯芬酸钠的降解行为研究    王旭;李建荣;付明来;

东莞市蔬菜中喹诺酮类抗生素污染特征及健康风险    吴小莲;莫测辉;苏青云;王纪阳;李亮;李彦文;黄献培;冯玉年;

有机废弃物CO_2施肥发酵过程中基质理化性状变化及残渣培肥土壤的作用    李玲玲

新型电极材料光/电催化降解有机污染物及污染物化学能的综合利用    刘艳彪

UV/O_3降解水中新兴微污染物的特性与机理研究    刘小为

典型抗生素和抗药性基因在污水处理系统中的归趋及迁移分布规律    高品

高级氧化工艺降解水溶液中氯贝酸的影响因素及机理研究    李文贞

新型可见光响应纳米光催化剂的研制及其应用    李玲

天津城市水、土环境中典型药物与个人护理品（PPCPs）分布及其复合雌激素效应研究    胡伟

水环境抗生素分析及全国沿岸陆源排海浓度分布研究    叶赛

污水处理过程中内分泌干扰物的分布特征与去除效果研究    孔祥吉

淡水养殖鱼塘中氯霉素污染及微生物降解研究    吕玄文

光谱法研究生物大分子与小分子相互作用    李晓甜

活性炭吸附技术去除水中氯贝酸和磺胺甲恶唑的研究    兰涛

固相萃取—超高效液相色谱串联质谱法对杭州市不同水环境中13种痕量药物残留状况的检测及分析    李晓娟

典型PPCPs在给水处理系统中的变化规律及调控技术研究    周宁娟

水中典型抗生素的光化学降解研究    黄丽萍

典型PPCPs降解菌的筛选及其在曝气生物滤池中的应用    杨兴

UASB-SBR工艺去除生活污水中磺胺二甲基嘧啶的研究    田世烜

纳滤膜去除水中内分泌干扰物双酚A的研究    胡锦英

介质阻挡放电等离子体对水中双氯芬酸的去除研究    王惠英

水体中典型有机污染物的光催化降解动力学及降解机理研究    安继斌

原料乳中抗生素残留的现状与对策    何家香

四环素致BALB/c小鼠肝脏毒性的基因表达谱研究    高利宏;敖林;胡冉;刘晋祎;黄明辉;杨梦苏;曹佳;

持久性有机污染物(POPs)研究进展    穆季平;

近年国内固相萃取-色谱分析的进展    傅若农;

污水中8种雌激素化合物的定量测定    金士威;徐盈;惠阳;廖涛;

环境中合成麝香污染物的研究进展    曾祥英;陈多宏;桂红艳;盛国英;傅家谟;

UPLC-ESI-MS/MS法同时测定水中7种抗生素    张川;胡冠九;孙成;

水质生物毒性在线监测技术研究进展    彭强辉;陈明强;蔡强;刘辉;何苗;陈明功;

三种藻类引发水中17α-乙炔基雌二醇的光降解实验研究    邓欢欢;葛利云;吴峰;邓南圣;李建华;赵建夫;

香港维多利亚港和珠江广州河段水体中抗生素的含量特征及其季节变化    徐维海;张干;邹世春;李向东;刘玉春;

污水处理厂多环麝香污染物的分布特征及去除途径的初步研究    曾祥英

卡劳塞尔污水处理技术在贵石沟矿污水处理中的应用    刘相国;

物元分析法在污水处理厂运行管理效果综合评价中的应用    郭景海;

土壤类型与人工湿地污水处理功能的关系    杨昌凤;夏盛林;许春所;陈华;刘天兵;

污水处理厂引进高速风机的探讨    冯生华

优序法在污水处理厂优选中的应用    田贵全

城市污水处理厂在工业污水管理中的地位    杨玲，李宁江，张鸣

高碑店污水处理厂回用水工程    朱向东

杭州四堡污水处理厂扩建工程的实施特色    王光荣

水环境中的药物对污水处理厂和地面水的潜在影响    荃葳

关于我国城市污水处理的浅见    冯生华

洛阳市污水处理与节能减排的思考和建议    王建美;丁绍凯;

湖州市北污水处理厂卡鲁塞尔氧化沟运行管理    黄海明;

污水处理设备国产化——众望所归    高相升;

污水处理厂臭气的生物滤床处理    罗春;马立实;吴坚;周超平;

全球气候变暖背景下的水资源应对措施——谈国外水循环利用及其对我国的借鉴    王苗苗;

污水处理厂污泥无害化处置与资源化技术研究    班福忱;程琳;张佩泽;苑晓叶;

我国城镇污水处理系统能源回收的潜力分析    雷洋;王玉明;杨勇;郑祥;

污水处理厂曝气控制    夏文辉;刘芬;周雹;

污水处理厂污泥资源化利用之探讨    徐志瑛;徐志明;

污水处理厂的恶臭污染控制    耿静;王元刚;李秀荣;徐金凤;

BOT污水处理厂落户武汉阳逻    金涛 陈克斌

河湖水质每季度向社会公布    闫雪静

山东通报批评治污不力者    记者　 周雁凌

56座污水处理厂实现市场化    记者　周雁凌 季英德

加快污水厂建设步伐 足额征收污水处理费    刘剑辉

市政府下达污水处理厂“限期整改令”    记者　 庄云锋

11月底前10个污水处理厂投用    记者　 李江涛 通讯员　 韦建飞

全省最大污水处理厂主体完工    蒋凌

污水处理厂每天“生产”污水    雒焕素

兰州最大污水处理厂9月投用    孙存德

氧化沟工艺污水处理厂优化与综合评价研究    陈立爱

反馈支持向量回归算法与ASM2D在污水厂设计中的应用研究    杜敬

深圳河及沿岸污水处理厂典型雌激素微生物转化研究    王凌云

天津城市水、土环境中典型药物与个人护理品（PPCPs）分布及其复合雌激素效应研究    胡伟

基于不确定性理论与方法的城市污水处理厂优化决策研究    蒋茹

类固醇类内分泌干扰物分析方法及其在滇池水系环境化学行为研究    黄斌

广州市典型污染河道与城市污水处理厂中恶臭有机硫化物的初步研究    盛彦清

土壤典型PPCPs污染及与重金属Cd的联合毒性及机理    陈翠红

基于CAST工艺的低碳氮比城市污水高效脱氮调控技术研究    刘少武

再生水灌溉对植物生长及土壤微生物生态系统的影响研究    焦志华

山东嘉祥经济开发区污水处理厂建设项目的可行性研究    武秋生

萧山污水处理厂改建工程处理工艺研究    修燕

大庆西城区污水处理厂生物除臭技术应用研究    邢世才

污水处理厂节能控制策略的研究和工程应用    谭晶

城市污水处理工艺的能耗评价体系研究    李为

污水处理厂远程交互式系统    王伟东

城镇生活污水深度处理研究    田秀芳

沌口污水处理厂水质水量调查与预测    张齐云

广东某污水处理厂强化除磷工艺实验研究    贾丽玥

南方某污水处理厂工艺优化方案研究    陈广