城市污水处理过程中医药类污染物分布规律及去除特性研究

【摘要】：医药类污染物是在药物生产和使用过程中进入环境的一类新型污染物,具有难降解性、高生物活性以及具有一定的生物蓄积性,对人体健康具有很大的潜在危害。 本课题来源于2011年山东省科技发展计划项目“基于污水再生利用的光催化膜反应器及其消毒特性研究”的部分内容,选取咖啡因、萘普生和双氯芬酸三种医药类污染物作为研究对象,对光大水务(济南)有限公司污水处理一厂和二厂各处理单元出水以及活性污泥中的医药类污染物的分布规律及去除效果进行研究。试验研究主要内容及结论如下。 (1)使用固相萃取法对水样中的医药类污染物进行前处理,并对水样的前处理条件进行了优化,最终确定处理条件为：洗脱剂为二氯甲烷,水样上样体积为1000mL,水样pH为2,上样流速控制在5mL/min,洗脱剂用量为5mL。采用索氏提取法对泥样中的医药类污染物进行提取,并使用自制的Na2S04-硅胶-A1203层析柱对浓缩后的提取液进行净化。 (2)使用气相色谱质谱联用法对咖啡因、萘普生和双氯芬酸进行分析,建立了针对三种医药类污染物检测的色谱和质谱条件。在优化后的试验条件下,三种医药类污染物可以有效分离,标准曲线的线形范围介于0.03-2.00μg/mL,相关系数均大于0.998,线性相关性较好,最低检出限介于0.003-0.009μg/L。对SPE-GC/MS检测方法进行精密度和准确度分析,方法加标回收率介于83.54%-100.76%,相对标准偏差在1.70%-4.85%之间,具有较好的精密度与准确度。 (3)对光大水务一厂和二厂各处理单元中医药类污染物的分布规律及去除特性进行了研究。两污水厂的水样和泥样中均检测出了咖啡因、萘普生和双氯芬酸三种医药类污染物。其中咖啡因的进水浓度均最高,一厂的4月和7月萘普生的浓度高于双氯芬酸,一厂10月和二厂各月份双氯芬酸浓度均高于萘普生。三种医药类污染物在处理过程中的变化趋势基本上一致,咖啡因进水浓度最高,出水浓度也最高,水厂工艺对双氯芬酸处理效果较好,各水厂各月份均是双氯芬酸出水浓度最低。各种医药类污染物在水体中的季节性分布与当季服药量有关。 三种医药类污染物在污泥中浓度均高于水中浓度,且富集倍数均大于10,说明在污水处理过程中,污泥排泥是医药类污染物去除的重要去除途径。 对医药类污染物的去除主要发生在二级处理中,二级处理对三种医药类污染物的去除率能达到54.33%-58.93%之间。深度处理对三种医药类污染物也具有较好的去除效果,其去除率能达到20.39%-29.20%之间。水厂对三种医药类污染物总体去除率能达到77.94%-85.48%之间,去除效果良好。 (4)利用光催化氧化技术取代了水厂中原有的高效纤维滤池+紫外线消毒工艺进行深度处理。光催化氧化技术对水中的UV254、COD和三种医药类污染物均有去除效果,对结构复杂的医药类污染物的去除效果优于小分子有机污染物。就三种医药类污染物而言,经过360分钟的光催化氧化处理,水体中的咖啡因可去除87.38%,萘普生可去除72.81%,双氯芬酸可去除49.52%。总体上说,光催化氧化技术作为高级氧化技术在去除水体中部分难降解的医药类污染物上比传统的高效纤维滤池+紫外线消毒更具有优势。 【关键词】：医药类污染物 污水处理 分布规律 去除特征 光催化
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究背景12-13
• 1.1.1 医药类污染物的危害12-13
• 1.1.2 医药类污染物的来源13
• 1.2 课题研究意义及研究内容13-14
• 1.2.1 研究目的和意义13-14
• 1.2.2 研究内容14
• 1.3 技术路线14-16
• 第二章 样品的前处理与分析测试方法研究16-22
• 2.1 水体中医药类污染物的研究现状16-19
• 2.1.1 国外医药类污染物的研究现状16-17
• 2.1.2 国内医药类污染物的研究现状17-18
• 2.1.3 医药类污染物的性质及自然转化途径18-19
• 2.2 样品的前处理与分析测试方法研究19-22
• 2.2.1 水体中医药类污染物的前处理方法19-21
• 2.2.2 污泥中医药类污染物的前处理方法21-22
• 2.3 样品的检测分析方法22
• 第三章 医药类污染物分析方法的建立22-35
• 3.1 环境中目标医药类污染物的确定25
• 3.2 试验材料25-27
• 3.2.1 试验试剂25
• 3.2.2 试验仪器25-26
• 3.2.3 试验溶液的制备26
• 3.2.4 试样的衍生化26-27
• 3.3 仪器分析27-30
• 3.3.1 色谱条件27
• 3.3.2 质谱条件27-28
• 3.3.3 医药类污染物的标准曲线28-30
• 3.4 水样前处理技术选择与优化30-33
• 3.4.1 洗脱剂的确定30-31
• 3.4.2 C18小柱活化溶剂的确定31
• 3.4.3 上样体积的确定31-32
• 3.4.4 水样pH的确定32-33
• 3.4.5 上样流速的确定33
• 3.4.6 洗脱剂用量的确定33
• 3.5 泥样前处理技术33-34
• 3.5.1 层析柱的制备33-34
• 3.5.2 泥样的前处理步骤34
• 3.6 质量保证与质量控制34-35
• 3.6.1 精密度分析34-35
• 3.6.2 准确度分析35
• 3.6.3 空白试验35
• 3.7 本章小结35
• 第四章 污水处理厂中医药类污染物的分布规律及去除特性研究35-53
• 4.1 样品的采集与处理37-41
• 4.1.1 污水处理厂工艺简介37-38
• 4.1.2 样品的采集38
• 4.1.3 样品的处理步骤38-41
• 4.2 污水处理过程中水样中医药类污染物的分布特征41-51
• 4.2.1 污水处理过程中医药类污染物的含量水平41-44
• 4.2.2 污水处理过程中各工艺对医药类污染物的去除效果44-46
• 4.2.3 污水处理过程中医药类污染物随季节变化规律分析46-47
• 4.2.4 污水中医药类污染物的分布规律研究47-50
• 4.2.5 污泥中医药类污染物的分布规律研究50-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第五章 光催化反应器对污水中医药类污染物处理效果研究53-58
• 5.1 试验设计53
• 5.2 光催化降解有机物机理53
• 5.3 试验材料53-54
• 5.3.1 光催化反应器53-54
• 5.3.2 催化剂54
• 5.4 试验方法54-55
• 5.4.1 试验准备54
• 5.4.2 试验运行54-55
• 5.4.3 分析方法55
• 5.5 试验结果与分析55-56
• 5.6 本章小结56-58
• 第六章 结论与建议58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 建议58-60
• 参考文献60-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况67

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