基于電場微生物群體刺激效應降解典型PPCPs類有機物的試驗研究.pdf

1、目前新型微量污染物藥品及個人護理用品(PPCPs)在水環(huán)境中已普遍存在，這些有機物具有持久性、富集性和難生物降解等特點，不僅造成了水環(huán)境污染，而且對人類的健康有一定的影響，因此尋求一種經(jīng)濟有效的城市污水深度處理技術是去除有毒難降解PPCPs類有機物的關鍵。本文針對常規(guī)污水處理工藝對于城市污水中難降解PPCPs類有機物的降解效能較弱、結構復雜、活化能高等問題，基于電場對微生物群體的刺激效應，自主設計構建電生物耦合體系，考察電場和微生物生長

2、代謝之間的關系，研究電生物耦合系統(tǒng)去除城市污水中典型PPCPs類有機物的效能及作用機理，采用高通量測序技術進行微生物群落結構多樣性分析，進一步揭示電場對微生物群體的刺激效應。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴普通曝氣生物濾池在適當?shù)闹绷麟妶龃碳は?，其CODCr、TOC和氨氮的去除率可以得到相應的提高，若超過最佳的電流密度時，去除率則受到影響。同時，當電流密度低于最佳電流密度時，微生物群落豐富度和多樣性與去除效率之間沒有顯著的相關性，而當

3、電流密度高于最優(yōu)電流密度時，微生物群落豐富度和多樣性逐漸與污染物去除趨勢保持一致。在最佳電流密度14.25A/m2時微生物群落的優(yōu)勢種群主要包括噬氫菌屬Hydrogenophaga(18.80％)、未分類的腐螺旋菌屬Saprospiraceaeuncultured(12.15％)、代爾夫特菌屬Delftia(6.84％)、假單胞菌屬Pseudomonas(5.22％)、假黃色單胞菌屬Pseudoxanthomonas(4.33％)和硝化

4、螺旋菌屬Nitrosospira(3.63％)等。⑵根據(jù)三維粒子電極對三種PPCPs有機物的靜態(tài)吸附和動態(tài)降解效能，選擇活性炭作為電生物耦合系統(tǒng)的三維粒子電極，其對布洛芬、苯扎貝特、卡馬西平的靜態(tài)吸附率分別為21.26％、17.22％、11.89％，動態(tài)降解率分別為54.55％、37.23％、30.11％。⑶分別研究了不同電流密度、不同有機物濃度對污染物去除效能的影響。研究發(fā)現(xiàn)當電流密度為14A/m2時，電生物耦合曝氣濾池對CODCr、

5、TOC和氨氮的平均去除率分別為91.12％、98.17％、91.64％，明顯高于普通曝氣生物濾池。由于PPCPs有機物為難生物降解有機物，因此隨著有機物濃度的增加，污水的可生化性在逐漸降低，進而導致兩組濾池對污染物的去除率降低。但面對有機物負荷的沖擊，電生物耦合曝氣濾池擁有更好的抗沖擊和緩沖能力。同時對兩組穩(wěn)定運行的濾池沿程出水可生化性的探究表明，電生物耦合曝氣濾池出水的可生化性由原水的0.51提高到0.8以上，而普通曝氣生物濾池出水的

6、可生化性則無提高，甚至降低，原因是電生物耦合曝氣濾池在加電部分的電催化氧化作用可以將難降解有機物即PPCPs氧化為易生物降解的小分子有機物，進而提高了電生物耦合曝氣濾池中污水的可生化性。⑷根據(jù)三種PPCPs類有機物的中間產(chǎn)物推所測的降解路徑顯示，在電生物耦合系統(tǒng)中，PPCPs類有機物的降解均是先通過生物和羥基自由基的氧化作用，氧化成分子量稍小的中間產(chǎn)物，然后再在一系列的氧化還原（包括電催化的氧化還原和微生物的氧化還原）作用下，裂解為小分