药物活性物质在污水处理厂的分布与控制技术研究

【摘要】：药物的大量使用使得药物活性物质(Pharmaceutically Active Compounds,Ph ACs)在环境中逐渐积累,呈现“假性持久性”污染。污水处理厂是环境中Ph ACs污染物的来源之一,残留的药物及其代谢产物随污水厂出水进入受纳水体,污染环境。因此Ph ACs在污水厂中的分布与控制技术已成为环境科学界关注的研究热点。本文选取20种Ph ACs作为目标物质,研究其在污水厂进出水中浓度及其迁移转化规律,并研究臭氧紫外法对二级出水中Ph ACs的去除效果。本文建立了同时检测污水处理厂中20种Ph ACs的固相萃取-高效液相色谱的方法。固相萃取条件:采用HLB柱,水样体积500m L,p H为3,0.1%甲酸/水作为活化剂,过柱速度5~10m L/min左右,2×3m L甲醇洗脱。色谱条件为:流动相为0.05%甲酸/水溶液(A)、甲醇(B)和乙腈(C),梯度洗脱程序为0~7min,80~54%A、15~36%B和5~10%C;7~15min,54~50%A、36~40%B和10%C;15~30min,50~0%A、40~90%B和10%C;30~35min,0~40%A、90~50%B和10%C;35~37min,40~75%A、50~15%B和10~5%C;37~42min,75~80%A、15%B和5%C。检测波长254nm(参比波长286nm),柱温25℃,流速0.6m L/min,进样量10μL。该分析方法定性准确、灵敏度高、重现性好,目标化合物的加标回收率和检出限均满足水环境中Ph ACs的检测要求。利用所建立的分析方法,对5家污水厂进行为期7个月的采样研究,结果表明,头孢替安,阿莫西林,美托洛尔未被检出,其他17种Ph ACs在进出水中均有检出,含量在μg/L水平,头孢米诺检出率较低。头孢克洛,头孢哌酮,头孢曲松,头孢克肟,吉非罗齐进水浓度较高,浓度范围依次在1.26μg/L-11.51μg/L、1.96μg/L-13.49μg/L、1.95μg/L-11.03μg/L、0.99μg/L-15.97μg/L、0.6μg/L-21.58μg/L。17种目标物质经生物处理后,磺胺类药物和卡马西平浓度出现增长现象,其他药物去除率在16.18%-100%。通过对其在污水厂中迁移转化研究,结果表明,污泥吸附是磺胺类药物在污水处理过程中主要的去除机制,而β-内酰胺类、卡马西平和降压降脂类药物在污水厂处理过程中的主要去除机制为降解作用。针对污水厂出水中仍残留Ph ACs的问题,研究了臭氧紫外法对Ph ACs的去除效果。结果表明,在臭氧浓度为5mg/L,紫外照度为4240LUX,p H为7,反应时间为80min的条件下,药物去除率为70.47%。反应时间,臭氧浓度和p H值对药物去除率有显著的影响,且药物去除率随时间的增长,臭氧浓度的增加,p H值得降低而升高。 【关键词】：污水处理厂 药物活性物质 迁移转化 臭氧紫外法
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 研究背景10-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 环境中PhACs的来源及危害12-13
• 1.1.1 环境中PhACs的来源12-13
• 1.1.2 环境中PhACs的危害13
• 1.2 国内外PhACs的研究现状13-16
• 1.2.1 检测方法的研究进展13-15
• 1.2.2 地表水、地下水和饮用水中PhACs的含量水平15-16
• 1.2.3 土壤和沉积物中PhACs的含量水平16
• 1.3 PhACs在污水厂中的迁移转化16-17
• 1.4 PhACs的处理技术17-19
• 1.4.1 高级氧化技术17-18
• 1.4.2 膜处理法18-19
• 1.5 研究目的和研究内容19-20
• 1.5.1 研究目的19
• 1.5.2 研究内容19-20
• 第2章 20种PhACs检测方法的建立与优化20-39
• 2.1 试验材料20-24
• 2.1.1 试验仪器与设备20
• 2.1.2 标准品和试剂20-24
• 2.2 样品的采集与前处理24-26
• 2.2.1 玻璃容器的清洗24-25
• 2.2.2 样品的采集25
• 2.2.3 样品的前处理25-26
• 2.3 检测方法的建立与优化26-37
• 2.3.1 固相萃取条件的选择和优化26-27
• 2.3.2 液相色谱条件的选择和优化27-28
• 2.3.3 固相萃取条件和液相色谱条件28-29
• 2.3.4 定量及方法精密度29-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第3章 PhACs在污水厂中的含量分布与迁移转化39-55
• 3.1 污水厂简介39-40
• 3.2 污水厂中PhACs的含量分布40-48
• 3.2.1 污水中PhACs的含量水平与去除率40-45
• 3.2.2 污泥中PhACs的含量水平45-48
• 3.3 污水厂中PhACs的迁移转化48-53
• 3.3.1 污水厂中PhACs的物料衡算48-49
• 3.3.2 污水厂中PhACs的迁移转化49-53
• 3.4 本章小结53-55
• 第4章 高级氧化法去除二级出水中PhACs的研究55-67
• 4.1 试验材料和设备55-56
• 4.1.1 化学药品和试剂55
• 4.1.2 试验设备55-56
• 4.2 试验方法56-57
• 4.2.1 响应曲面法56
• 4.2.2 臭氧浓度的检测方法56-57
• 4.2.3 臭氧紫外联用的试验方法57
• 4.3 臭氧法去除PhACs的优化57-61
• 4.3.1 实验设计57-58
• 4.3.2 数据分析58
• 4.3.3 模型拟合58-59
• 4.3.4 臭氧法的条件优化59-61
• 4.4 臭氧紫外法去除PhACs的优化61-66
• 4.4.1 实验设计61
• 4.4.2 数据分析61
• 4.4.3 模型拟合61-63
• 4.4.4 臭氧紫外法的条件优化63-66
• 4.5 结论66-67
• 结论与建议67-70
• 结论67-68
• 建议68
• 展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-77
• 作者简介77
• 攻读硕士期间发表的论文77-78

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