城市污水处理厂中邻苯二甲酸酯的分布规律及去除途径研究

摘要

环境激素（Endocrine Disrupting Chemicals，EDCs）是一类具有类激素作用的高毒性、高蓄积性的有机污染物，进入机体后会影响人体正常的内分泌系统，导致生殖、免疫功能障碍，对人类健康和生物繁衍构成极大威胁。邻苯二甲酸酯（Phthalates Acid esters，PAEs）是环境激素的一种，作为增塑剂广泛应用于塑料制品的生产中，并极易向周围环境扩散，导致邻苯二甲酸酯污染在大气、土壤、水体等环境介质中普遍存在。调查显示，邻苯二甲酸酯在我国水环境中的污染现状十分严峻，各类水体中均检出了难降解的PAEs物质，邻苯二甲酸酯的监测和去除研究已成为目前污水治理的重要课题，引起国内外环保人员的广泛关注。
　　城市污水处理厂的出水排放是邻苯二甲酸酯进入水环境的重要途径，污水厂的处理工艺可以去除污、废水中部分PAEs物质，削减对环境的污染，因此研究PAEs在城市污水处理厂中的分布和去除规律、寻找高效去除PAEs物质的工艺和方法具有重要意义。本论文以4种典型邻苯二甲酸酯物质——邻苯二甲酸二甲基酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙基酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸丁基苄基酯（BBP）为研究对象，选取西安市3座污水处理厂开展PAEs的分布和去除研究。实验采集污水处理厂各工艺段出水样和污泥样品，并用建立的预处理-高效液相色谱分析方法对样品进行测定分析，获得4种P AE s在污水处理厂中的去除规律和主要去除途径。主要研究内容和成果如下：
　　（1）确定了分析测定PAEs物质的高效液相色谱条件：C18色谱柱（4.6*250mm，5μm），乙腈-水（80:20，v/v）作为流动相，紫外检测器，检测波长238nm，柱温室温，进样量20μL，流速1ml/min。4种PAEs物质的水样加标回收率在84％~118.8%之间，泥样加标回收率在88.8%~104.4%之间，相对标准偏差（RSD）为2.31%~4.26%，方法精密度较高，准确度较好。
　　（2）用高效液相色谱法测定了西安市3座污水处理厂中PAEs的浓度水平。西安市3座污水处理厂的进水PAEs总浓度达到66.10μg/L~120.77μg/L，超过文献报道的我国大部分地区的污水厂进水PAEs浓度水平，其中DMP是进水中浓度最高的PAEs污染物质。3座污水厂的出水PAEs总浓度降至6.29μg/L~27.72μg/L。PAEs污染在污水处理厂中得到了明显的削减，出水DBP浓度均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中0.1mg/L的排放限值。污水厂剩余污泥中PAEs的总含量在10.81μg/g~26.02μg/g之间，其中DBP的质量浓度最高，达到5.25μg/g~16.05μg/g。
　　（3）分析了PAEs物质在污水厂中的去除规律和去除效果。污水厂对PAEs的去除主要发生在初沉池、A2/O生物池、厌氧选择池、氧化沟、纤维转盘滤池以及二沉池中，其中A2/O生物池主要去除DMP和DEP，而初沉池和二沉池主要去除DBP和BBP。二级生化处理单元对PAEs的去除效果最佳，总去除率可达到63.81%~73.63%；其次是预处理单元和深度处理单元，分别可去除两座A2/O工艺污水厂中18.40%和15.83%的PAEs。A2/O工艺与氧化沟工艺的二级处理单元对PAEs的总去除率分别达到68.72%和70.79%，去除效果无显著性差异。西安市3座污水厂对PAEs的总体去除率达到68.57%~94.58%。
　　（4）分析了污水处理厂中PAEs的主要去除途径，并建立了PAEs总负荷在污水厂中的质量平衡。PAEs在二级处理污水厂中主要通过生物降解和污泥吸附作用去除，生物降解是A2/O和氧化沟工艺去除PAEs的主要途径，但生物降解PAEs的速率非常缓慢；污泥吸附对PAEs的去除效果较差，且被污泥吸附的PAEs并没有转化为无毒无害的物质。西安市3座污水处理厂可削减进水中60%以上的PAEs负荷，但其中有1.79%~22.43%的PAEs负荷只是从污水中转移到了污泥中而并没有从环境中根本消除，并且每日随出水排放的PAEs负荷仍然较高，最高可达到进水负荷的31.42%。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 邻苯二甲酸酯的国内外研究现状

1.3 研究目的、意义和内容

第二章 实验设计

2.1 实验试剂与仪器

2.2 采样点的布设及样品的采集

2.3 样品前处理与分析检测方法

2.4 标准曲线

2.5 分析质量控制

2.6 本章小结

第三章 城市污水厂中邻苯二甲酸酯的分布规律及去除效果研究

3.1 污水处理厂中PAEs的浓度分布特征

3.2 PAEs在污水处理厂中的去除规律

3.3 污水二级处理工艺对污水中PAEs的去除效果

3.4 本章小结

第四章 污水处理厂中邻苯二甲酸酯的去除途径研究

4.1 PAEs在水环境中的去除途径

4.2 污水处理厂中PAEs的去除途径分析

4.3 污水处理厂中PAEs的质量平衡

4.4 本章小结

结论与建议

研究结论

研究中的不足和建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢