【摘要】：痕量抗生素在環(huán)境中的出現(xiàn)日益引起人們的關注。城市污水處理廠被認為是環(huán)境中痕量抗生素的主要來源之一。本研究考察了抗生素在污水處理過程中的歸趨,探索了能夠有效去除污水中痕量抗生素的技術與其原理,力求實現(xiàn)抗生素從污水處理廠的減量排放,對促進生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展具有一定意義。本研究首先選取了6種使用頻率較高的抗生素作為目標物,構(gòu)建了以固相萃取前處理技術和高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測技術為技術支撐的痕量抗生素檢測方法。然后,在大連市6所污水處理廠中采樣分析。結(jié)果表明,6種抗生素在污水處理廠進水和出水中的濃度分別在20-711ng·L-1和29-728ng·L-1范圍內(nèi)。在污水處理過程中,頭孢氨芐與頭孢拉定兩種β-內(nèi)酰胺類抗生素在生物處理階段被有效去除(平均去除率分別為100%和72%)；諾氟沙星和氧氟沙星兩種氟喹諾酮類抗生素主要通過初級污泥與二級污泥吸附被部分去除(平均去除率分別為70%和40%)；而羅紅霉素和阿奇霉素兩種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素在污水中呈現(xiàn)負去除現(xiàn)象。此外,在所考察的黃海近海海域中檢測到6種目標抗生素的濃度在2-396ng·L-1范圍內(nèi)。 鑒于部分痕量抗生素在污水處理廠中不能被有效去除,隨后本研究開展了基于膜技術和高級氧化技術去除污水中痕量抗生素的研究。在采用納濾聯(lián)合臭氧-紫外氧化技術處理污水廠二級出水中痕量抗生素的研究中發(fā)現(xiàn),NFX納濾膜對二級出水中檢出頻率較高的4種痕量抗生素具有良好的截留效果(截留率達到98%以上)。同時,臭氧-紫外氧化技術對納濾濃縮液的處理效果良好,濃縮液中抗生素的去除率達到94%以上,溶解有機碳的去除率達到40%,濃縮液可生化性提高了4.6倍,急性毒性降低了58%。 在采用正滲透膜截留污水中痕量抗生素的研究中發(fā)現(xiàn),在正滲透膜分離器內(nèi)原料液一側(cè)膜面上方添加不銹鋼篩網(wǎng)能夠提高正滲透膜對抗生素的截留率。不同操作條件下截留率提高在2.3-8.5%范圍。分析其機理為,篩網(wǎng)促使膜分離器內(nèi)流體產(chǎn)生湍流,從而擾動膜面的邊界層,促使其中的抗生素向主體溶液擴散,降低了邊界層中抗生素的濃度,減小了膜兩側(cè)抗生素的濃度差,減弱了抗生素向汲取液一側(cè)擴散的濃差驅(qū)動力,從而提高了膜截留率。此外,本研究構(gòu)建了電化學正滲透一體化反應器。該反應器截留抗生素效能較正滲透膜過濾器最大提高45%,降解濃縮液中抗生素效率較傳統(tǒng)電解池最大提高30%,體現(xiàn)出正滲透與電化學氧化在本反應器中的協(xié)同效應。城市污水處理廠二級出水(目標抗生素含量在134-1311ng·L-1范圍)經(jīng)該一體化反應器處理后,出水和濃縮液中抗生素的濃度均低于檢測限�？偠灾�,電化學正滲透一體化反應器同步完成原水中抗生素的截留和濃縮液中抗生素的降解,解決了正滲透濃縮液需后續(xù)處理的難題。
【圖文】：

水環(huán)境圖1.1抗生素進入自然環(huán)境的途徑示意圖Fig. 1.1 The pathways of antibiotics entering into the natural environment-9-

FO膜技術是近年來興起的一種新興膜技術。與R0和NF膜技術不同，F(xiàn)0膜膜技術的驅(qū)動力不是水力壓力，而是膜兩側(cè)的滲透壓差。圖1.2所示為F0處理污水過程的原理示意圖。FO膜左側(cè)是待處理的污水，，通常被稱為原料液；右側(cè)為溶質(zhì)濃度高于左側(cè)污水濃度的溶液，被稱為汲取液。通�？捎煤ＫⅪ}溶液、肥料液等作為汲取液。由于原料液一側(cè)的滲透壓遠低于汲取液一側(cè)的滲透壓，吸附于膜面的水分子會在滲透壓差驅(qū)動力的作用下從原料液一側(cè)擴向汲取液一側(cè)擴散，從而實現(xiàn)污染物與水的分離。之后，被稀釋的汲取液通過分離提純便可得到潔凈的出水。F0FORWARD OSMOSISmxinsli JSpSSSm"圖1.2正滲透污水處理過程原理示意圖Fig. 1.2 The schematic diagram of FO process for wastewater treatment為了達到通過滲透壓差來實現(xiàn)分離的目的，理想的FO膜需要滿足如下要求1)膜結(jié)構(gòu)致密，從而能夠?qū)崿F(xiàn)選擇滲透；2)膜厚度小，以減小膜內(nèi)部的濃差極化，確保
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X703

【共引文獻】

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本文編號：2674317