本文關鍵詞：典型磺胺類抗生素在包氣帶中的遷移轉化和人工復合土層去除研究

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【摘要】：目前磺胺甲惡唑(Sulfamethoxazole SMX)和甲氧芐氨嘧啶(Trimethoprim TMP)在污水處理廠出水、地表水、地下水乃至飲用水中均有檢出,污水處理廠出水是SMX和TMP進入環(huán)境的重要途徑。針對人工復合土層處理系統(tǒng)吸附層材料的篩選問題,采用吸附動力學、等溫吸附模型、吸附解吸和競爭吸附的研究方法,研究了粘土陶粒對SMX和TMP的吸附能力,得出了粘土陶粒對TMP的吸附能力(151.82μg/g)強于SMX(51.85μg/g),TMP和SMX均存在解吸滯后性,吸附能力強的TMP在競爭吸附過程中能夠表現(xiàn)出更強競爭能力的結論,確定粘土陶粒作為人工復合土層的吸附層材料。針對SMX和TMP在包氣帶遷移轉化特性以及水文地球化學作用問題,采用干濕交替的回灌方式,得出了SMX和TMP在天然河道包氣帶再生水回灌過程中的遷移性較大,長期回灌存在較大的污染風險的結論。干濕交替進水方式有效地提高了土柱復氧能力,物理截留與生物降解共同促進化學需氧量(COD)在包氣帶的去除作用。氨氮在回灌過程中主要轉化為硝酸鹽氮,回灌后期較多的硝酸鹽垂直運動可能會引起地下水硝酸鹽氮濃度升高�；毓噙^程中主要體現(xiàn)在Ca~(2+)與Mg~(2+)、K~(+)的交換。基于吸附實驗和SMX/TMP在包氣帶遷移轉化規(guī)律的探討,構建了人工復合土層處理系統(tǒng)。在人工配水回灌過程中,生物降解作用不明顯,吸附作用去除TMP最高可達到80%~90%,SMX去除率達到60%~70%,揭示了SMX和TMP在人工復合土層處理系統(tǒng)的去除受水文地球化學作用影響,填料不存在二次污染。再生水回灌后期,微生物降解作用是人工復合土層的主要去除機制,發(fā)現(xiàn)了TMP的去除與氨氮的去除有很好的響應關系,而出水中的氨氮和硝酸鹽氮濃度高于進水則進一步證明了TMP的降解與硝化作用有關,并且得出了SMX也可以在有氧的環(huán)境下降解的結論。針對SMX和TMP降解菌的確定以及降解性能問題,采用對降解層土壤微生物通過富集、分離和純化篩選的方法,確定的降解菌為芽孢桿菌屬的枯草芽孢桿菌,得出了菌株的最優(yōu)降解性能為:適初始濃度5.0 mg/L,最佳降解溫度30℃,最優(yōu)pH=7.0的結論。揭示了Nitrosomonadaceae_uncultured、Bacillus和Nitrospira是人工復合土層處理系統(tǒng)具有硝化功能的菌屬,Bacillus和Lactococcus具有降解SMX和TMP的功能性菌屬。結合柱實驗和微生物實驗結果得出枯草芽孢桿菌既是一種高效降解SMX和TMP菌屬同時也是一種硝化細菌。
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X523;X703

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本文編號：1286105