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抗生素污水处理技术研究与展望

作者:漓源环保来源:漓源环保 浏览次数: 日期:2020.01.08

        由于人类在家庭或医院、兽医和农业等方面对抗生素的大量使用,大量的抗生素化合物不断地从人为来源释放到环境中,并对水生生物产生了不良影响,如对水生生物产生毒性、增强了细菌的耐药性以及干扰内分泌等等叫。因此在过去几年,人们已经认识到抗生素是一类新的水污染物,并且引起重视,工业污水处理已成为近年来的研究热点之一。

        漓源环保阐述了生物处理法、膜处理法、活性碳吸附法以及高及氧化技术在抗生素污水处理中的研究应用。

        1生物处理法

        抗生素大多是亲水性的,并且具有生物抗性,因此,它们主要停留在污水的水相中。污水处理中影响抗生素残留生物去除的主要因素有生化需氧量(BOD)、缺氧和厌氧室的存在和大小悬浮固体(S)负荷、水力停留时间(HRT)、污泥停留时间(SRT)、污泥负荷FM比)、混合液悬浮固体(MLSS)、pH和温度等。

        sRT与微生物的生长速度有关。高SRT允许缓慢生长的细菌富集,因此提供更大的酶多样性,其中一些能够降解抗生素化合物。膜生物反应器(MBR)可以达到较高的SRT,其中悬浮活性污泥通过使用膜进行固液分离而不是使用常规活性污泥中的沉淀池。

        2膜处理法

        膜处理法中抗生素的去除可以通过多种机制进行。首先,可以通过吸附来控制,在吸附过程中,疏水性或具有强氢键特性的抗生素在过滤的初始阶段容易吸附到膜上。然而,在许多情况下,由于未带电溶质的空间效应或带电溶质的空间效应和静电效应的结合,可通过稳态排斥反应进行去除間。这些机理取决于化合物的物理化学性质、溶液性质和膜特性等。

        近年来在污水处理过程中,纳滤(NF)和反渗透(RO)中使用的较低膜孔径已被证明能有效去除包括抗生素在内的低分子量药物化合物。研究表明,包括喹诺酮类、磺胺类、四环素类和甲氧苄啶在内的几种抗生素的去除率高达90%。鉴于MBR和NF/RO膜过滤的互补处理能力,这两种处理工艺的耦合有很大的空间来实现整体性能的提高。MBR/RO对目标抗生素的总体去除率达到99%以上。一些研究表明,膜的污染也会导致许多溶质的截留,主要是由于负表面电荷的增加导致离子物种的静电排斥增加,同时非离子溶质的吸附能力增加。

        结论与展望

        传统的污水处理工艺一般难以处理抗生素污水。与常规的活性污泥处理系统相比,MBR系统在去除某些抗生素方面更为有效,而缺点是处理成本相对较高。深度处理是传统生物工艺的下游,能显著提高污水中抗生素的去除率。尽管深度处理的资金和运营成本增加了,但如果不进行深度处理,就难以达到越来越严格的排放标准的要求。目前在环境或污水处理过程中形成的转化产物和氧化过程中物质的转換只有很少的信息是可用的。未来的研究应专注于潜在的在处理过程中形成药理活性或毒性更大的产品。此外,有必要对污水处理中人类代谢产物的发生、转化和清除进行研究。

        从实用的角度来看,有必要研穿过程整合,以蕞大限度地发挥去除抗生素和消毒的处理效果,包括那些可以使用可再生能源资源的过程。此外,在从污水中去除抗生素残留的工业规模应用框架内,环境和经济评估都是必要的。

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