氯贝酸在污水处理过程中的迁移转化规律研究

摘要

药品及个人护理品（PPCPs）是环境中出现的一类微量新型有机污染物，来源广泛，种类繁多，目前在环境中存在的浓度特别小，但它们中的大多数在城市污水处理工艺中难以去除，随着二沉池出水及剩余污泥而排放，使之不断在环境中积累，对人类健康及环境存在着一定的风险。其中氯贝酸（clofibric acid）属于一类调节血脂类药物的代谢产物，具有环境持久和难降解特性，可作为难降解有机物的代表性物质以研究其在污水处理过程中的迁移转化规律。
　　本研究通过建立两组好氧序批式反应器（SBR）来完成，其中SBR1用来研究以氯贝酸为难降解有机物代表性物质在活性污泥处理系统中的去除特性及迁移转化规律，并探讨氯贝酸代谢产物的产生与变化情况；SBR2作为实验参比对照，不添加氯贝酸物质。通过对水相及泥相中氯贝酸的分析监测表明，活性污泥对氯贝酸吸附作用微弱（仅占约6％），而其生物去除率则在10%～12%之间，大部分氯贝酸随着处理水而排出系统。通过液相色谱技术对氯贝酸的生物降解产物进行分析，结果表明氯贝酸生物降解过程中产生3种代谢产物：α-羟基异丁酸、乳酸、对氯苯酚。其中，α-羟基异丁酸是氯贝酸生物降解的主要产物，最大浓度约200μg/L左右；其次是乳酸，其最大浓度约70μg/L，这两种物质在水中均呈现先累积然后被微生物逐渐利用而减少的趋势；而对氯苯酚的含量最少。
　　对两组反应器中的活性污泥经高通量测序分析，结果表明优势菌门均为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）。其中放线菌门和拟杆菌门在添加氯贝酸之后，其含量分别由30.57%、28.01%下降为25.07%、24.28%，且此类菌门所包含的菌纲组分比例也有所下降，应该是受到氯贝酸一定程度的抑制所致；而变形菌门在两组工艺中的分布差别较小。对比两组反应器中的菌属组成，在添加氯贝酸的反应器中可发现一种有别于另一组反应器的Porphyromonadaceae菌属，该菌属可能与氯贝酸的生物降解有一定的关系。

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1绪论

1.1研究背景

1.2污水处理厂中PPCPs的存在情况

1.3生物系统处理氯贝酸的研究进展

1.4高通量测序技术在处理污水微生物中的应用

1.5课题来源、研究目的

2.氯贝酸的分析方法与实验系统构建

2.1氯贝酸的性质

2.2氯贝酸的分析方法

2.3实验设计

2.4实验材料

2.5分析项目

2.6分析方法

3.氯贝酸在污水处理过程中的去除及迁移转化规律

3.1 SBR反应器中水质的变化

3.2不同浓度氯贝酸在反应过程中的去除效果及其对水质的影响

3.3氯贝酸在反应过程中的迁移转化及其归趋

3.4本章小结

4.高通量测序分析氯贝酸的添加对微生物群落的影响

4.1基础分析

4.2微生物群落的多样性与相似性分析

4.3微生物群落结构的分析

4.4微生物群落显著性差异

4.5本章小结

5.结论

参考文献

致谢

附录 硕士期间发表论文