好氧颗粒污泥与纳滤膜耦合法去除水体中甾体雌激素研究

摘要

环境雌激素污染是继温室效应、臭氧层破坏之后的又一全球性环境污染问题，严重危害了人类及动物的生存繁衍，引起了国内外学者的关注。本文提出了采用好氧颗粒污泥与纳滤膜耦合技术去除水体中甾体雌激素的观点，围绕这一研究思路优化了甾体雌激素的分析检测方法；考察了灭活好氧颗粒污泥生物吸附甾体雌激素E1、E2、E3、EE2；研究了纳滤膜NF270对水体中EE2的截留去除；探讨了序批式好氧颗粒污泥反应器-纳滤耦合系统(GSBR-NF270)对模拟废水中EE2的去除作用。 确立了甾体雌激素的SPE-HPLC检测方法。Agilent1100HPLC系统中，采用流动相梯度洗脱实现了E1、E2、E3、EE2的快速分离及检测，检出限分别为6．85μg/L、9．70μg/L、8．75μg/L、10．42μg/L；Agilent1200HPLC系统中单独检测EE2，增大流动相中乙腈的比例，EE2的保留时间缩短至5．939min。 考察了好氧颗粒污泥对甾体雌激素E1、E2、E3、EE2的等温吸附。好氧颗粒污泥吸附甾体雌激素E1、E2、E3、EE2的过程是一个快速放热吸附过程，吸附40min后基本达到平衡；好氧颗粒污泥对甾体雌激素的吸附量随着温度的升高而降低，在20℃时E1、E2、E3、EE2最大吸附量分别为60．98μg/g．82μg/g、65．79μg/g、82．64μg/g：吸附过程符合Freundlich方程和Langmuir方程，其相关系数R2分别在0．93-0．99和0．92-0．99之间。SEM结果表明，吸附后好氧颗粒污泥表面及内部均发生了变化。 采用聚酰胺复合纳滤膜组件NF270截留水溶液中100μg/LEE2，研究了操作压力、电解质及pH值等因素对截留过程的影响，同时考察了NF270对葡萄糖配水中100μg/LEE2的截留情况。NF270纳滤膜能够有效截留EE2。截留初始阶段，EE2在膜面的吸附作用增强了NF270的截留效能，组件运行6h后，膜截留性能稳定。EE2截留率随着操作压力的增大略有减小；加入MgSO4、CaCl2等电解质，截留率略有提高，透过液EE2浓度为27．10μg/L；酸性条件对NF270纳滤膜截留EE2影响较小，当pH值为11时，EE2稳定截留率为88．81％，高出中性条件19．91％。0．5MPa条件下NF270纳滤膜对葡萄糖配水中EE2截留效果明显提高，透过液EE2浓度仅为11．96μg/L。 将GSBR-NF270纳滤膜耦合系统用于处理含甾体雌激素EE2的模拟废水。废水CODcr、氨氮的系统去除率分别为95％、74％。不同操作条件对GSBR反应器去除EE2的影响显著，改变GSBR内好氧颗粒污泥浓度，反应器对EE2的生物去除率随着污泥浓度的降低而降低；溶解氧的增大能够促进EE2的去除：进水EE2浓度较高时，GSBR反应器出水中EE2浓度明显增大。超滤及纳滤截留段提高了EE2的去除率及耦合系统的稳定性，使得EE2系统去除率均高于99％。降低耦合系统的初始EE2负荷F/M，有利于耦合系统对EE2的去除及系统快速启动。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1环境激素概述

1.1.1环境激素

1.1.2环境雌激素的分类、来源及特点

1.1.3环境激素对人(生物)体的作用途径

1.1.4环境激素与人(生物)体健康

1.2甾体雌激素概述

1.2.1甾体化合物

1.2.2环境中甾体雌激素的污染

1.2.3环境中甾体雌激素的去除

1.2.4环境中甾体雌激素的检测

1.3好氧颗粒污泥在废水处理中的应用

1.3.1好氧颗粒污泥脱氮作用

1.3.2好氧颗粒污泥处理有毒废水

1.3.3好氧颗粒污泥去除废水中金属离子

1.4膜技术在水污染治理中的应用

1.4.1含油废水

1.4.2印染废水处理

1.4.3造纸废水处理

1.5课题来源、研究内容及意义

1.5.1课题的来源

1.5.2课题研究意义

1.5.3课题研究内容

第2章HPLC测定甾体雌激素的方法研究

2.1试剂与仪器

2.1.1试剂

2.1.2仪器

2.2样品预处理-固相萃取

2.2.1 SPE介绍

2.2.2 SPE具体方法

2.3 HPLC条件优化

2.3.1 Agilent1100HPLC条件优化

2.3.2 Agilent1200HPLC条件优化

2.4小结

第3章好氧颗粒污泥等温吸附甾体雌激素

3.1试验材料

3.1.1好氧颗粒污泥

3.1.2甾体雌激素溶液及葡萄糖配水

3.1.3试剂

3.1.4仪器

3.2吸附试验

3.2.1吸附平衡时间试验

3.2.2等温吸附试验

3.3结果与讨论

3.3.1吸附平衡时间的确定

3.3.2温度对好氧颗粒污泥吸附甾体雌激素的影响

3.3.3电子显微镜观察

3.4小结

第4章NF270纳滤膜截留EE2过程研究

4.1纳滤膜

4.2试验方案

4.2.1试验流程

4.2.2截留试验

4.2.3分析与计算方法

4.3结果与讨论

4.3.1操作压力对膜截留过程的影响

4.3.2 pH值对膜截留过程的影响

4.3.3电解质对膜截留过程的影响

4.3.4 NF270对模拟废水中EE2的截留

4.4小结

第5章GSBR-NF270纳滤膜耦合系统去除水体中EE2研究

5.1耦合系统介绍

5.2试验材料与方法

5.2.1废水组成

5.2.2不同因素对GSBR-NF270纳滤膜耦合系统去除EE2的影响

5.2.3分析与检测

5.3结果与讨论

5.3.1 GSBR-NF270纳滤膜耦合系统对CODCr、NH4+-N的处理

5.3.2污泥浓度对GSBR-NF270纳滤膜耦合系统去除EE2的影响

5.3.3溶解氧(DO)对GSBR-NF270纳滤膜耦合系统去除EE2的影响

5.3.4初始EE2浓度对GSBR-NF270纳滤膜耦合系统去除EE2的影响

5.3.5 F/M对耦合系统去除EE2的影响

5.4小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢