北方污水厂出水和再生处理中新兴有机污染物的分布特征

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随着工业化进程加快,新兴有机污染物(EOPs)随工业废水和生活污水排入市政管网,进而涌入水环境。代表性的EOPs包括药物及个人护理用品(PPCPs)、内分泌干扰物、抗生素及抗生素抗性基因(ARGs)、邻苯二甲酸酯类增塑剂(PAEs)、微塑料(MPs)等。污水处理工艺对EOPs的去除效果有限,这些EOPs对再生水和污水厂出水受纳水体将会造成潜在的健康和生态风险。本文研究了我国北方的12个典型污水厂二级出水中49种EOPs的污染水平,评估其环境风险等级,建立污染物与常规水质指标、总体污染水平之间的联系。进而研究4个再生水处理过程及污水厂出水受纳水体中的4类EOPs(包括抗生素、ARGs、PAEs及MPs)的污染浓度和去除效果,探究EOPs的迁移转化规律。污水厂二级出水中EOPs的总浓度为1.65-18.95μg·L-1,京津冀地区的污水厂出水污染浓度较高(5.40-18.95 ng·L-1)。PPCPs是主要污染类别。检出的49种EOPs,浓度在ng·L-1-μg·L-1级。18种EOPs的检出率超过90%,平均浓度最高的4种EOPs是美托洛尔(798.0 ng·L-1)、卡马西平(597.5 ng·L-1)、舒必利(543.5ng·L-1)和邻苯二甲酸二甲酯(502.6 ng·L-1)。EOPs的总浓度与亚硝酸盐氮的浓度呈正相关。罗红霉素、双氯芬酸表现出高风险和中等风险。再生水处理过程中主要的EOPs分别为抗生素类的氧氟沙星、诺氟沙星、罗红霉素、阿奇霉素、磺胺甲恶唑,ARGs类的sul1、sul2、tetQ、ermB,PAEs类的DIBP、DEHP,以及粒径小于0.01 mm、颗粒和碎片状居多的MPs。膜法再生工艺对抗生素、PAEs和MPs的总去除率为56.7-99.5%,反渗透去除率(90.3-98.5%)高于超滤、微滤,气浮(19.5-53.1%)高于混凝沉淀(9.7-27.0%);非膜法工艺总去除率低于74.6%,絮凝沉淀对抗生素(25.6-100%)、砂滤对ARGs(绝对浓度减少0.22-0.44 log)、V型滤池对PAEs(23.8-80.39%)和MPs(42.0-54.7%)较其他非膜法工艺去除率高。8种ARGs的绝对浓度在再生处理过程中逐步降低,超滤及反渗透对ARGs的去除效果显著(绝对浓度减少0.51-2.14 log)。污水厂出水受纳水体中EOPs的类别与二级出水中的类别相同。湖区受纳水体在0.1 km内对污水厂出水中的抗生素、PAEs稀释作用明显(浓度降低46.3-86.1%),河流型受纳水体在1.0 km内浓度降低25.6-84.4%。冬春两季8种ARGs绝对浓度处于105-108 copies·L-1。MPs在上游水体浓度为103-1630个·L-1,排水口下游监测段内浓度为510-4458个·L-1,浓度变化无明显季节、地域性规律。
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