典型PPCPs降解菌的筛选及其在曝气生物滤池中的应用
近年来，药品和个人护理品(Pharmaceuticalandpersonalcareproducts，PPCPs)作为新污染物，成为研究的热点。常规的混凝、沉淀、过滤等给水处理工艺不能有效地去除这些有毒有害物质。对水源水进行生物预处理，使PPCPs减量甚至完全去除，不失为一种简便经济的对策。目前，尚未见有报道结合生物强化技术和曝气生物滤池技术(BiologicalAeratedFilter，BAF)去除微污染水源水中微量污染物PPCPs。本实验筛选出降解典型PPCPs的细菌，并对其应用进行研究，为去除水环境中PPCPs提供技术支持。
以苯扎贝特（Bezafibrate，BZF）、卡马西平(Carbamazepine，CBZ)和布洛芬(Ibuprofen，IBU)为典型PPCPs，从上海松江污水处理厂活性污泥中得到BZF降解菌株B-31、CBZ降解菌株DHU-33、IBU降解菌株BL-1。根据菌株的菌落形态结构、生理生化特征及其16SrRNA基因序列分析鉴定，其分别属于恶臭假单胞菌、产碱杆菌和粘质沙雷氏菌。它们都是通过共代谢机制降解各PPCPs。摇瓶试验表明降解各PPCPs的最适条件为:培养基初始pH值7.0，温度30℃。
最适条件下，菌株B-31在含有1％甲醇和30mg/L的BZF的无机盐培养基中生长5d后，BZF的降解率为48％。菌株DHU-33在含有1％甲醇和25mg/L的CBZ的无机盐培养基中生长5d后，CBZ的降解率为34％。菌株BL-1在含有1％甲醇和30mg/L的IBU的无机盐培养基中生长5d后，IBU的降解率为75％。与甲醇相比，酵母粉、蛋白胨、葡萄糖等营养物质可以使各PPCPs的降解率明显增加，尤其是加入5g/L酵母粉后，5d降解率分别达76.67％、54.4％和94.3％。研究了各PPCPs降解与葡萄糖消耗之间的关系。总体上，各PPCPs的降解与葡萄糖消耗呈正相关。除BZF的降解过程接近零级反应动力学外，CBZ、IBU和葡萄糖消耗过程接近一级反应动力学。
当以甲醇为初级基质时，GC-MS检测到BZF有7种降解产物。其中以4-氯苯甲酸为主。根据降解产物分析，BZF的降解过程包括酰胺键水解、伯胺基团氧化、苯环双羟基化等重要过程;CBZ的4种降解产物，分别为CBZ-EP、CBZ-DiOH、2-羟基苯甲酸和邻氨基苯甲酸。IBU的降解产物为2-（4-乙酰苯基）丙酸。另外菌株BL-1在降解IBU过程中会利用初级基质产生天然红色色素。
将PPCPs降解菌和活性污泥混合后分别投加到两种填料（生物陶粒和高效纤维球）的曝气生物滤池，接种挂膜。以不加PPCPs菌为对照，分析了曝气生物滤池挂膜阶段CODMn和氨氮的去除率、生物相，结果表明向曝气生物滤池添加的工程菌的生物生长量没有明显加速挂膜周期。
在进水水温15.6℃～24.5℃，pH6.88～7.27的条件下，CODMn和氨氮的去除率随水力负荷的增大、气水比的减少而降低。当进水负荷为0.2m3/m2·h，气水比为1.5∶1时，投加有工程菌的BAF对氨氮和CODMn的处理略微有一定优势，与不加工程菌的生物陶粒BAF和高效纤维球滤料BAF相比，氨氮去除率同比提高0.60％和1.56％，CODMn去除率同比提高1.17％和1.44％。
无论投加工程菌与否，各PPCPs的去除率随水力负荷的增大、气水比的减少而降低。生物陶粒BAF的去除效能要优于高效纤维球BAF。当进水负荷为0.2m3/m2·h，气水比为1.5∶1时，与不加工程菌的生物陶粒BAF和高效纤维球滤料BAF相比，工程菌的使用短期内对典型PPCPs的去除率具有显著的提高。尤其是投加工程菌的生物陶粒BAF对各PPCPs处理效果普遍比其他BAF处理效果好。其对CBZ、IBU和BZF去除率最高分别为46.55％，93.03％和96.97％。
药品和个人护理品;降解菌;菌种筛选;生物强化;曝气生物滤池;污水处理
东华大学
硕士
环境科学
赵晓祥
2010
中文
X505
110
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）