垃圾滲濾液中PPCPs污染現(xiàn)狀和處理研究國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1PPCPs處理工藝(1)吸附法和較大的比表面積，對(duì)廢水中的PPCPs發(fā)揮相應(yīng)的吸附截留作用(Wangetal.,2018)。Sheng等(2016)研究證明一定量的PAC可以吸附去除水體中PPCPs,其中，三氯生、美托洛爾和甲氧芐啶的吸附效率高達(dá)92%,76%和73%。Katsigiannis等(2015)研究了發(fā)現(xiàn)GAC對(duì)雙酚A、三氯生和非類固醇抗炎藥物 (NSAIDs)布洛芬、萘普生和酮洛芬具有較強(qiáng)的吸附作用，吸附5天時(shí)間后吸附率分別達(dá)到74.7%,86.7%,57.4%,65.6%,61.4%?；钚蕴繉?duì)污染物的吸附能力主要取決于污染物的疏水性和電荷性(Waal.,2016)。Rodriguez等人(2016)發(fā)現(xiàn)活性炭的吸附能力與所研究的PPCPs(3-甲基吲哚、氯丁二烯和諾替林)的疏水性成正比。通常，當(dāng)化合物具有非極性特競(jìng)爭(zhēng)活性炭的結(jié)合位點(diǎn)，從而導(dǎo)致孔隙堵塞，降低活性炭對(duì)污染物的吸附能力 (2)膜過(guò)濾 (如膜通量、膜孔徑、疏水性、電荷等)和污染物特性(如分子量、溶解度、電荷等)。由于大多數(shù)PPCPs可以直接通過(guò)微濾和超濾膜，其對(duì)于PPCPs的去除效果一般較差(汪琪等，2020;Luoetal.,2014)。Li等(2015)研究了污水廠中9種防腐劑及其衍生物在臭氧一超濾工藝中的去除效果，發(fā)現(xiàn)僅有1%-10%的污相匹配，應(yīng)用于PPCPs的去除研究較多，去除效果主要污染物分子量Ouyang等人(2019)研究發(fā)現(xiàn)一種新型納濾膜可以響應(yīng)pH變化，通過(guò)調(diào)整pH值，可將阿替洛爾和卡馬西平的去除率可提高到81.67%和92.50%。在膜過(guò)濾過(guò)程中盡管污染物的去除率較高，但因化法等。(1)混凝法 6(2013)在用混凝法處理二次廢水的過(guò)程中評(píng)估了微污染物的去除，去除率介于0到50%之間，其中在pH=7~8的情況下，對(duì)于KOW>4的化合物，觀察到相對(duì)較高的去除率(20～50%)。Asakura和Matsuto(2009)指出，在垃圾滲濾液的處理過(guò)程中，混凝和沉淀無(wú)法去除雙酚A,但對(duì)DEHP和壬基酚的去除率較高(分別為70%和90%)。的存在，可能會(huì)抑制PPCPs的去除。帶負(fù)電荷的DOM可以與帶正電荷的鋁水解物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致可用于消除這些化合物的混凝劑數(shù)量減少(Cho(2)化學(xué)氧化法合物及非質(zhì)子化的胺等的污染物成分才有效，其氧化動(dòng)力學(xué)遵從O?>ClO?>Herndndez-Leal等人(2011年)研究了臭氧氧化從生物處理過(guò)的廢水中去除多種污染物(遮光劑，香精，殺生物劑和表面活性劑)的效率。在臭氧劑量為15mg/L時(shí)，所有化合物均被顯著去除(>79%)。在另一項(xiàng)研究中，較低的臭氧劑酸、舒必利和甲氧芐啶的濃度均降低了95%以上(Suietal.,2010)。(3)高級(jí)氧化法Gorito等人(2021)研究了O?/H?O?對(duì)PPCPs等污染物的去除效果。該工藝對(duì)除全氟辛烷磺酸以外的幾乎所有目標(biāo)污染物均顯示出相當(dāng)高的去除效率 (>85%)。Chen等(2021)研究了O?及O?/H?O?工藝對(duì)氧氟沙星的礦化作用，F(xiàn)e?+也能催化H?O?產(chǎn)生·OH,稱為Fenton試劑。LiWei等(2012)研究了阿替洛爾、卡馬西平、DEET、雙氯芬酸、己酮可可堿、苯氧酮、咖啡因、氟西甲氧芐啶。Fenton處理采用20mg/LFe2+和2.5H?O?/Fe2+摩爾比。研究發(fā)現(xiàn)特拉津和碘普羅胺外，所有受試PPCP均通過(guò)Fenton處理完全去除。Kim等(2009)比較了UV(波長(zhǎng)254mm)和UV/H?O?對(duì)41種藥物化合物的去除效果。單獨(dú)的UV只能顯著去除(>90%)少數(shù)化合物(例如酮洛芬，雙通過(guò)添加H?O?(7.8mg/L),該方法可顯著提高其功效，并且對(duì)41種化合物中的39種去除效率提高了90%。Cruz等人(2012)的研究也得出了相似的結(jié)論，僅用UV照射的過(guò)程在10分鐘后對(duì)微污染物的整體降解率為46%。在此過(guò)程中，僅完成了四種化合物(雙氯芬酸，酮洛芬，甲芬那酸和杜倫)的去除。相反，加僅略有降低(<10%)。與單獨(dú)的UV處理相比，UV/H?O?(50mg/L)表現(xiàn)出較高的污染物轉(zhuǎn)化率，經(jīng)過(guò)30分鐘的UV/H?O?處理后，(1)活性污泥法Ashfaq等(2017)評(píng)估了采用A2/O活性污泥工藝的污水處理廠對(duì)PPCPs的去除情況，對(duì)乙酰氨基酚、布洛芬、咖啡因、苯乙酮的去除率高于90%。酮洛芬、荼齊等PPCPs的50%以上被生物降解或生物轉(zhuǎn)化，土霉素、四環(huán)素、諾氟沙星等主要吸附在污泥上(>50%)。Ahmed等人(2017)綜述了活性污泥對(duì)102個(gè)PPCPs (包括EDC、β受體阻滯劑、PCPs、表面活性劑等)的去除效果?；钚晕勰喙1、2羥基雌酮(2-OHE1),α羥基雌酮(α-OHE1),孕酮，睪丸激素，雙酚A和辛基苯酚具有較高的去除率，最高可達(dá)100%。通過(guò)活性污泥法成功去除了十種類型的表面活性劑(去除率為95-98%),濃度為mg/L級(jí)別?；钚晕勰鄬?duì)表面(2)膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器(MBR)是將活性污泥處理直接與膜過(guò)濾工藝相結(jié)合的污水生污染物的高去除率；高懸浮物濃度同時(shí)也有利于親脂性2019)。Weiss和Cozzarelli(2008)比較了MBR和AS的性能，發(fā)現(xiàn)使用MBR時(shí)，20種化合物(親水性)的生物降解效率至少提高了25%。這種效率的提高可歸因于污泥濃度較高和SRT較高，而與HRT無(wú)關(guān)。Park等(2017a)比較了A2O活性污泥系統(tǒng)和MBR膜生物反應(yīng)器對(duì)PPCPs的去除效果，在A2O過(guò)程中，三33%和34%,而在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的MBR過(guò)程中，它們各自的去除效率分別提高到36%、93%、87%、51%和46%。也有研究表明，MBR和AS系統(tǒng)在消除某些PPCPs如三氯乙烯、對(duì)乙酰氨基酚、雙酚A、咖啡因和布洛芬、卡巴馬澤平、紅由此可見，MBR在部分PPCPs的去除方面略優(yōu)于傳統(tǒng)高活性污泥法，但效果不是很明顯，MBR系統(tǒng)在消除持久污染和重復(fù)洗滌問(wèn)題是限制其大規(guī)模應(yīng)用的因素(Parketal.,2017a;Sanguanpak1.2活性污泥對(duì)PPCPs的轉(zhuǎn)化途徑合物的脂肪族和芳香族與微生物的親脂細(xì)胞膜或污泥的脂類部分產(chǎn)生的疏水相互作用；(ii)帶正電荷的化學(xué)基團(tuán)(如氨基)與帶負(fù)電的細(xì)胞膜表面產(chǎn)生的靜電活性污泥對(duì)污染物的吸附在很大程度上取決于化合物的疏水性。辛醇-水分4表示中等吸附勢(shì)，logKow>4表示高吸附勢(shì)。在活性污泥工藝中，有機(jī)污染物被活性污泥吸附的程度通常用固相-液相分配系數(shù)(Kd)定義為污泥和水相之間化合物的分配。對(duì)于Kd低于300L/kg(logKd<2.48)的化合物，活性污泥對(duì)化合物的吸附被認(rèn)為是微不足道的。此外，Tadkaew等(2011)報(bào)道，logKd>3.2的微污染物(例如雌酮和壬基酚)很容易被吸附去除(>85%)。1.2.2生物降解生物降解是由微生物活性介導(dǎo)的反應(yīng)過(guò)程(生物反應(yīng))。在好氧過(guò)程中，微生物可以通過(guò)一系列的氧化反應(yīng)將有機(jī)分子轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的產(chǎn)物，例如其他有機(jī)分 活性污泥對(duì)廢水中PPCPs的生物降解有兩種方式(圖1.2):一是代謝作用，即微生物直接以大分子的有機(jī)化合物作為生長(zhǎng)基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為小分子無(wú)機(jī)化合物，如水和二氧化碳，在分解代謝該有機(jī)物的過(guò)程中獲取其生命活動(dòng)所需的能量及其本身物質(zhì)更新所需的原料；二是共代謝作用，指有機(jī)污染物本身不能作為維持微生物生長(zhǎng)的碳源或能源，必須存在生長(zhǎng)基質(zhì)或其他可生物降解的化合物，以2014;Tiwarietal.,2017)。一些研究者認(rèn)為，在廢水的活性污泥處理過(guò)程中，共代謝生物降解可能對(duì)微污染物的去除機(jī)制起主要作用，因?yàn)槲⑽廴疚锏臐舛瓤赡芴?，無(wú)法作為直接生長(zhǎng)的基質(zhì)(FischerandMajewsky,2014;Fernandez-Fontaina除活性污泥系統(tǒng)的吸附和生物降解外，污水處理廠中揮發(fā)性PPCPs的去除還與揮發(fā)有關(guān)，其中揮發(fā)性污染物可以從溶解相轉(zhuǎn)移到氣態(tài)相。亨利定律常數(shù) 系數(shù)<10-?mol/(m3●Pa),化合物易于保留在液體環(huán)境中，通過(guò)揮發(fā)去除量可以忽略不計(jì)(Grandclémentetal.,2017;Wangetal.,2016)。1.3活性污泥去除PPCPs的功能微生物處理過(guò)程參與污染物降解的重要微生物類群(Menetal.,2017)。統(tǒng)和MBR膜生物反應(yīng)器中PPCPs生物降解的重要驅(qū)動(dòng)力。Park等人(2017b)報(bào)告，當(dāng)AOB活性不受抑制時(shí)，甲氧芐啶的清除效率較高(70%),而當(dāng)AOB受到抑制時(shí)，甲氧芐啶的降解率較低(28%)。甲氧芐啶、布洛芬和萘普生的清除率隨著NH?+負(fù)荷的增加而提高，即細(xì)菌消耗一級(jí)底物的速率越高，微污染物的微污染物(阿蘇拉姆，苯扎貝特，苯六胺，呋塞米和魯芬酰胺)具有生物轉(zhuǎn)化作europaea對(duì)雌激素(E1、E2、E3或EE2)不少研究還評(píng)估了氨氧化古細(xì)菌(AOA)對(duì)生物轉(zhuǎn)化微污染物的能力。氨氧躍時(shí)才發(fā)生生物轉(zhuǎn)化，這有力地表明了AOA在藥物共代謝轉(zhuǎn)化中的關(guān)鍵作用 作為氨氧化抑制劑來(lái)抑制氨氧化活性。有趣的是，一些污染物在ATU存在下仍可被生物降解。Tran等人(2009)在ATU(10mg/L)存在，觀察到布洛芬的大部分降解和其他藥物的部分降解，而未觀察到硝化作用。這意味著這些藥物的生物降解可能歸因于異養(yǎng)微生物的活性。Sathyamoorthy等人(2013)錯(cuò)誤!未找到引用源。在分批硝化試驗(yàn)中，研究了阿替洛爾的共代謝生物降解。結(jié)果表明，氨氧化菌對(duì)阿替洛爾的生物降解速率常數(shù)貢獻(xiàn)率僅為717%,說(shuō)明阿替洛爾的生物降解作用由異養(yǎng)細(xì)菌占主導(dǎo)。這些研究表明，異養(yǎng)細(xì)菌在廢水處理過(guò)程中對(duì)PPCPs的生物降解也起著重要作用。在活性污泥中已經(jīng)分離出多種異養(yǎng)細(xì)菌，它們可以利用特定的PPCPs作為生長(zhǎng)基質(zhì)，將其礦化為生物量、二氧化碳、水和其他化學(xué)物質(zhì)，并引起相關(guān)氧化還原酶的表達(dá)(Kumwimbaetal.,2019)。從活性污泥中分離出的一些純培養(yǎng)物具有降解多種污染物的能力。例如，Achromobacterdenitrificans不僅可以降解磺胺tsuruhatensis和Pseudomonasaerug計(jì)，而Stenotrophomonas對(duì)乙酰氨基酚的生物吸附去除有一定作用。這種差異可歸因于降解過(guò)程中所涉及的酶的差異(Wangetal.,2016)。菌屬降解化合物Nitrosomonaseuropa阿替洛爾蔡普生氯生、布洛芬卡馬西平雌酮蔡普生PlanoccuskocuriiO516磺胺表1.1總結(jié)了近年來(lái)從活性污泥中分離純化的可以降解新興污染物的異養(yǎng)微生物菌株，這些菌株多隸屬于硝化細(xì)菌(Nitrosomonas)、假單胞菌屬 (Pseudomonas)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、紅球菌屬(R扁平球菌屬(Planococcus)的作用。1.4活性污泥去除PPCPs的功能基因研究物酶、酯酶和脫鹵酶等。目前，基于傳統(tǒng)培養(yǎng)和PCR的方法發(fā)現(xiàn)了一些生物降克隆了活性污泥的苯酚2-單加氧酶和鄰苯二酚1,2雙加氧酶基因，研究發(fā)現(xiàn)苯酚2-單加氧酶催化芳香化合物鄰接碳原子的環(huán)羥基化，鄰苯二酚1,2雙加氧酶催化由此產(chǎn)生的鄰苯二酚中間體的環(huán)裂解；Kalyani等人(2016)在細(xì)菌MeiothermusruberDSM1279獲得了一個(gè)漆酶基因mrlac,并在大腸桿菌中成功表達(dá)因，但99%以上的微生物被認(rèn)為是不可培養(yǎng)的或難以在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)(EtchebehereandTiedje,2005),用于特定PCR的引物也有限。并且活性污泥中微生物大多以群落的形式存在，相互之間密切聯(lián)系，并存在各種信號(hào)傳導(dǎo)及協(xié)同代謝機(jī)制 基因組DNA進(jìn)行測(cè)序，這種方法可以克服依賴培養(yǎng)方法和基于PCR方法的缺群落的組成、生物降解基因的多樣性、發(fā)現(xiàn)新的生物降Fang等人(2018)借助于宏基因組高通量測(cè)序獲得五個(gè)污水處理廠的活性污 (9.2%)。揭示了有機(jī)污染物的生物降解基因在活性污泥中的主體地位。Joshi等人(2017)利用GeoChip高通量基因芯片研究了處理焦化廢水的活性污泥，檢測(cè)到99個(gè)有機(jī)污染物降解相關(guān)基因，其中，與芳香烴類降解基因豐度占所有基因的6.3%。最豐富的芳香族降解基因包括：兒茶酚二醇環(huán)內(nèi)裂解雙加氧酶基因(0.58%);氯代芳香族(含胺)降解基因，tfdA(0.36%);芳香族羧catB(0.2%);硝基芳烴降解基因，硝基還原酶(0.45%);烷烴單加氧酶，alkB Wang等人(2019)利用同步部分硝化、厭氧氨氧化和反硝化(SNAD)工藝去除成熟垃圾滲濾液，在污泥樣品檢測(cè)到90余個(gè)與芳芳香化合物轉(zhuǎn)化的代謝途徑主要包括雙加氧酶和脫氫酶反應(yīng)、鄰苯二酚的meta裂解、β-氧化的環(huán)裂解和芳香環(huán)上的轉(zhuǎn)化。與芳香族化合物轉(zhuǎn)化相關(guān)的關(guān)鍵酶的序列數(shù)在長(zhǎng)期接觸未經(jīng)處理的滲濾液后增加了28.3-157.1%,這表明SNAD生鄰苯二酚meta裂解相關(guān)的關(guān)鍵酶是catE、dmpC和pcaC,它們主要來(lái)源于ubiX酶有關(guān)。這項(xiàng)研究發(fā)掘了垃圾滲濾液活性污泥對(duì)芳香族化合物降解的功能1.5現(xiàn)有研究不足經(jīng)發(fā)現(xiàn)了降解PPCPs的細(xì)菌，但多為研究單一菌株對(duì)PPCPs的降解能力，鮮少有研究從群落水平研究活性污泥對(duì)PPCPs的去除，目前尚不清楚PPCPs在活性分子生物技術(shù)和高通量測(cè)序的飛速發(fā)展，加速了PPCPs的微生物降解及分技術(shù)在活性污泥中鑒定出PPCPs生物降解基因，但由于PPCPs種類繁多，代謝此，需要開展關(guān)于PPCPs脅迫下活性污泥的微生物群落結(jié)構(gòu)及功能基因變化的研究，以揭示活性污泥對(duì)PPCPs的降解機(jī)制。董晶晶.強(qiáng)化脫氮與典型PPCPs去除的好氧顆粒污泥工藝研究[D].浙江大學(xué)，2017.王建龍.廢水中藥品及個(gè)人護(hù)理用品(PPCPs)的去除技術(shù)研究進(jìn)展[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自王靜，王華麗，臧恒昌.對(duì)乙酰氨基酚合成方法的研究進(jìn)展[J].食品與藥品，2010,12(9):354-汪琪，張夢(mèng)佳，陳洪斌.水環(huán)境中藥物類PPCPs的賦存及處理技術(shù)進(jìn)展[J].凈水技術(shù)，2020,039(001):43-51.趙霞.好氧顆粒污泥系統(tǒng)處理含PPCPs污水的效能及微生物群落演替[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，Aguilar-RomeroI,RomeroE,WittichRM,etal.Bacterialecotoxicitycommunitiesassociatedwiththeremovalofibuprofen,diclofenacabiopurificationsystems[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2020,741:140461.AhmedMB,ZhouJL,NgoHH,etal.Progressinthebiologicaltechnologiesforemergingcontaminantremovalfromwastewater:acriticalreviofhazardousmaterials,2017,323:274-298.AhmedS,JavedMA,TanvirS,etaldegrades4-acetamidophenoland4-aminophenol[J].Biodegradation,2001,12(5):30AljeboreeAM,AlshirifiAN.AdsorptionofPharmaceuticalsasemergingaqueoussolutionsontofriendlysuPharmaceuticalSciencesandResearch,2018,10(9):2252-2257.AlmeidaB,KjeldalH,LolasI,etal.Quantitativeproteomicanalysisofibuprofen-degradiPatulibactersp.strainI11[J].Biodegradation,2012,24(5).AltschulSF.Basiclocalalignmentsearchtool(BLAST)[J].Journa215(3):403-410.AlygizakisNA,Gago-FerreroP,BorovaVL,etpharmaceuticals,drugsofabuseandrelatedmetabolitesinoffshoreseatheTotalEnvironment,2016,541:1097-1105.AndrewsS.FastQC:aqualitycontroBioinformatics,BabrahamInstitute,Cambridge,UnitedKingdom.2010.ArcherE,PetrieB,Kasprzyk-HordernB,etal.Thefateofpharmaceuticalsandpersonalcareproducts(PPCPs),endocrinedisruptingcontaminants(EDCs),metabolitesandilliaWWTWandenvironmentalwaters[J].Chemosphere,2017,174:437-446.AsakuraH,MatsutoT.Experimentalstudyofbehaviorofendocrine-disruptingchemicalsinleachatetreatmentprocessandevaluationofremovalefficiency[J].Wastemanagement,2009,29(6):1852-1859.AshfaqM,LiY,RehmanMSU,etal.Occurrence,spatialvariationandriskassespharmaceuticalsandpersonalcareproductsinurbansediments:AcasestudyofLahore,Pakistan[J].ScienceoftheTotalEnviAshfaqM,LiY,WangY,etal.Occurrence,fate,andmassbalanceofdifferentclassesofpharmaceuticalsandpersonalcareproductsinananaerobic-anoxic-oxicwastewaterplantinXiamen,China[J].Waterresearch,2017,123:655-667.BaiZhiyong,YangQi,WangJianglong,etal.CatalyticozonationofsulfamethaziusingCe0.1Fe0.90OHascatalyst:mineralizationandcatalyticmechanisms[J].ChemicalEngineeringJournal,2016a,169-176.BaiZhiyong,YangQi,Wcatalystforcatalyticozonationofp-hydroxybenzoicacid[J].InternationalJournalofEnvironmentalScienceandTechnology,2016b,13:483-492.BankevichA,NurkS,AntipovD,etal.SPAdes:ANewGenomeAssemblyAlgorApplicationstoSingle-CellSequencing[J].JournalofComputationalBiology,2012,19(5):micropollutantremovalindrinkingwatertreatmentprocesses?[J].WaterResearch,2013,47(16):5955-5976.BeshaAT,GebreyohannesAY,TufaRA,etal.Removalofemergingmicropollutsludgeprocessandmembranebioreactorsandtheeffectfouling:Areview[J].Journalofenvironmentalchemicalengineering,2017,5(3):2395-2414.Bj?rnssonL,Hugenhol