PPCPs在污水處理系統中去除方法的研究進展

摘 要：PPCPs是具有很強的生物毒理性和內分泌干擾性的一類物質，在極低濃度下就能對動植物的生長造成嚴重的危害。因此，PPCPs在污水中的存在情況備受關注，而污水處理廠是環境中PPCPs的主要來源，文章概述了典型PPCPs在污水存在情況及其去除方法，以期為今后在污水處理過程中獲得有效去除PPCPs的工藝研究提供技術參考。

關鍵詞：藥品及個人護理品（PPCPs）；毒理性；內分泌干擾性

引言

藥品及個人護理品（Pharmaceuticals and personal care products，PPCPs）作為新型痕量物質的典型，包括藥物和部分個人護理品，如抗生素、部分激素、止痛藥、顯影劑、香料、護膚品、護發用品等。因其種類繁多、濃度低、危害性大、去除困難等特點，對人類及水生生物的影響頗大[1-2]。早在2002年，研究者就發現了河流中因受到雌激素類物質的污染而導致大量雄性魚雌化。2014年秋季，研究者對我國部分地表水取樣檢測時發現：我國珠江廣州段受到PPCPs的污染的非常嚴重，脫水紅霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲基嘧啶的含量分別為460ng/L、209ng/L和184ng/L，遠遠高出了發達國家河流中100ng/L以下的含量。部分雌激素類藥品由于其獨特的化學結構，會對目標生物產生極強的生物誘導效應，其成分的積累對非目標將產生潛在的，具有累積性的不良影響[3-4]。水中抗生素濃度低，更容易導致細菌產生耐藥性[5]。而污水處理廠作為進入環境中的PPCPs主要來源之一，開展污水中PPCPs種類、含量及去除效果的研究尤為重要，以期為今后獲得高效去除PPCPs的處理工藝提供技術參考。

1 PPCPs在城市污水廠中的存在現狀

1.1 污水處理單元中PPCPs的存在現狀

在污水處理過程中，PPCPs可以在生物作用下得到礦化和代謝，并隨著污水和污泥排放進入自然環境中[6]。塵沙除油池對抗生素萘普生有很好的去除效果，去除率達35.4%；但斜板沉淀池并不能布洛芬、雙氯芬酸和三氯生等；而二級生物處理單元對PPCPs的去除起到了主要作用，苯扎貝特和萘普生最終都會被活性污泥完全生物降解。羅紅霉素和布洛芬在反應一段時間后，去除率不再增加，生物降解作用不會持續發生。纖維轉盤和沉淀池對羅紅霉素、布洛芬等典型PPCPs的去除作用很小[7]。

1.2 PPCPs對污水處理系統的影響

在典型PPCPs中，不同種類物質對污水處理系統產生的影響也不盡相同。抗生素會導致活性污泥的胞外聚合物量及組分蛋白質和多糖增加，導致絮凝體解體，使活性污泥的SVI下降。此外，抗生素類污染物對一些菌群也有刺激生長作用，使活性污泥生物群落結構的改變進而影響污染物去除效果，導致出水水質惡化[8]。其他雌激素類及洗護用品也對活性污泥有著重要影響。

2 污水中PPCPs的去除研究

2.1 活性炭吸附技術

活性炭因其空隙多、表面積大（占總表面積的2$V以上）等特點，能夠迅速吸附水中低濃度、分子量小且傳統方法無法去除的物質[9]。但大部分PPCPs一般分子量較大，因此對其吸附作用較弱，很難得到充分利用且縮短了活性炭使用周期。研究表明，活性炭吸附工藝對水中四環素類物質有較好的去除率，去除率可達68%[10]。

2.2 臭氧氧化技術

臭氧氧化是較為有效的處理技術。在酸性條件下，臭氧可以與抗生素直接反應，有明顯的選擇性； 在堿性條件下，臭氧可以分解產生羥基自由基，發生間接反應，因該反應無選擇性，因此反應速度較快[14]。

2.3 高級催化氧化技術

光催化氧化是在光化學氧化基礎上加入催化劑以促進氧化過程，催化劑（半導體）具有雙重傾向，能同時吸附反應物和有效光子，對部分PPCPs有很好的去除效果。催化氧化技術通過使用紫外光或催化劑，使其產生高度反應性羥基自由基，可無選擇性進行。但由于對反應條件要求苛刻，耗能較大、且降解不徹底，易產生多種芳香族有機中間體，成為該技術需要克服的問題[12]。

2.4 膜過濾技術

膜過濾技術是根據膜孔徑的不同，截留不同粒徑的污染物質，從而對PPCPs有一定的去除效果。研究表明，超濾對磺胺甲 唑（SMX）有80%的截留率；納濾對大多數PPCPs均有一定的截留率，尤其對阿奇霉素（AZN）和美托洛爾（MET）截留率都超過99%[13]；NF/RO膜對磺胺類和四環素類抗生素去除效果較好，去除率超過98.5%[14]。

3 結束語

目前的研究發現，傳統污水處理工藝對PPCPs，有一定的去除能力，活性炭吸附、臭氧氧化、高級氧化等工藝對PPCPs，總體去除效果較好，而沉淀等工藝幾乎不能去除PPCPs，雖然其出水濃度較低，但是對人體健康的影響仍然不可估計。因此在今后的研究中，應該著重于以下幾方面進行：

（1）目前大部分研究者主要研究污水中PPCPs的分析檢測技術和其在污水處理過程中的歸趨中。隨著PPCPs成為污染控制指標，將其加入污水廠生命周期評價將會成為未來研究的一個新熱點。

（2）高級氧化技術雖然對PPCPs的除去有很好的效果，但是其檢測只停留在游離態分子中，應對其氧化產物及其毒理性進行一定的研究。

（3）我國是PPCPs的生產和消費大國，人們常給飼養的牲畜注射激素及抗生素以謀求利益的最大化以及醫生對抗生素的濫用，使得大量PPCPs經生物代謝后隨生活污水排入污水廠甚至直接排放到自然水體中，但關于城市污水中PPCPs的研究報道非常少，對其尚未引起足夠重視。因此，應該結合我國抗生素使用特點，制定出適合解決目前情況的污水處理廠優化方案。

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作者簡介：劉昱迪（1992-），女，碩士研究生，從事水污染控制理論與技術方向研究。