由于人類在家庭或醫院、獸醫和農業等方面對抗生素的大量使用,大量的抗生素化合物不斷地從人為來源釋放到環境中,并對水生生物產生了不良影響,如對水生生物產生毒性、增強了細菌的耐藥性以及干擾內分泌等等叫。因此在過去幾年,人們已經認識到抗生素是一類新的水污染物,并且引起重視,工業污水處理已成為近年來的研究熱點之一。
漓源環保闡述了生物處理法、膜處理法、活性碳吸附法以及高及氧化技術在抗生素污水處理中的研究應用。
1生物處理法
抗生素大多是親水性的,并且具有生物抗性,因此,它們主要停留在污水的水相中。污水處理中影響抗生素殘留生物去除的主要因素有生化需氧量(BOD)、缺氧和厭氧室的存在和大小懸浮固體(S)負荷、水力停留時間(HRT)、污泥停留時間(SRT)、污泥負荷FM比)、混合液懸浮固體(MLSS)、pH和溫度等。
sRT與微生物的生長速度有關。高SRT允許緩慢生長的細菌富集,因此提供更大的酶多樣性,其中一些能夠降解抗生素化合物。膜生物反應器(MBR)可以達到較高的SRT,其中懸浮活性污泥通過使用膜進行固液分離而不是使用常規活性污泥中的沉淀池。
2膜處理法
膜處理法中抗生素的去除可以通過多種機制進行。首先,可以通過吸附來控制,在吸附過程中,疏水性或具有強氫鍵特性的抗生素在過濾的初始階段容易吸附到膜上。然而,在許多情況下,由于未帶電溶質的空間效應或帶電溶質的空間效應和靜電效應的結合,可通過穩態排斥反應進行去除間。這些機理取決于化合物的物理化學性質、溶液性質和膜特性等。
近年來在污水處理過程中,納濾(NF)和反滲透(RO)中使用的較低膜孔徑已被證明能有效去除包括抗生素在內的低分子量藥物化合物。研究表明,包括喹諾酮類、磺胺類、四環素類和甲氧芐啶在內的幾種抗生素的去除率高達90%。鑒于MBR和NF/RO膜過濾的互補處理能力,這兩種處理工藝的耦合有很大的空間來實現整體性能的提高。MBR/RO對目標抗生素的總體去除率達到99%以上。一些研究表明,膜的污染也會導致許多溶質的截留,主要是由于負表面電荷的增加導致離子物種的靜電排斥增加,同時非離子溶質的吸附能力增加。
結論與展望
傳統的污水處理工藝一般難以處理抗生素污水。與常規的活性污泥處理系統相比,MBR系統在去除某些抗生素方面更為有效,而缺點是處理成本相對較高。深度處理是傳統生物工藝的下游,能顯著提高污水中抗生素的去除率。盡管深度處理的資金和運營成本增加了,但如果不進行深度處理,就難以達到越來越嚴格的排放標準的要求。目前在環境或污水處理過程中形成的轉化產物和氧化過程中物質的轉換只有很少的信息是可用的。未來的研究應專注于潛在的在處理過程中形成藥理活性或毒性更大的產品。此外,有必要對污水處理中人類代謝產物的發生、轉化和清除進行研究。
從實用的角度來看,有必要研穿過程整合,以蕞大限度地發揮去除抗生素和消毒的處理效果,包括那些可以使用可再生能源資源的過程。此外,在從污水中去除抗生素殘留的工業規模應用框架內,環境和經濟評估都是必要的。
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