污水处理厂中磺胺类抗生素、抗性菌、抗性基因的特性

抗生素滥用引起抗性菌的扩散和抗生素抗性基因的污染已成为严重的公共卫生安全隐患。从某污水处理厂出水中分离磺胺类抗性菌,检测其对抗生素耐受性及磺胺类抗生素浓度、抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的含量。结果表明水中磺胺类抗生素检测出5种磺胺类抗生素,但浓度较低,3种磺胺类抗生素未检出;磺胺类抗性菌含量为3.18×102~2.24×104CFU/m L,分离的抗性菌对9种抗生素具有抗性,最高耐受力为512 mg/m L,其中,对氯霉素耐受能力最强,对青霉素、氨苄青霉素、头孢氨苄、环丙沙星、庆大霉素、阿奇霉素耐受力次之,对利福平耐受力最弱;抗性基因的绝对含量较低,其中最高含量sul1为105.648~106.956。该研究为STPs抗生素污染的风险评估与抗生素抗性基因污染控制提供了基础数据支持。     

无锡市污水处理厂抗生素抗性菌分布与去除特性研究

近年来,污水处理厂已成为环境中抗生素抗性菌的重要来源.本研究利用传统的异养菌培养法对无锡市6座污水处理厂进出水中的5种抗生素(氨苄霉素、红霉素、四环素、卡那霉素、环丙沙星)抗性菌进行调查与分析,并对比了在不同工艺和不同季节条件下抗性菌的去除效果.结果表明,5种抗性菌在污水处理厂进出水中均可检出,进水中抗性菌浓度为103~10~5CFU·m L~(-1),出水中抗性菌浓度为10~2~10~4CFU·m L~(-1),其中,氨苄霉素抗性菌最多,占总异养菌的比例超过50%.污水处理工艺没有选择性去除抗性菌的效果,出水中抗性菌占总异养菌的比例相对于进水有增加趋势.相比其它传统工艺(氧化沟、SBR等),MBR工艺对去除氨苄霉素、红霉素抗性菌表现出一定优势;夏季目标污水处理厂对抗性菌的去除量略多于冬季,且只有环丙沙星抗性菌的去除量表现出显著的季节性差异(p0.05).     

抗生素在城市污水处理系统中的分布及去除

根据目前国内外已有的研究结果,综述了几类主要的抗生素在世界各国城市污水处理厂污水、污泥中的残留浓度及抗生素在城市污水处理系统中的去除途径和去除效果。结果表明,世界各国城市污水处理厂污水、污泥中抗生素的种类和浓度有明显差异:污水中抗生素的浓度与该国抗生素的使用量有关,我国城市污水中四环素类、磺胺类的检出最高浓度达到103¹04ng/L,远高于其他国家;环丙沙星和甲氧苄啶在美国城市污水处理厂出水中检出浓度较高,达到103ng/L。污泥中抗生素残留主要是通过污泥吸附作用,残留浓度受到抗生素在固-液相的分配系数、亲脂性和离子所带电荷影响。自然条件下,水解、光解和传统生物处理工艺对抗生素的去除率低,而高级氧化技术和膜过滤技术对抗生素的去除效率高,可以达到90%以上。     

兰州市污水处理厂中典型抗生素的污染特征研究

以9种磺胺类、4种氟喹诺酮类以及1种氯霉素为目标物,调查研究了它们在兰州市两个生活污水处理厂中的含量水平和去除特性,初步评估了其在受纳水体中的环境风险.结果表明:污水处理厂进水和出水中均有抗生素检出,浓度差别较大,进水中抗生素浓度在nd~55.25μg·L~(-1)之间,出水中浓度在nd~9.78μg·L~(-1)之间,脱水污泥中抗生素的平均浓度高于活性污泥;抗生素在整个污水处理工艺中的去除率为15.39%~100%,生物转化或降解作用是二级处理过程中的主要去除机制;污水处理厂排水增加了受纳水体中抗生素的浓度,是受纳水体中抗生素的来源之一,环境中低浓度、多种抗生素长期残留,存在较大的潜在风险.     

污水处理厂中抗生素去除规律研究进展

人类大量使用的抗生素会随着人畜排泄物进入污水处理厂。然而,目前的污水处理厂主要以去除常规污染物为目的,难以有效去除抗生素,使得这些抗生素进入环境对人类健康产生严重危害。因此明确污水处理厂中抗生素的迁移转化规律及其影响因素对于保护环境以及人类健康具有重要作用。文章总结了国内外相关研究成果,对污水处理厂中几类主要抗生素的进出水浓度、迁移转化过程及其影响因素进行了综述。结果表明,常见抗生素在污水处理厂进水浓度由高到低为:四环素类磺胺类β-内酰胺类喹诺酮类大环内酯类;出水浓度由高到低为:四环素类磺胺类大环内酯类β-内酰胺类喹诺酮类。抗生素在污水处理厂中的去除过程主要有污泥吸附、生物降解、光解和水解。污水处理厂污泥龄、水力停留时间、温度、pH值、溶解氧浓度、金属离子、微生物群落及抗性基因组成和不同处理工艺对抗生素在污水处理厂中的去除均有影响。     

贵阳市污水处理厂中典型抗生素的污染水平及生态风险

为了解贵阳市污水处理厂对进水中典型抗生素的去除情况及污水处理厂出水对受纳水体中水生生物的影响,对贵阳市两座污水处理厂进出水及受纳水体中9种典型抗生素进行调查.结果表明,污水处理厂进出水中抗生素均有不同程度检出,进出水中抗生素的浓度范围在ND～835. 60 ng·L~(-1)和ND～286. 60 ng·L~(-1)之间,其中氧氟沙星(OFX)浓度最高,进水分别为835. 60 ng·L~(-1)和539. 00 ng·L~(-1),出水分别为11. 74 ng·L~(-1)和286. 60 ng·L~(-1).污水处理厂对抗生素的去除率为-42. 29%～100%,其中四环素(TC)被完全去除.进出水中抗生素的浓度与国内外其它地区污水处理厂相比处于较低水平.通过对受纳水体中抗生素的检测分析发现,受纳水体中OFX的浓度最高,污水处理厂出水是受纳水体中抗生素的来源之一.通过生态风险评估也发现OFX对受纳水体中水生生物存在高风险(RQ 1).     

磺胺类抗生素在华南地区不同污水处理工艺中的去除及风险评估

采用固相萃取、高效液相色谱-质谱(SPE-HPLC-MS)法研究了磺胺类抗生素在华南地区(以珠三角地区为例)AB、UNITANK、AAO 3种不同典型污水处理工艺中的去除规律。采用风险商值法评估磺胺类抗生素的环境风险。结果表明:3种工艺的进出水中均检测出较高浓度的磺胺类抗生素,较2007年和2010年调查取样结果增长较大,进水中以磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶浓度最高,出水中磺胺甲恶唑浓度较高;AAO工艺较AB及UNITANK工艺的去除效果更好,总去除率达到97%;磺胺类抗生素人均日质量负荷呈现逐年上升趋势,2016年广州污水处理厂人均日质量负荷高达102.81~129.31 mg/d;磺胺类抗生素在3种工艺的剩余污泥中含量极少,主要随出水排放至外界环境中。风险评估表明:除磺胺甲基嘧啶及磺胺对甲基嘧啶未检出不存在环境风险外,其他检出的5种磺胺类抗生素的环境风险为中低等级环境风险。     

珠三角城市污泥中壬基酚及重金属特征分析

对珠三角地区典型城市的13家污水处理厂剩余污泥中壬基酚(Nonylphenol,NP)、部分重金属及养分含量进行了检测和分析.结果表明,珠三角地区典型城市13家污水处理厂污泥中NP范围在0.45~65.17 mg·kg~(-1)(以干重计,下同)之间,平均值为10.87 mg·kg~(-1),工业废水是影响污水处理厂污泥中NP含量的一个重要因素,该地区污泥中NP含量相比于世界其他地区较低,但其中有2家污水处理厂污泥中NP含量超过或接近2000年欧盟污泥指令文件对污泥中NP、NP1EO、NP2EO(NPE)总量限制值(50 mg·kg~(-1)).13家污水处理厂污泥样中Cu、Pb、Cd及Zn含量的几何平均值分别为435.43、78.88、2.72、1088.01 mg·kg~(-1),与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中施用土壤(p H6.5)限值进行比较,仍有部分污水处理厂污泥中Cu、Cd、Zn含量超标.13家污水处理厂污泥样中有机质、总氮、总磷及总钾的算术平均值分别为294.40、12.92、39.63、9.12 g·kg~(-1),与过去的研究相比,污泥中有机质与养分含量总体呈上升趋势.相关性分析的结果表明,13家污水处理厂污泥样中NP含量与污泥中总Cu的含量具有显著的正相关关系.     

广州污水厂磺胺和喹诺酮抗生素污染特征研究

采用固相萃取(SPE)-高效液相色谱(HPLC)法分析了广州市3个污水处理厂进出水中磺胺类和喹诺酮类抗生素共10种化合物的含量特征,并探讨其去除效果和环境排放量。结果表明,进水和出水中磺胺类抗生素总含量分别为3591.9～7782.5ng/L和2216.6～3591.9ng/L,喹诺酮类抗生素总含量分别为1539.4～2700.2ng/L和1284.4～5080.1ng/L。单个化合物的检出率在37.5%～97.5%,其中磺胺类抗生素以SMT、SM2和SM1为主,喹诺酮类抗生素以CIP和LOM为主。磺胺类和喹诺酮类抗生素的最高去除率分别为69.2%和27.2%,环境排放量分别为487.7～1512.3g/d和329.3～1117.6g/d。     

贵阳市典型污水处理厂新污染物的赋存、去除及归趋

抗生素和内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Compounds,EDCs)是污水中常见的新污染物,而污水处理厂出水中残留的新污染物因对生态系统和人体健康存在潜在威胁而备受关注.目前关于污水处理厂中新污染物的迁移转化及归趋研究存在差异,为调查不同污水处理工艺同时对抗生素和EDCs的去除效果,本研究选取了贵阳市4座典型污水处理厂,研究了10种抗生素和10种EDCs的赋存情况、去除效果及迁移规律,并评估了对受纳水体造成的生态风险.结果表明：在进出水及污泥中抗生素和EDCs均有不同程度检出,其中,氧氟沙星(OFX)和邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)为主要贡献者,进出水中抗生素总浓度分别为569.78～781.63和14.43～458.78 ng·L^-1,进出水中EDCs总浓度分别为3297.98～4454.72和669.27～1884.00 ng·L^-1,抗生素和EDCs在处理工艺流程中的去除率分别为-85.65%～95.22%和3.51%～65.44%.不同污水处理单元对新污染物的去除效果差异较大,除个别处理工艺对磺胺类...     

生物沥浸处理中微生物菌群和胞外聚合物对城市污泥脱水性能的影响

探讨城市污泥生物沥浸过程中微生物菌群和胞外聚合物(EPS)变化对污泥脱水性能的影响,对进一步揭示生物沥浸法提高污泥脱水性能机理具有重要意义.本研究通过摇瓶试验探讨了硫杆菌和异养微生物菌群数量的变化及EPS在生物沥浸法提高城市污泥脱水性能中的作用.试验结果表明,在生物沥浸处理的前2 d内,由于硫杆菌A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长,导致生物沥浸污泥的pH从初始的4.62显著下降至2.47,进而导致污泥中异养菌数量从初始的2.65×108CFU·mL-1下降至8.20×106CFU·mL-1,污泥中EPS含量从初始的28.18 mg·g-1(以VSS计,下同)显著下降为13.53 mg·g-1.A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长、异养微生物细胞的死亡破裂及EPS含量的下降共同促使污泥的结合水含量从初始的37.28%下降至21.10%,最终导致污泥比阻从初始的5.14×1012m·kg-1显著下降至6.92×1011m·kg-1.通过验证试验发现,原始污泥在剥离EPS后其比阻仅为原来的11.23%,其脱水性能与生物沥浸2 d后的污泥在0.05水平上没有显著性差异.因此,污泥中A.ferrooxidans LX5、A.thiooxidans TS6和异养微生物菌群数量的改变及EPS含量的减少是生物沥浸法提高污泥脱水性能的两个重要因素.     

倒置A2O污水处理厂PFOS和PFOA的浓度分布特征及其总量分析

为考察全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)在倒置A2O污水处理厂各工艺段的浓度分布规律与去除效率,采用固相萃取(SPE)和高效液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)技术,检测分析了北京市卢沟桥污水处理厂夏季和冬季各工艺段污水和污泥中PFOS和PFOA的浓度.结果显示,PFOS在污水与污泥中的浓度均大于PFOA;进水中PFOS和PFOA的浓度分别为113.9~160.6 ng·L-1和14.7~68.1 ng·L-1,出水中的浓度分别为60.1~232.6 ng·L-1和29.9~71.5 ng·L-1;PFOS和PFOA在倒置A2O工艺没有得到有效去除.同时发现,PFOS在污泥中的浓度随季节变化较大,且其在污泥中的分配比高于PFOA;PFOS的质量流在工艺流程的各阶段变化较大,而PFOA没有明显的变化和差别.进水中PFOS和PFOA的质量流经过污水处理厂处理后反而升高,有可能是由于前驱物质降解产生.     

典型药物在医院废水和城市污水处理厂中的污染特征及去除情况

本研究采用固相萃取结合高效液相色谱-串联三重四级杆质谱仪监测了17种苯二氮类药物、14种酸性药物和5种中性药物在广东省广州市的4座医院污水处理系统（H1~H4）和3座城市污水处理厂（W1~W3）中的污染特征.结果表明,在医院污水处理系统中检测到10种苯二氮类药物、8种酸性药物和3种中性药物,进出水中的浓度范围分别为0.41~23376 ng·L^-1和0.11~22888 ng·L^-1;在城市污水处理厂中检测到8种苯二氮类药物、8种酸性药物和4种中性药物,进出水中的浓度范围分别为0.4~1695 ng·L^-1和0.1~1526 ng·L^-1.其中,检测到浓度较高的苯二氮类药物分别为劳拉西泮［（53.1±2.7）ng·L^-1,H1］、奥沙西泮［（39.5±4.1）ng·L^-1,W2］和氯氮平［（30.6±4.0）ng·L^-1,W1］,布洛芬［（19014±5430）ng·L^-1,H1］和扑热息痛［（2600±570）ng·L^-1,H2］分别是酸性和中性药物中检测浓度最高的药物.大部分苯二氮类药物在医院污水处理系统和污水处理厂中的去除率均低于30%.酸性和中性药物的去除率远高于苯二氮类药物,且在污水处理厂中的去除率大部分在60%~99%之间,高于医院污水处理系统（10%~60%）.最后,根据人均污染负荷推算了典型药物在广东省和广州市的使用量以及广州市的年排放量,20种药物在广东省和广州市的总使用量分别为30371 kg·a^-1和3942 kg·a^-1,其中扑热息痛和布洛芬的使用量最高,苯二氮类药物中奥沙西泮和劳拉西泮也有较高的使用量.20种药物在广州市的排放量达到了1456 g·a^-1,各类药物的排放量范围为3.07（甲芬那酸）~378 g·a^-1（奥沙西泮）.     

典型生活污水处理工艺对雌激素效应的去除

针对水环境中内分泌干扰物低浓度、高风险的特点,采用酵母菌法和酶联免疫法对3个污水处理工艺流程中污水的雌激素活性和雌二醇(E2)水平进行评价.结果表明,污水厂进水的雌二醇当量(EEQ)和E2的水平分别为4.35~7.58 ng·L~(-1)和36.95~83.43 ng·L~(-1).雌激素活性和E2的去除主要发生在生物处理阶段,如氧化沟、A~2/O和A~2/O+MBR工艺,且经以上工艺处理之后,雌激素活性和E2分别降低71.10%~75.54%和75.88%~80.72%.污泥对雌激素效应具有一定的去除作用,通过吸附作用污泥的EEQ和E2的含量分别为1.84~2.43 ng·g~(-1)和8.45~12.84 ng·g~(-1).但污水厂出水仍具有较高的雌激素活性,其EEQ为1.06~2.19 ng·L~(-1),对受纳水体的水生生物具有潜在的危害.酶联免疫法与酵母菌法具有很好的一致性,并为水环境雌激素的快速筛选和评价提供了一个新方法.     

焦化废水活性污泥中降解硫氰化物细菌种群多样性分析

硫氰化物(SCN-)是焦化废水中COD的主要来源之一,其在生物处理工艺好氧段的去除效果直接影响出水的达标排放,活性污泥中的微生物种群在SCN-生物处理中发挥重要作用.以SCN-为唯一碳源和能源驯化活性污泥,研究其对100、300和600 mg·L-1SCN-浓度的去除降解效果,并利用454测序技术解析污泥中降解SCN-的细菌多样性.结果表明,驯化污泥能有效去除100~600 mg·L-1SCN-,SCN-浓度越高,去除速率越高,然而细菌群落多样指数越低;原始污泥和驯化污泥的细菌门类群主要为Proteobacteria、Bacteroidetes、Chlorobi、Planctomycetes、Acidobacteria、Nitrospira、Firmicutes和Unclassified,其中Proteobacteria和Bacteroidetes门占主导地位;Thiobacillus是主要的SCN-降解菌,在3个污泥样品中的丰度分别为3.07%、8.63%和0.27%.Thiobacillus是浓度小于300 mg·L-1SCN-时焦化废水中主要的SCN-降解菌,而在600 mg·L~(-1) SCN-高浓度时低丰度的SCN-降解菌群可能发挥协同降解作用.这些结果为揭示焦化废水处理SCN-污染物的去除机制提供了基础.     

反硝化抑制硫酸盐还原的工艺特性

本实验通过建立一套两级串联UASB反应器研究油田集输系统及高含盐量废水中反硝化抑制硫酸盐还原的工艺处理特性,并在工艺稳定运行后对形成的颗粒污泥性状及微生物特性进行研究.结果表明,添加Na NO2可促使反应体系中反硝化细菌(denitrifying bacteria,DNB)数量由7.0×103CFU·(100 m L)~(-1)增加至7.3×105CFU·(100 m L)~(-1)并保持稳定,DNB对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)的竞争抑制作用导致SRB数量由8.0×105CFU·(100 m L)~(-1)减少,稳定至7.6×104CFU·(100 m L)~(-1),同时,硫酸盐还原过程被抑制,硫离子的抑制率不断增加,最终稳定至82%.生物量与亚硝酸盐的质量比为1 200时,反应体系对S2-的抑制率最高,达到92%,可实现较好的硫酸盐还原过程抑制效果;该工艺对其抑制率可保持在92%左右,具有较好的稳定性.形成的反硝化颗粒污泥为棕褐色,基本为椭球形和球形,表面光滑且密实.反硝化抑制前,颗粒污泥的粒径多分布于1.0~1.4 mm,平均粒径为1.17 mm,经反硝化抑制后,粒径多分布在1.2~1.6 mm,平均粒径为1.21 mm,反硝化抑制过程促进污泥粒径的小幅增加;形成的反硝化颗粒污泥平均沉速为47.6 m·h~(-1),沉降性能较好.PCR-DGGE分析结果表明,反硝化抑制作用使微生物菌种由18种减少至14种,优势菌种由4种减至3种,多样性降低,反硝化抑制前后微生物种群相似性为62.6%,种群结构发生较大改变,优势菌群由SRB演变为DNB,SRB优势菌种由4种减至2种,同种菌的丰度明显降低;反硝化抑制过程的主要功能菌为Uncultured Sulfurimonas sp.,是一种自养型反硝化细菌,与SRB抢夺电子并占优势,抑制硫酸盐还原过程及SRB生长繁殖,从而抑制硫化物的产生.     

制革废水的厌氧氨氧化ABR脱氮工艺研究

采用小试规模的厌氧折流板反应器(ABR)研究制革废水的厌氧氨氧化脱氮.结果表明,ABR可作为实现厌氧氨氧化的良好反应器,厌氧氨氧化ABR反应器能有效和稳定地处理制革废水.当进水NH+4-N为25.0~76.2 mg·L-1、COD为131~237 mg·L-1,NH+4-N容积负荷为0.05~0.15 kg·(m3·d)-1时,出水NH+4-N为0.20~7.12 mg·L-1、COD为35.1~69.2mg·L-1,去除率分别达到90.8%~99.6%和66.9%~74.7%.此外,厌氧氨氧化ABR反应器污泥在驯化和运行过程中形成了棕红色、棕黄色和红色的颗粒污泥.电镜扫描观察证实在厌氧氨氧化ABR反应器的4个隔室的颗粒污泥中均存在厌氧氨氧化菌.荧光原位杂交(FISH)检测结果显示厌氧氨氧化菌在驯化和运行过程中出现不同程度的增殖,厌氧氨氧化ABR反应器4个隔室的污泥中厌氧氨氧化菌所占比率分别由4%增加到9%、8%、12%和30%,呈现出前段隔室少、后段隔室多的分布规律.     

大连海域入海污染源中PFASs的赋存、输入通量和季节特征

本文对大连海域入海河流和入海排污口中19种PFASs和2种PFOS新型替代品Cl-PFESAs进行了分析,估算其入海通量,并分析了季节变化特征.结果表明,研究区域入海河流中总PFASs的含量范围为9. 85～757 ng·L~(-1)(浓度中位数为74. 7 ng·L~(-1)),与国内外其他河流相比,大连海域入海河流中总PFASs的含量处于中等或较低水平;入海排污口中总PFASs的含量范围为9. 19～801 ng·L~(-1)(浓度中位数为29. 5 ng·L~(-1)).入海河流和入海排污口中PFASs的主要贡献要素为PFOS和PFOA,其中入海河流、市政污水和污水处理厂出水中总PFASs含量未发现明显的季节差异特征,但工业废水中冬季含量显著高于夏季.计算结果显示,大连海域总PFASs入海通量约123 g·d~(-1)(44. 7 kg·a~(-1)),入海河流和入海排污口的贡献相当.全氟/多氟醚类磺酸化合物(Cl-PFESAs)检出率较低,其中8∶2Cl-PFESA均为检出.     

基于臭氧旁路处理的污泥原位减量技术工艺

探究基于臭氧旁路处理的污泥原位减量技术在不同臭氧含量以及不同污泥龄条件下的工艺参数和污泥性质.本研究发现75 mg·g^-1（以O₃/MLVSS计）为实现污泥减量并维持污水处理系统正常处理能力较为适宜的臭氧含量,该含量下的臭氧旁路处理后污泥产率系数Y_h从0.331 g·g^-1减少到0.326 g·g^-1,衰减系数K_d从0.046 d^-1增加到0.050 d^-1,污泥产生速率减小,衰减速率增大,且污泥龄为10 d时SBR系统出水水质良好.即臭氧含量75 mg·g^-1、污泥龄为10 d条件下的臭氧旁路处理为适宜的工艺条件,此时剩余污泥减量12%.该工艺条件下的臭氧旁路处理改变了剩余污泥中微生物在门和属上的种群丰度,臭氧旁路处理后拟杆菌门相对丰度增加1.2倍,与硝化和反硝化相关的变形菌门相对丰度从24%降低到18%,硝化细菌相对丰度的减少影响了污水处理系统的脱氮能力,但出水总氮仍满足一级B排放标准;在属上Lactococcus等乳酸菌的种群相对丰度从0.4%增加到21.6%.同时,剩余污泥胞外聚合物（EPS）中蛋白质与腐殖质类等大分子有机物比例增加,使CST值从15 s升高至17 s,Zeta电位从-10.04 mV下降至-15.20 mV,剩余污泥的SVI由54 mL·g^-1升高至62 mL·g^-1,说明沉降性能和脱水性能受到一定影响,但系统的出水SS含量以及抽滤后泥饼含固率变化不明显,系统仍能够稳定运行,未明显影响剩余污泥的后续脱水.