污泥堆肥过程中PPCPs生物强化降解转化的机理研究

Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) are an important source of environmental hormones, and even lower concentrations will cause a more serious impact on the ecological environment. Sewage sludge contains high amounts of PPCPs. Composting is an important technique for sludge treatment and resources recovery. Composting can remove PPCPs effectively. PPCPs (norfloxacin and 17α-ethinyl estradiol) are regarded as the target pollutants in this study. It plans to know about the pollution level of PPCPs in sludge of different sewage treatment plants. Combination of standard addition and theoretical analysis methods are used to establish the qualitative and quantitative methods for determining degradation intermediates of PPCPs in sewage sludge composting process. Different composting conditions and bioaugmentation technologies are studied to optimize the composting processes, which can minimize the ecological toxicity of PPCPs and its intermediate metabolite. It is expected to clarify degradation and transformation mechanisms of PPCPs from microbes and humic substances aspects. Quantum chemistry and Molecular dynamics methods are used to discuss micro-mechanism of PPCPs degradation. This study can provide theoretical basis and guarantee for controlling the ecological environment pollution of PPCPs in agriculture use of sewage sludge.

药品和个人护理用品（PPCPs）是环境激素的重要来源之一，即使较低的浓度也会对生态环境造成较严重的影响。污泥中含有较多量的PPCPs，堆肥是处理污泥并使之资源化的一项重要技术，通过堆肥可望有效去除污泥中的PPCPs。本课题以PPCPs（诺氟沙星和17α-乙炔基雌二醇）为目标污染物，通过对不同工艺污水处理厂污泥中PPCPs含量测定了解其污染水平；利用标准加入和理论分析相结合的方法建立污泥堆肥过程中PPCPs降解中间产物的定性定量方法；通过不同堆肥条件和生物强化技术优化研究基于PPCPs及其中间代谢产物生态毒性最小化的污泥堆肥工艺，从微生物和腐殖质角度阐明PPCPs降解转化的机理，采用量子化学和分子动力学方法探讨PPCPs降解的微观机制，为有效控制PPCPs在堆肥污泥农用过程中对生态环境造成的污染提供保障和理论基础。

药品和个人护理用品（PPCPs）是环境激素的重要来源之一，即使较低的浓度也会对生态环境造成较严重的影响。污泥中含有较多量的PPCPs，堆肥是处理污泥并使之资源化的一项重要技术，通过堆肥可望有效去除污泥中的PPCPs。.本课题研究了几种PPCPs的预处理方法及测定方法，并对不同工艺污水处理厂污泥中PPCPs含量进行了测定，有助于了解国内污水处理厂污泥中PPCPs的污染水平；以PPCPs（诺氟沙星和17α-乙炔基雌二醇）为目标污染物，利用标准加入和理论分析相结合的方法建立了污泥堆肥过程中PPCPs降解中间产物的方法；通过对不同堆肥条件的研究，优化了污泥堆肥工艺，在此基础上，开展了诺氟沙星和17α-乙炔基雌二醇的生物强化降解转化技术研究，通过研究，从污水处理厂污泥中筛选出一株能够高效降解EE2的菌株，经鉴定为假单胞菌QL212。对其发酵参数进行优化得知，该菌降解炔雌醇的最佳发酵条件为培养温度30℃、培养基初始pH为7、发酵周期为7天、接种量为10%、摇床转速为150r/min，最大降解率为82.3%。筛选得到一株能够高效降解诺氟沙星的菌株，经16SrDNA鉴定为微杆菌属，降解率为31.98%。同时，对两种菌株的生长动力学和降解动力学进行了研究。从微生物和腐殖质角度对PPCPs降解转化的机理进行了研究，研究表明，表征微生物总量的脱氢酶活性与PPCPs的降解率呈明显的正相关，微生物对PPCPs的降解起着重要的作用；优化污泥堆肥工艺条件下，通过元素分析、红外光谱对腐殖质的结构性质进行了解析。通过对不同堆肥时期污泥中胡敏酸对诺氟沙星的吸附特性研究表明，堆肥70天污泥中胡敏酸对诺氟沙星有更强的吸附性,分析认为，堆肥70天污泥中胡敏酸芳构化程度和稳定化程度更高，与诺氟沙星的结合性越好，因此，通过堆肥过程，可降低污泥中诺氟沙星在环境中的迁移性。.本课题的研究有利于加强污泥堆肥过程PPCPs的降解转化看，为有效控制PPCPs在堆肥污泥农用过程中对生态环境造成的污染提供保障和理论基础。