Page 229 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 迮思文等：PHB 生物滤池深度脱氮过程中抗生素环丙沙星的同步去除规律及影响因素 · 225 ·
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高分子聚合 物 PHBV/竹粉为载体的反应器中，初始
阶段的出水溶解性有机碳（DOC）浓度 在 15.4～98.9
mg/ 波动，后期随着反应器运行，出 水 DO 浓度逐
C
L
渐降 至 10.5 mg/ 以下，这与本研究出 水 CO D 变化
L
趋势类似。研究表明，有机碳源是抗生素降解的关
键因素。如乙酸可促进流化床生物膜反应器对
CI 的去除，其生物转化速率常数约增加 了 55% ，
[25]
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而较高的易降解有机碳负荷是反硝化生物滤池呈现
更高的反硝化和微污染物生物转化速率常数原因 。
[26]
因此，系 统 CO D 的降低可能是导致阶段Ⅳ、Ⅴ和
Ⅵ 中 CI 去除率下降的原因。
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2.2 CI 在 PHB 反硝化生物滤池中的去除规律
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PHB 反硝化生物滤池系统阶段Ⅵ（CI 浓度
P
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为 1 000 µg/L ）进出水的三维荧光特征如图 3 所
示。由 图 3 可知，相较于进水荧光峰，出水荧光峰面
积和强度明显缩小，说 明 CI 在出水中的浓度明显
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降低，证实 了 PHB V 反硝化生物滤池可以同步去除
CIP。
采 用 HPL 对反应器进出 水 CI 浓度变化特征
C
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图 2 进出 水 DO、ORP、p H 以 及 CO 变化特征
D
进行定量监测，结果如 图 4 所示。由 图 4 可知，当进
Fig.2 Variation characteristics of effluent DO,
水 CI 浓度 为 100～300 µg/ 时（阶段Ⅰ～Ⅳ，处于
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P
ORP, pH and COD

秋季），出 水 CI 去除率大 于 98%，表 明 PHB V 反硝
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氧的情况下利用硝酸盐作为最终的电子受体 。
[23]
化系统可以有效去除低浓度的 CIP。究其原因，
由 图 2 （a ） 可 知 ， 运 行 期 间 平 均 进 水 D O 浓 度为
PHB 会被水解发酵细菌降解生成溶解态有机物质
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7.08～11.46 mg/L，这是由于运行温度逐渐降低，从
（ 如 3-羟基丁 酸 3HB，挥发性短链脂肪酸乙酸、丙
而导致水中饱和 D O 浓度升高。整体而言，出水
酸、正丁酸以及异丁酸等） [20] 。研究表明，葡萄糖、
D 浓度（1.87～3.20 mg/L）均低于进水。出 水 D 浓度
O
O
挥发性脂肪酸以及乙醇等碳源添加可以增 强 CI 的
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的显著降低可能是由于系统中兼性微生物分解
生物去除率 [21] 。因此，PHB V 及其中间代谢有机产
PHB 有机物，需要消耗部分氧气造成的。OR 反
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物，可成为降 解 CI 的共代谢物质。内在原因可能
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映水体的氧化还原性，OR 越高则氧化性愈强，反之 是共代谢有机碳源可以诱导参与抗生素等有毒物质
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则还原性越强。从 图 2（b）可以看出，出 水 OR 逐渐 特定降解酶的表达 [22-23] ，如细胞色 素 P45 酶可以催
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0
降低并低于−100 mV，说明该系统易 于 NO 的还
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3 化 CI 发生加羟基、水解以及哌嗪环中 的 C- 脱乙
原反应发生。其中，OR 的降低主要是由于氧气和 基等降解反应 [24] 。当进 水 CI 浓度提升 至 50 和
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0
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NO 等氧化性物质的消耗以及有机物的生成等因
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3 1 000 µg/ 时（运行阶段Ⅴ～Ⅵ，处于冬季），出水
素所造成的。 CI 浓度分别 为 55～21 和 210～669 µg/L，平均值
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P
由 图 2（c）可知，进出 水 p H 在 6.36～7.6 波动。 分别为（152.8±38.91）和（510.35±99.28）µg/L，平均去
1
除阶段Ⅰ外，其余阶段出 水 p H 均略低于进水，这主 除率分别降 至 69 % 和 49%。可见，在秋季（温度为
要是 由 PHB 的酸性中间降解产物造成的 [24] 。研究 3～19 ℃）条件下，PHB V 反硝化生物滤池可以有效
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表明，PHB 反硝化生物滤池出 水 CO 主要是由于 处 理 300 µg/ 的 CIP；然而，冬季（温度为−8～12 ℃）
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D
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PHB 中间降解产物与其消耗量间的平衡造成的 。 条件下，PHB V 反硝化生物滤池不能高效地处理较
[14]
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由 图 2（d）可知，整体而言，阶段Ⅰ～Ⅵ出 水 CO 平 高浓度（1 000 µg/L）CIP。
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均 值 分 别 为 (25.98±13.85) 、(59.28±27.34) 、(49.58± 2.3 CI 对 PHB 反硝化生物滤池脱氮效果的影响
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17.08)、(23.71±9.23) 、(23.28±10.56) 、(19.95±7.65) 2.3.1 NO 进出水变化规律
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3
mg/L。相较于阶段Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，阶段Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ出水 PHB 反硝化生物滤池进出 水 NO 浓度变化
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CO 呈现一定下降趋势。Ch 等 [15 ] 研究发现，在以 如 图 5 所示。由 图 5 可知，随着微生物的适应，阶段
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