题名典型污水处理系统中有机磷阻燃剂 的暴露归趋与去除机制
作者青达罕
答辩日期2019-06
文献子类硕士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师许宜平
关键词有机磷阻燃剂 ,被动式采样 时间加权浓度, 多介质 逸度模型, A2/o系统 organophosphate Flame Retardants, Passive Sampling, Time Weighted Average Concentration, mulTimedia Fugacity Model, A2/o System
学位名称工程硕士
其他题名Exposure fate and removal mechanism of Organophosphate flame retardants in a typical wastewater treatment system
学位专业环境工程
英文摘要

        随着溴代阻燃剂在全球范围内逐渐禁用,有机磷 阻燃剂 organophosphate flame retardants, OPFRs)因其良好的阻燃性 能 正在成为重要的替代型阻燃剂 。 物理添加为主的 有机磷阻燃剂可以通过各种途径从材料中释放到环境介质中, 其中污水被认为是 环境水体中 有机磷阻燃剂的重要来源,因此 研究其在污水处理系统中的暴露分布特征、行为归趋以及去除过程与机制至关重要, 可以 为工艺参数优化提供科学依据。目前水体中 OPFRs的 监测主要采用 瞬时 主动式采样方法 ,虽然方法成熟但在 操作便捷性、环境友好性等方面存在 一定 欠缺, 并且瞬时采样对有机污染物在环境中长期暴露浓度 反映不足 (例如污水进水浓度的波动现象等 。被动式采样测定的是有机污染物在水体中的溶解态浓度,同时通过 采样器的相对较长时间的暴露,可以获得目标污染 物 在水体中的时间加权 平均 浓度 time weighted average concentration, TWAC 。 故基于连续流动暴露方式的被动式采样技术可以作为一种有效的替代方法。

        本研究选择11种 典型 有机磷阻燃剂作为目标污染物质, 包括氯取代、烷基取代、芳基取代的不同结构特征, 使用 三油酸甘油酯 -醋酸纤维素半透复合膜triolein-embedded cellulose acetate membranes, TECAM 以及 聚苯乙烯 -N-吡咯烷酮共聚物 -醋酸纤维素半透复合膜 HLB-embedded cellulose acetate membranes, HECAM 作为被动式采样器,原位 采样并分析 了 不同结构(极性)的 OPFRs在典型 A2/O污水处理系统工艺流程中 的暴露分布特征 并 计算了去除效率 。 同时应用 参数优化的污水处理厂逸度模型 Sewage Treatment Plant, STP 对部分有机磷阻燃剂 (氯代 /烷基 /芳基) 进行归趋模拟 ,以期更好的阐明有机磷阻燃剂在污水处理系统中的迁移转化规律。 取得以下主要研究成果:
        (1) 污水厂进水等水质条件恶劣的水体对被动式采样可造成较大的影响,生物淤积等不利因素会造成采样器对有机磷阻燃剂吸附 量 的降低,尤其是对于氯代OPFRs等极性较强的物质影响最为明显,在一级处理工艺 段的 膜中富集浓度远低于二沉池出水 处膜中富集 浓度。在污水处理系统中,氯代 OPFRs在生物处理单元无明显去除;烷基 OPFRs中, 磷酸三 2-丁氧乙 基 酯 tris(2-butoxyethyl) phosphate, TBOEP 可在缺氧处理与好氧处理中被显著去除(去除率 58.9%、64.6%),而 磷酸三丁酯( tris(butyl) phosphate, TNBP 与 磷酸三( 2-乙基己基 酯tris(2-ethylhexyl) phosphate, TEHP 可在二沉池被部分去除(去除率 41.7%、13.8%),在生物处理阶段去除规律并不明显;大部分芳基 OPFRs在厌氧处理及缺氧处理阶段可被有效去除(去除率 16.7%-74.5%),而在好氧处理阶段 无明显去除 。在不同季度的污水处理厂出水中,夏季出水中 OPFRs总浓度最高,达到 798.9 ng/L,同时在各季度出水中 磷酸三 2-氯乙基 酯( tris(2-chloroethyl) phosphate, TCEP 均占据了大多数的比例。
       (2) 污水厂逸度模型能够较好的模拟 OPFRs在污水处理系统中的行为与归趋,并且与实测结果较为一致,对于 OPFRs的归趋研究以及排放监测具有一定的指导意义。 模拟结果 显示 对于 磷酸三 2-氯乙基 酯 tris(2-chloroethyl) phosphate, TCEP 、 磷酸三 2-丁氧 乙基 酯 tris(2-butoxyethyl) phosphate, TBOEP 、 磷酸三苯酯( tris(phenyl) phosphate, TPHP 等 3种 OPFRs而言,污水处理系统中 挥发去除作用均极为有限,表明挥发不是 OPFRs从污水处理系统去除的主要途径。进入系统中的大部分 TBOEP可被生物降解(去除率为 TPHP则可被生物降解(去除率为 40.3%)与吸附去除(去除率为 29.6%),而 TCEP因其亲水性以及对生物降解的抗性,无法从系统中有效去除。同时,进水流量、污泥生物质含量以及污泥浓度、污泥量等因素会影响逸度模型中 OFPRs的去除率,在污水处理厂实际运行中应当考虑上述参数并根据实际情况作适当调整,以更 有效的 去除OPFRs类 有机污染物。

语种中文
页码89
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42274]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
青达罕. 典型污水处理系统中有机磷阻燃剂 的暴露归趋与去除机制[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.
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