EDCs/PhACsの水中有機成分との結合及び膜処理による除去に関する研究

EDCs/PhACs与水中有机成分的结合及膜处理去除研究

基本信息

批准号：
15760404
负责人：
木村克輝
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760404/
关键词：
医薬品 MBR 下水処理 EDC PhAC NF膜 RO膜分子量極性

项目摘要

本年度は、膜分離活性汚泥法(Membrane bioreactor, MBR)による医薬品由来化合物(PhACs)除去性の検討を行った。MBRは膜を用いた次世代の下水処理技術として注目されている技術であるが、PhACsのMBRによる除去性に関する検討例は現時点でほとんど存在していない。実験は、実都市下水処理場に設置したパイロットスケールのMBRを用いて行った。標準活性汚泥法を採用している実都市下水処理場最終沈殿池流出水中のPhACs濃度とMBR処理水中のPhACs濃度を比較することにより、MBRのPhACs除去性について評価した。検討の対象としたPhACsのうち、clofibric acid、ibuprofen、ketoprofen、naproxen、fenoprofen、mefenamic acid、diclofenac、primidone、carbamazepineの9種類のPhACsが流入下水から検出された。今回検討の対象としたPhACsは、各処理プロセスにおける除去性によって3つのグループに分けることができた。ibuprofenはMBRと活性汚泥法の両方において良好に除去されていたが、diclofenacはどちらの処理法によっても顕著な除去は観察されなかった。また、ketoprofen、mefenamic acid、naproxen、fenoprofen、clofibric acidは活性汚泥法よりもMBRにおいて効果的に除去されていた。これらのPhACs除去性とPhACsの構造との関連性に着目すると、PhACsの構造に含まれるベンゼン環数が除去性に大きな影響を及ぼしているようであった。構造中のベンゼン環数が1つのibuprofenについては、MBRと活性汚泥法は同程度の除去性を示したが、ベンゼン環数が2つのketoprofen、mefenamic acid、naproxen、fenoprofenについては活性汚泥法よりもMBRにおいて良好な除去が達成された。ベンゼン環とハロゲン基をそれぞれ2つ有するdiclofenacはMBR/活性汚泥法の双方において顕著な除去は観察されなかった。PhACsの構造中にベンゼン環やハロゲン基が多く存在する物質ほど生物処理による除去が困難になるものと推測される。MBR/活性汚泥法間におけるPhACs除去性の差異は、両プロセスにおけるSRTの長短によるものであったと考えられる。MBRではSRTを極めて長く設定できるため、増殖速度の遅い微生物種が増殖できることに加え、元々存在していた微生物がPhACsに対して代謝活性を獲得する可能性がある。

今年，我们研究了使用膜生物反应器 (MBR) 方法去除药物衍生化合物 (PhAC) 的能力。 MBR是作为下一代膜污水处理技术而备受关注的技术，但目前关于MBR去除PhAC的研究很少。该实验是使用安装在真实城市污水处理厂的中试规模 MBR 进行的。通过比较采用标准活性污泥法的实际城市污水处理厂最终沉淀池出水的PhACs浓度与MBR处理水中的PhACs浓度，评估了MBR去除PhACs的能力。在所调查的 PhAC 中，进水污水中检测到了 9 种 PhAC：氯贝酸、布洛芬、酮洛芬、萘普生、非诺洛芬、甲芬那酸、双氯芬酸、扑米酮和卡马西平。作为本研究主题的 PhAC 可根据其在每个治疗过程中的可去除性分为三组。 MBR 和活性污泥法均成功去除了布洛芬，但两种处理方法均未观察到双氯芬酸的显着去除。此外，MBR 比活性污泥法更有效地去除酮洛芬、甲芬那酸、萘普生、非诺洛芬和氯贝酸。关注PhACs的可去除性和PhACs的结构之间的关系，发现PhACs结构中包含的苯环的数量对可去除性有很大影响。对于结构中含有一个苯环的布洛芬，MBR和活性污泥法的去除效率相当，但对于含有两个苯环的酮洛芬、甲芬那酸、萘普生和非诺洛芬，活性污泥法表现出更好的去除效率。 MBR 中实现了良好的去除效果。在 MBR/活性污泥工艺中没有观察到双氯芬酸（具有两个苯环和两个卤素基团）的显着去除。据推测，PhACs结构中存在的苯环和卤素基团越多，通过生物处理去除它们就越困难。 MBR/活性污泥工艺之间 PhAC 去除性能的差异被认为是由于两个工艺中 SRT 的长度造成的。在MBR中，SRT可以设置极长的时间，这不仅可以让生长速度缓慢的微生物物种增殖，还可以让现有的微生物获得针对PhAC的代谢活性。