城镇污水处理厂尾水有毒有机污染的含量及处理技术

1.酸性和中性药物

污水处理厂出水和环境中药物残留物的主要成分是氯贝酸和三种调脂药的代谢产物。在20世纪70年代的北美，处理后废水中氯贝酸的质量浓度为μg/L水平。在欧洲，第一次全面性的关于环境中药物污染的研究据报道是由Waggott于1981年和Watts于1983年进行的。英国的这些研究表明，水环境中存在的药物质量浓度最高大约为1 μg/L，但并未检测出每种药物成分的准确浓度。

欧洲和北美的很多文章都描述了在污水处理厂出水、水环境和一些饮用水中发现药物和造影剂，如表3-2所示。

表3-2　欧洲与北美污水处理厂出水和地表水中检出的药物与碘化物的种类及其用途

表3-3　不同国家已处理废水中发现的目标药物（中等/最大质量浓度，ng/L）

注：LOQ——量的限制。①Andreozzi et al.（ 2003）；②Römbke（1997）；③Ashton et al.（ 2004）；④Metcalfe et al.（2004），Miao et al.2004）；⑤Sedlak et al.（2005），Karthikeyan and Meyer（ 2006）。

不同国家污水处理厂出水中检测到的所选药物质量浓度水平不同。通常，污水处理厂出水中药物质量浓度的范围从ng/L水平到μg/L水平，如表3-3所示。

因为处方或非处方抗炎药（布洛芬、萘普生）常被用于治疗感冒、疼痛或者关节炎，所以其在污水和地表水中频频被发现。

在欧洲和北美，研究人员已经证实在污水处理厂出水和河水中发现了多种调脂药，包括氯贝酸、必降脂和苯氧戊酸。虽然缓解抑制调脂药被大量使用，但是因为这些物质在人体中被大量代谢，所以在加拿大的污水处理厂出水和地表水样中，其质量浓度很低。在欧洲和北美的污水处理厂出水、地表水和地下水中，发现了抗癫痫药物——卡马西平。最近在污水处理厂出水中又发现了卡马西平的多种代谢产物，在地表水中发现了卡马西平的羟基代谢物。在出水和（或）地表水中发现了用于治疗精神病的抗抑郁药物（如安定、氟西汀）。在出水和（或）地表水中也偶然发现用于治疗心律不齐、高血压、胃炎、哮喘和糖尿病的其他药物以及化疗药物。

2.抗生素(www.xing528.com)

因为抗生素在传播和保持细菌病原体抗性方面的潜在效应，所以最常被研究。在欧洲和北美有关于污水处理厂和地表水中抗生素的存在和去向问题的研究，包括喹诺酮类（如环丙沙星、氟哌酸）、磺胺药物类（如磺胺甲恶唑）、三甲氧苄二氨嘧啶、大环内酯物抗生素（克拉霉素、脱水-红霉素）和四环素类药物。

废水中抗生素的质量浓度范围达到μg/L水平。青霉素的β-二内酰胺环很不稳定，易受水解影响，所以很难在水环境中发现青霉素。虽然四环素类药物（氯四环素、土霉素和四环素）会和阳离子（如钙离子）发生沉淀并吸附在污泥或沉积物上，但在美国的地表水中却发现了此类药物。因为抗生素常被用于饲料添加剂，所以不能排除畜牧行业产生的废物是地表水和地下水中某些抗生素的来源。

Hirsch et al.（1999）首先调查了污水处理厂出水以及河水中一些来自大环内酯物、磺胺药物、青霉素和四环素类抗生素的物质。他们观察到红霉素-H2O、罗红霉素和磺胺甲恶唑的质量浓度常常达到6 μg/L。在瑞士Glatt河流域调查了氟喹诺酮类抗生素的含量变化。检测城市污水处理厂出水和受纳地表水体Glatt河后发现，在瑞士主要使用的是氟喹诺酮类、环丙沙星和氟哌酸，未经处理的污水和最终出水中测得质量浓度分别是255～568 μg/L和36～106 ng/L。在Glatt河，氟喹诺酮类药物的质量浓度低于19 ng/L。

废水经过处理后，喹诺酮类药物的去除率为79%～87%。在污水处理厂出水和一些地表水的抓斗式取样中检测到大环内酯物和磺胺药物。克拉霉素是其中含量最高的大环内酯物，这反映出大环内酯物类抗生素药物的主要消费规律。夏季，污水处理厂出水中质量浓度变化范围为57～330 ng/L。冬季的质量浓度负荷是夏季的2倍多。红霉素-H2O质量浓度变化范围为30～200 ng/L。在Glatt河，克拉霉素的质量浓度达到75 ng/L。2001年，苏黎世Glatt污水处理厂被关闭，废水从Glatt污水处理厂转向到以Limmat河为排污河的Werdhölzli污水处理厂。结果，因苏黎世Glatt污水处理厂的排放量占排放总量的40%，所以进入Glatt河的处理后废水量急剧减少。在Oberglatt位于苏黎世Glatt污水处理厂出水口下游的取样点，从2001年冬季到2002年冬季，克拉霉素的平均负荷减低到13.9g/d（54%）。在威斯康星州进行的筛选研究中发现，污水处理厂的出水中存在6种抗生素。其中，红霉素-H2O的平均质量浓度为1.1　μg/L，磺胺甲恶唑为0.27 μg/L和环丙沙星为0.31 μg/L。

3.碘化X射线造影剂

碘化X射线造影剂可大致分为含有一个自由羧基的离子试剂和非离子试剂，后者的羧基被转化成衍生物。五种碘化X射线造影剂碘帕醇、复方泛影葡胺、碘普罗胺、复方泛影葡胺和碘海醇在下水道及水环境中普遍存在。考虑地表水的暴露程度，碘化X射线造影剂被归类为“最危险的污染物”，因为其使用量达到200 g/d，95%的排泄物是未新陈代谢的，极难生物降解。

进入污水处理厂的碘化X射线造影剂的量是很大的。在工作日碘化X射线造影剂的负荷较高，因为从周一到周五医院和放射机构都进行X射线检查。污水处理厂出水中检测到碘帕醇的最大质量浓度是15 μg/L。因为碘化X射线造影剂对污水处理厂出水造成污染，排污河流也遭到严重污染。环境中检测到碘帕醇的质量浓度为0.49 μg/L，复方泛影葡胺的质量浓度是0.23 μg/L。因为碘化X射线造影剂被广泛用于人类医疗，其废液通常排入城市污水管网，因此城镇污水处理厂污水可能是水环境污染的唯一来源。

在海神计划中，难以解释碘帕醇的去除变化规律，这可能归因于污水质量浓度的变化。病人很少，但是摄入量很高，导致碘普罗胺每日的进水负荷相对较高。考虑每个成人日消费的剂量（4～200 g）以及下水道系统的稀释作用，每个病人平均增加了污水质量浓度一般为0.1～4 μg/L，这个范围和检测到污水中的质量浓度是一致的。中等规模污水处理厂（1 万～10万人口的城市规模）进水负荷的变化相差7倍以上，其24 h的混合样品和下一个24 h的样品结果不同，这表明该污染物是无规律排放的，而且是由少数接受治疗的病人排放的。

4.雌激素

医疗中会使用一些药物影响人体分泌系统，众所周知的例子是节育药品中用作活性成分的避孕药物。在城镇污水处理厂出水口和排污口，雌激素酮、17β-雌二醇和避孕成分17α-乙炔雌二醇是最常被检测到的雌激素，据报道其质量浓度达到低质量浓度的几个ng/L甚至pg/L。雌激素log Kow的范围为3.1～4.7，这预示其在一定程度上具有亲脂性并少量吸附于沉积物和污泥。