填埋场渗滤液处理系统邻苯二甲酸酯归趋与生物降解优化机制

Phthalic acid diesters (PAEs), the environmental endocrine pollutants control has been a hot area of research both in China and abroad. Currently, broad scale research of PAEs mainly focus on their environmental behavior in ambient medium including water, soil, and sediment etc. This study will be conducted aim at the municipal landfill leachate which is an important sink and source of PAEs. General leachate treatment technology (A/A/O) is selected as object of study. DBP and DEHP are selected as target pollutants. Environmental chemistry, environmental microbiology and modern molecular biology will be used to study the transport, transformation and fate of PAEs in liquid and solid phase in the landfill leachate treatment systems. The community structures change will be evaluated in the treatment systems and the PAEs-degrading microorganisms will be also found. The key technology parameters and environmental factors for PAEs biodegradation and its optimization mechanism will be revealed. The overall goal of this study is to provide the theoretical basis and technical principles for intensified PAEs degradation in the leachate treatment systems, optimized function of environmental hormones removal in the municipal landfill, and reduced PAEs emissions ecological risk.

邻苯二甲酸酯（PAEs）等环境激素类物质污染控制是目前国内外环境领域研究热点。目前PAEs研究主要侧重于在水体、土壤、河流沉积物等介质中的环境行为。针对生活垃圾填埋场渗滤液是环境中PAEs的重要汇和源，本项目拟以填埋场渗滤液A/A/O生物处理系统为研究对象，以PAEs(DBP和DEHP)为目标污染物，利用环境化学、环境微生物学和现代分子生物学技术，研究渗滤液处理系统中液、固两相（污水相和污泥相）PAEs迁移转化行为及归趋，分析生物处理系统降解PAEs微生物群落结构变化规律与PAEs降解功能菌，探明影响PAEs生物降解的关键工艺技术参数及环境因子，揭示渗滤液处理系统PAEs的生物降解优化机制，强化渗滤液生物处理系统PAEs的降解。项目研究对发挥和优化填埋场渗滤液处理系统去除环境激素类有机污染物的功能、有效削减处理系统尾水生态环境风险具有重要的理论价值和现实意义。

以渗滤液常用生物处理工艺（A/A/O）为研究对象，利用环境化学、环境微生物学和现代分子生物学技术研究了渗滤液处理系统中邻苯二甲酸酯（PAEs），包括邻苯二甲酸二丁酯和二乙基己酯（DBP和DEHP）的迁移转化行为及归趋特征，同时获得了PAEs降解功能菌，探明了影响PAEs生物降解的关键工艺技术参数，揭示了PAEs在渗滤液生物处理系统中的生物降解优化机制。结果表明：（1）填埋场实地渗滤液处理系统对DBP和DEHP均具有较好的去除效果，相对于DBP，DEHP更难去除。二者去除机制不同，DBP主要依赖于生物降解，而DEHP主要通过物理过程如膜处理得到去除。（2）实验室构建模拟A/A/O反应器处理渗滤液，发现好氧微生物相对于厌氧和缺氧微生物对DBP的去除贡献更大，物料平衡计算结果表明大约33.7-50.7%的DBP被微生物降解，48.9-64.9%积累在系统中（包括1.2-9.3%残留在废水中和47.7-55.6%吸附在污泥中），只有0.4-1.4%存在于出水中，而大部分DEHP残留在了系统中，只有少部分被生物降解，这证实了生物降解和污泥吸附是DBP去除的主要途径，而污泥吸附是DEHP去除的主要机理。此外，溶解性有机物和PAEs之间存在相互作用，从而对渗滤液PAEs的去除产生影响。（3）分离到DBP和DEHP降解功能菌，经鉴定DBP降解功能菌为假单胞菌属，DEHP降解功能菌为红球菌属。其中DBP的降解功能菌命名为Pseudomonas sp.W1，并对其进行了四氧化三铁纳米粒子（IONPs）和聚多巴胺（PDA）的固定化研究，发现W1-PDA-IONPs对DBP的降解率达到了99.7%，比非固定化时Pseudomonas sp.W1对其的降解率提高了25.7%。（4）不同初始浓度DBP对其去除率有一定影响。A/A/O反应器去除渗滤液DBP的最优运行参数分别为水力停留时间3d、内回流比200%、外回流比60%。在此最优条件下，反应器接种DBP降解功能菌能显著提高DBP的去除率，同时接种功能菌后能使污泥菌胶团的结构更加紧密，且接种前后污泥的优势种基本一致，但丰度发生了改变。