城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准,江苏省城镇污水处理厂污染物排放标准

我国是各类工业品、生活用品、药品和个人护理产品的生产和消耗大国，长期存在工业化学品与日常生活用品的制造、使用和排放，导致含有不同浓度水平新污染物的生活污水、工业废水和养殖废水通过各种途径进入城镇污水处理厂，使其成为绝大多数新污染物的汇聚地和污染源。截至2020年底，我国城市污水处理厂已有2618座，污水年排放量达到571.36亿m3，残留于排放污水中新污染物对生态环境的危害不容忽视。据报道，在北美、欧洲和亚洲污水处理厂进水和出水中均频繁检出抗生素、药品、个人护理产品、激素等新污染物。中国污水处理厂出水中新污染物的总浓度为1392ng/L~35453ng/L，其中抗生素类新污染物经污水厂处理后仍可能存在破坏生态环境风险。水环境中的新污染物赋存特征与污水处理厂的排放密切相关，可能的原因是新污染物自身的理化特性导致传统污水处理工艺难以实现其彻底去除，进而通过污水厂出水排放等多种途径进入水环境中。水环境中新污染物浓度通常处于ng·L-1~μg·L^{-1级水平，但因其生物毒性、环境持久性等特点，即使低浓度的新污染物也可能造成显著的环境健康风险，诸如抗生素类新污染物，生物毒性强，可抑制藻类、细菌和真菌的生长和诱导抗性基因（ARG）的产生，对微生态系统和人类健康构成潜在的威胁。内分泌干扰物会损害生物的内分泌系统，可能造成行为异常、生殖障碍等影响。人类或动物长期暴露于新污染物污染环境中，可能会引起慢性中毒，甚至诱发癌症。因此，随着人们对环境安全的愈发重视及污水回用的需求增加，加强城镇污水处理厂新污染物去除，对科学落实新污染物治理行动方案具有重要意义。本文在分析城镇污水处理厂污水中新污染物赋存特征的基础上，解析其在污水处理厂各单元的迁移转化规律，阐述污水处理工艺对新污染物去除特性，提出污水处理厂新污染物去除对策。}

污水处理厂中新污染物浓度还受季节性因素的影响，主要体现在不同季节降雨量和人类药物用量变化。夏季高降雨量增加污水处理厂的总污水量，在降雨充足区域，由于降雨对污染物浓度起到稀释作用，使得新污染物浓度显著低于其他区域。对于人口密度较大的城镇而言，生活污水和医疗废水是城市污水的重要组成部分，并且家庭和临床常用的大环内酯类、氟喹诺酮类和磺胺类等抗生素药物，这些药物的使用量通常会随着寒冷时期疾病发病率的增加而增加，导致冬季污水中抗生素浓度高于夏季。

我国现有城镇污水处理厂工艺多为物理、化学和生物单元组成的一级处理、二级处理和深度处理技术，各处理单元主要是针对悬浮颗粒、氮、磷、溶解性有机物、病原体等常规指标的去除而设计的。然而，由于新污染物具有难降解、有生物毒性等特点，传统污水处理工艺难以彻底去除这些新污染物。据报道，以活性污泥法为主的污水处理工艺对母体形态的新污染物去除效率相对较低，甚至出现了“负去除”的现象，但对于新污染物代谢产物的去除率却相对较高，其可能原因是在污水处理过程中，新污染物母体化合物与其代谢产物发生了相互转化。图2展示了PPCPs类新污染物在城镇污水处理厂各处理单元中的质量负荷变化和去除率。

图2 PPCPs类新污染物在污水处理厂中的质量负荷变化和去除率

其中，C_{sol是固相上污染物的浓度（μg/L）；Caq是污染物的溶解浓度（μg/L）；Csp是废水中悬浮颗粒物的浓度（kg/L）。Kd值小于300~500L/kg MLSS的污染物，对污泥没有显著吸附效果。除少量新污染物，如阿奇霉素、双氯芬酸和三氯生等，大部分ECs的值小于300~500L/kg MLSS，吸附效果不显著。Kd同时，ECs的pKa值对静电相互作用引发的吸附至关重要，当pH高于pKa时，解离出带负电荷的化合物可能会通过电荷排斥阻碍ECs的吸附。Tran等研究发现，布洛芬、对乙酰氨基酚、阿替洛尔、咖啡因等新污染物由于其阳离子存在形态容易与带负电的活性污泥发生静电相互作用，在环境pH（6~8）条件下去除效率为83.7%~94.6%。因此，通过分析污水中ECs的理化特性，优化污水处理厂运行条件，可有效提升初级处理单元对新污染物的去除效能。}

新污染物的生物降解取决于其理化性质、污泥特性及运行条件，其理化性质主要包括结构复杂性、生物利用度和官能团。结构复杂度较低的化合物更易于被生物降解，短链化合物和不饱和脂肪族化合物比具有芳香族、高度支化或长链化合物更容易生物降解。其中官能团也是影响新污染物去除效能的重要因素之一，相较于顽固的吸电子基团（—C≡N、—CF_{3、—COOH、—COOR、—COR、—Cl、—F、—CONH2、—CH），大多数具有供电子基团（如—NH2、—NHR、—OH、—CH3、—OCH3等羟基和伯胺基团）的化合物能够在生物处理过程中可获得更高的去除效果。生物量活性、微生物群落结构和优势菌群等是评估活性污泥特性的重要指标。ECs去除依赖于活性污泥的特性，C/N比、接种污泥类型和碳源等因素会影响污泥生物量、微生物群落和优势微生物。Wang等以蔗糖为碳源培养的好氧颗粒污泥（AGS）具有高生物质（12.65g/L），改善了微生物群落多样性和优势微生物，对抗生素的去除效率能够达到81.40%。优化污水处理厂的氧化还原条件、水力停留时间、污泥停留时间等工艺运行参数，可改善ECs去除效能。氧化还原条件包括好氧、缺氧和厌氧条件，不同的氧化还原条件对ECs的生物降解有不同影响，通常好氧条件下能够增强对药用活性化合物（PhAC）的去除，而磺胺甲恶唑、甲氧苄啶和萘普生在厌氧条件下能够实现更高的降解效率。较长的污泥停留时间（SRT）可使缓慢生长的微生物在污泥富集，适当延长污泥停留时间会提高体系中污泥浓度，从而增强了污泥的生物降解能力。然而，也有部分研究报道ECs的去除与SRT无直接相关性。延长水力停留时间（HRT）能够降低COD，减少易降解物质和复杂分子之间的竞争，并且增加ECs与污泥间的接触时间，有利于ECs降解。此外，环境条件（温度、pH）也是影响新污染物去除效能的重要因子；如可电离ECs（磺胺甲噁唑、布洛芬、酮洛芬、双氯芬酸等）在酸性条件下以疏水形式存在，易通过活性污泥吸附实现去除，而不可电离的化合物去除效率相对较低。相比夏季，冬季污水温度相对较低，微生物活性衰减，进而导致冬季ECs去除率低于夏季。}

此外，MBR还具有占地面积小和出水质量高的特点，在去除疏水性和易生物降解的新污染物方面表现出显著的效果，但在去除亲水和生物持久性的新污染物方面效果较差。Tadkaew等研究发现，MBR对疏水性较强（LogD>3.2）的新污染物去除效率超过85%，而对较为亲水（LogD<3.2）的新污染物去除效率通常低于20%。MBR是ECs的有效处理技术之一，但膜污染和反复冲洗等因素限制了其在污水处理厂中的大规模应用。

污水处理厂常用活性炭吸附、紫外线消毒、臭氧消毒和氯消毒等处理工艺作为深度处理单元。近年来，具有新污染物去除功效的深度去除技术主要包括吸附、高级氧化、膜分离技术等。吸附技术主要依靠吸附剂对新污染物的吸附作用，常见的吸附剂包括活性炭、生物炭、碳纳米管、黏土矿物等。膜分离技术具有高效率、低能耗和易操作的优势，如纳滤和反渗透对新污染物去除展现了巨大的应用潜力。值得注意的是，吸附和膜分离技术仅对新污染物进行了简单的分离，仍需在处理后对废化吸附剂和膜浓缩液进行处置。高级氧化技术是通过产生活性物种将新污染物及其副产物进一步矿化为CO_{2、H2O和简单的无机离子，主要包括芬顿氧化、臭氧化、光催化等。De la Cruz等研究发现尽管污水中的溶解性有机质会阻碍光传递和淬灭活性物质，但光芬顿可去除污水处理厂出水中97%新污染物。尽管高级氧化技术具有高去除速率，能够有效破坏ECs的分子结构，但这些化学氧化过程也可能产生比母体化合物更有害或持久的副产物。}

耦合工艺的构建可弥补单个深度处理工艺的局限性，具有广阔的应用前景。针对膜分离技术在应用过程中出现的膜堵塞、膜污染等问题，可通过膜分离和高级氧化（如芬顿、臭氧、光催化等）耦合工艺，充分发挥二者优势，不仅可实现污水中新污染物的高效去除，同时也可缓解膜污染和解决催化剂难以回收利用的难题。据报道，将高级氧化技术作为膜系统的前处理、后处理或集成于膜反应器中，可实现高达90%的有机污染物去除效率。目前，缺乏对于耦合工艺实际应用潜力的深入了解，仍需对其协同作用机理和实际废水处理性能进行深入研究。

新污染物作为城镇污水污染防控的新领域，受到越来越多关注的同时，也给城镇污水处理带来诸多挑战，如图4所示。

图4 新污染物处理面临的挑战

一是法规标准体系空白。2001年12月，国家863项目“环境内分泌干扰物的筛选与控制技术”的立项，正式开启了我国的新污染物防范工作。2020年10月，中共中央、国务院发布的《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》中强调“加强新污染物治理”。随着污染防治攻坚战的深入推进，新污染物治理已成为新阶段生态环境保护工作的重点。2022年5月，国务院办公厅发布了《新污染物治理行动方案》，是我国首个针对新污染物治理的顶层设计文件。我国新污染物管控工作起步较晚，针对新污染物的管控、禁止、限排方面的法规标准尚属空白，但随着新污染物环境管理制度、体制机制、监测评估、科学研究等建设逐步推进，亟须加强新污染物治理的顶层设计，制定城镇污水处理厂新污染物的排放标准，引领污水处理行业高质量发展。

二是新污染物监测技术短板明显。新污染物涉及的行业广、产业链长、时间跨度大、低含量排放，且具有较强的隐蔽性，难以实现对其排放源进行有效监管与追踪。当前，现有的检测技术常包含萃取、净化、浓缩富集等多个前处理步骤，操作较为繁琐、传统随机采样以及实验室分析技术容易产生时间差，存在滞后性。缺乏针对新污染物的检测标准指引，监测难，使得新污染物分布状况和区域特征污染的系统研究缺乏。

三是新污染物风险评估体系建设难度大。城市污水处理厂的污水来源除生活污水外，还会接纳部分工业废水、垃圾渗滤液等，导致城市污水中多种新污染物聚集，其相互作用以及对环境过程的影响更加复杂，难以针对整个生命周期进行风险评估。现有生态风险评价多基于单一新污染物，缺乏针对复合污染的评价。同时，目前毒理研究仅限于已发现的新污染物，无法对已知新污染物的类似物或衍生物进行潜在风险评估，缺乏客观、科学的预测模型。

四是城镇污水处理厂新污染物去除技术时效性低。当前，基于活性污泥法的生物处理技术为主的城镇污水处理厂工艺多针对氮、磷元素等常规污染物去除而设计，难以适应污水中浓度低且成分复杂的新污染物，导致出水中仍残留较高浓度的新污染物，可能污染受纳水体。由于缺乏新污染物的污染源、迁移转化途径、赋存特征以及环境健康风险等基础数据，常规的吸附、高级氧化等技术难以直接应用，亟待开发一种绿色高效且适合于城市污水处理厂新污染物的去除技术。

城镇污水处理厂作为新污染物的“源”和“汇”，其处理效果与污水处理厂工艺类型、工艺参数、新污染物的理化特性与残留浓度等因素有关。尽管当前城镇污水处理厂工艺可去除部分新污染物，但由于污水处理厂面临新污染物底数不清、排放限制标准缺失、风险评估难等挑战，严重制约污水中新污染物的高效削减，残留于出水中的新污染物对水环境的生态风险仍需重视。为提升污水中新污染物的去除效能，亟须开展新污染物排放相关标准规范制定、污水处理工艺提质增效、绿色高效新技术研发等措施，并科学落实《新污染物治理行动方案》，以保障公众健康和水生态环境安全，助力实现健康中国建设。