人工湿地-UV/O3协同降解污水雌激素的效能与机制研究

针对污水处理厂出水中雌激素污染难题，研究人员创新性构建人工湿地-UV/O3联用系统，在5 m3/d中试规模下实现非酚（NP）和双酚A（BPA）平均去除率分别达95.32%和92.66%，同步降低氨氮（<1 mg/L）、COD（<20 mg/L）等指标，为污水深度处理提供技术支撑。

　　

随着城市化进程加速，污水处理厂出水中残留的雌激素类物质正成为威胁生态环境和人类健康的"隐形杀手"。这类被称为内分泌干扰物（EDCs）的化合物，即便在纳克级浓度也能导致生物体代谢紊乱、生殖异常甚至诱发癌症。更令人担忧的是，中国作为全球最大畜禽养殖国，每年通过养殖废水和生活污水排放的雌激素总量远超其他国家。虽然传统污水处理工艺能部分去除这些物质，但残留的雌激素仍可能通过食物链富集，最终影响人体健康。

面对这一环境挑战，中央高校基本科研业务费专项资金（项目号FRF-DF-22-10）支持的研究团队在河北运东净水厂开展了一项创新性工程试验。研究人员巧妙结合自然净化与人工强化技术，构建了全球首个百平方米级人工湿地-UV/O₃协同处理系统，相关成果发表在环境科学领域权威期刊《Chemosphere》上。

这项研究采用多技术联用策略：首先利用市政污水处理厂实际出水作为进水（注明来源Yundong Water Purification Plant），通过人工湿地系统进行预处理；随后采用紫外/臭氧（UV/O₃）高级氧化工艺深度处理；全程监测非酚（NP）、双酚A（BPA）等典型雌激素的降解动力学，同步分析COD、氨氮等常规指标。

【设计背景】章节显示，该中试系统创新性地将垂直流人工湿地与UV/O₃反应器串联，处理规模达5 m³/d。系统运行时，当人工湿地与全开UV灯及臭氧联用时效果最佳，这提示生物降解与光化学氧化的协同效应至关重要。

【进水水质】部分的数据证实，原水溶解氧（DO）维持在5-5.7 mg/L的理想范围，但雌激素浓度波动显著。值得注意的是，在最优工况下，系统对NP的去除率创下95.32%的纪录，远超80%的设计要求，这可能是由于臭氧直接氧化与·OH自由基攻击的双重作用机制。

【结论】章节强调，该集成系统不仅高效降解雌激素，还同步实现出水氨氮<1 mg/L、色度<10°的优异指标。研究同时发现，单独UV处理虽有效但稳定性不足，而人工湿地的前置处理能显著提升后续氧化效率，这种"生物-物化"联用模式为工程放大提供了重要参数。

该研究的突破性在于：首次在真实污水处理场景中验证了湿地-UV/O₃协同技术的可行性，其创新设计既克服了单纯生物处理效率低的缺点，又避免了高级氧化技术成本高的局限。正如Tong Zhang和Ting Feng在作者贡献声明中指出，这项成果为万吨级污水处理厂改造提供了可靠的中试数据，尤其适合中国畜禽养殖密集区的污水处理需求。未来通过优化湿地植物配置和臭氧投加量，该技术有望成为应对环境雌激素污染的有力武器。