基于分布模式与沉降动力学模型评估多级处理单元中微塑料的归趋

本研究通过多样性评估（SDI、SWDI、PCA）和沉降动力学模型（MBM、TSVM）系统分析污水处理厂（WWTP）水相与污泥相中微塑料（MPs）的分布与迁移机制，揭示了MPs的赋存特征（如纤维/碎片主导、50–125?μm为主）及高效去除（97.42%）背后的沉降规律，为优化MPs管控策略提供关键理论支撑。

　　

研究区域：水与污泥样本采集

桃园污水处理厂（WWTP）处理生活污水，位于桃园市，覆盖面积约7610公顷（桃园区、八德区、龟山区、芦竹区），设计流量为200,000立方米/天，干污泥产量约382.15吨/月或474.9千克/小时（图S1a）（桃园市政府水利局，2024）。生活污水主要来源于这些区域的住宅区，工业废水极少，因此水质特征较为一致。

MPs浓度、季节性变化及其去除效率

水相和污泥相中MPs浓度分别为2–1152个/升和35.65–85.05×10³个/千克干重（图2）。具体而言，夏季水相中MPs浓度包括进水（IN-S）、垂直格栅连接（VGC–S）、初沉池（PS(w)-S）、沉砂池（SF-S）、厌氧-缺氧-好氧+膜生物反应器（A2O+MBR-S）、亚硝酸盐反硝化除磷（TNCU-S）、二次沉淀池（SC-S）和出水（EF-S），分别约为25.2、45、23.27、20.1、1.97、460、20和2个/升。冬季水相包括IN-W、VGC–W、PS(w)-W、SF-W、A2O+MBR-W、TNCU-W、SC-W和EF-W，分别约为134、97、27、84、3、1152、84和5个/升。

结论

本研究通过分析赋存状况、多样性指数和沉降动力学模型，全面评估了MPs在水相和污泥相中的归趋。结果表明，桃园污水处理厂有效去除了水相中高达97%的MPs，颗粒随后转移至污泥相。碎片和纤维从水相到污泥相显著减少，而多样性评估（SDI、SWDI）显示污泥中因颗粒积累而变异更大。PCA（主成分分析）进一步揭示了处理阶段中MPs特性的分组模式。沉降动力学模型（MBM和TSVM）证实了MPs在污泥中的积累，并强调了尺寸与密度对沉降机制的影响。这些发现为理解MPs在污水处理厂中的行为提供了新视角，支持开发更有效的缓解策略。