文献综述：
近年来，药品和个人护理用品（PPCPs）作为一种新兴污染物引起人们广泛关注。PPCPs种类繁多，主要包括各种处方药和非处方药（如抗生素、镇痛剂、消炎药等）、化妆品、染发剂、香料以及用于促进禽畜生长的各种兽药与生长剂等[1]。虽然PPCPs的半衰期不是很长，但是由于个人和畜牧业持续大量的使用，很难控制其来源，因此被认为是“伪持久性”污染物。它们在环境中常以痕量水平存在（ng/L-mu;g/L），但随着研究方法和检测技术的不断改进完善，越来越多的国家和地区在城市水环境中检测出PPCPs，且检测出的PPCPs种类越来越多，浓度也有升高的趋势[2]。许多PPCPs具有慢性毒性和生物累积性，随着其源源不断进入环境，通过食物链传递，危害人类健康。
PPCPs进入水环境的主要途径是污水处理厂出水，因为常规的去除方法（混凝、沉淀、活性污泥法、过滤等）很难有效将其彻底除去[1]，大量研究表明，常规处理工艺对PPCPs的去除率仅为20~30%[2]。因此如何改进处理工艺来高效处理此类物质是亟待研究的问题。目前采用的深度处理技术主要有活性炭吸附、高级氧化法和膜分离。高级氧化法对污染物的降解效果与有机物本身性质有关[3]，且处理费用高，反应条件严格[4]。如臭氧氧化具有选择性，其对某些种类的PPCPs能够快速有效的去除，但对于稳定性高的PPCPs去除率很低。UV/Fenton氧化法相比于Fenton氧化有着多方面的优势，PPCPs的降解速率更快、矿化度更高、减少了Fe2 的用量、提高了H2O2的利用率，但其面临着能耗大、成本高的问题。而且高级氧化还存在可能产生比母体更具危害性的副产物的问题[5]。膜分离主要依靠膜孔径来截留PPCPs，Comerton[6]等利用纳滤和反渗透去除不同原水中的PPCPs，发现去除效率随着膜孔径的减小而提高。但膜污染问题仍是限制其大规模应用的重要因素[4]。活性炭吸附相较于其他方法，成本低、能高效去除污染物且没有副产物[7]，因此成为研究热点。
Tarpani RRZ[8]等评估了四种深度处理技术（颗粒活性炭（GAC）吸附、纳滤、光-芬顿法、臭氧氧化法）处理9种PPCPs后的生命周期环境影响，结果表明，GAC在5个方面影响最小，包括水和金属的消耗。另外，GAC对重金属有更高的去除率，还具有不产生有害副产物的优势。Rossner[9]等人研究了不同吸附剂（椰壳活性炭、碳质树脂、两种高硅沸石）对28种新兴污染物混合物的去除效果，结果表明活性炭的去除效果最佳，10mg/L的剂量对其中24种污染物的去除率超过98%。S.W. Nam[10]等研究了9种微量污染物（包括6种PPCPs、2种杀虫剂和1种内分泌干扰物）在活性炭上的吸附特性，结果表明，增加活性炭的投加量和接触时间能提高污染物去除率。在其初始浓度为100 ng/L时，活性炭的最佳投加量为5 mg/L，最佳接触时间为4 h，此时这些污染物的去除率均能达到90%。乔铁军[11]等研究了活性炭对8种典型药品的去除效果，结果表明，活性炭对安替比林、达舒平、舒必利、泰妙菌素、氧苄胺嘧啶和磺胺甲唑的去除率为50~90%，对林肯霉素和氨糖美辛的去除率均小于35%。C Noutsopoulos[12]等研究发现，GAC净水柱能有效去除实验中所有的微量污染物，实验第五天去除率超过95%。研究表明，增加GAC床层高度，污染物去除率均能提高。Jianan Li[13]等研究了慢砂滤和GAC吸附对PPCPs的处理效果，其中10cm砂/20cmGAC/10cm砂的过滤柱（在10cm/h的滤速下）对PPCPs的去除效果最佳，去除率为98.2%。
尽管已有很多研究评估了GAC对微污染水中PPCPs的去除效果，也有研究将活性炭和粗砂结合采用GAC夹层慢砂过滤法去除PPCPs[13]，但至今还未有人研究将活性炭吸附和固体碳源反硝化结合同时去除PPCPs和硝态氮。
硝态氮是水质指标中的一个重要参数。过量的硝酸盐会使婴儿患上高铁血红蛋白症，俗称“蓝婴病”。硝酸盐和亚硝酸盐还会转化为具有三致作用的亚硝胺，危害人体健康[14]。因此，水体中硝态氮的去除也是当前研究热点。生物法反硝化脱氮高效低耗且适用性强被广为研究。对于低C/N水体，可利用碳源的缺乏是脱氮过程中的关键性的限制因素[15]，这样对硝态氮的去除能力有限。许多研究者都采用外加碳源的方式来解决这个问题。相较于液体碳源，固体碳源有其独特的优势。它既能充当碳源，还可以作为反硝化菌生长的载体。固体碳源表面的生物膜微生物会分泌胞外酶将其逐渐分解为能被微生物利用的小分子有机物，随后反硝化微生物利用小分子有机物为底物实现反硝化。可解决传统工艺外加碳源难以控制的弊端。
王春喜[15]等人研究了固体碳源联合反硝化菌脱氮的影响因素，结果显示，相比于未加碳的固定化反硝化细菌，外加碳源的固定化反硝化细菌的脱氮效果更好，投加和未加含有固体碳源小球对NO3--N的去除率分别为95.22%和57.89%。Volokita[16]等用碎报纸作为固体碳源处理100mg/L的硝酸盐饮用水，实验结束后硝酸盐降解完全且没有亚硝酸盐的积累。龚珊[17]等人构建了嵌入生化池末端的固体碳源反硝化生物滤池，在SRT为20d、充水比为0.4、周期时间为3h、氨氮负荷为0.112kg/(m3·d)、曝气量为3.8m3/(h·m3)的运行模式下的出水氨氮为1.5 mg/L、硝态氮为16 mg/L，出水硝态氮占总氮的比例为70%，实现了高效稳定硝化。项宏伟[18]采用天然固体碳源与生物强化技术相结合共同处理低碳源污水，研究结果表明，经过生物强化和固体碳源共同处理，NH4 -N和TN降解率分别提高了26.33%和39.18%。
综上所述，面对目前微污染水源PPCPs和硝态氮污染现状，传统去除技术处理能力有限，其他深度处理技术如膜分离、高级氧化等又存在膜污染、成本高、具有危害性副产物等问题。所以需要一种适用于处理微污染水源水的新技术来经济高效去除这些污染物。本课题以自行设计的净水柱为平台，研究固体碳源反硝化和颗粒活性炭组合工艺处理微污染水源水中PPCPs和硝态氮的效果以及机理。研究目的包括：（1）探究固体碳源反硝化/活性炭组合工艺同时去除硝态氮和PPCPs的可行性。（2）确定净水柱中固体碳源和活性炭的最佳填充比例和最适宜滤速。
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