用下，微塑料和絮凝体发生聚集。铁基盐和铝基盐是污水处理中广泛使用的絮凝剂。铁基盐对微塑料的絮凝作用来自于氢氧化铁聚集体的吸附。在低pH 条件下，絮凝体以高正电荷的小团聚体形式存在，被局部吸附在微塑料表面，中和了微塑料的表面电荷，消除了微塑料之间的斥力。在中性和碱性pH 条件下，絮凝体粒径增大，成为微塑料之间的桥梁，是为塑料发生聚集。铝基絮凝剂则主要通过氢键与微塑料相互作用。此外，在微塑料风化降解的过程中，微塑料表面会形成新官能团(如：羟基、羧基、碳碳双键等)，这些新的官能团对絮凝体与微塑料之间的相互作用有一定的加强作用。因而，铝基絮凝剂对发生降解的微塑料的去除效果更好。最终，与絮凝体结合的微塑料被初级沉降技术以沉淀或浮沫的形式去除。
目前，我们基本了解了絮凝沉淀工艺去除微塑料的机理，但对微塑料絮凝体相关性质及其对初沉工艺沉降效率的影响尚不清楚。
2 生物反应器工艺
生物反应器工艺去除微塑料主要是基于微生物的摄取和污泥团聚体的形成。在随后的二次沉降过程中将含有微塑料的污泥去除。“厌氧-缺氧-好氧”污水处理工艺(anaerobic-anoxic-oxic, AAO)是目前应用最广泛的生物反应器工艺。但由于存在污泥回流问题，其微塑料去除率相对较低，大约20%转移到污泥中的微塑料会回流到水相。此外，微塑料在AAO 中的降解较为缓慢。研究显示，红球菌在40 d 内仅能降解6.4
%
的聚丙烯微塑料[8]
；
菌株Ideonella sakaiensis 完全降解聚对苯二甲酸乙二醇酯膜微塑料需要6周[9]。
然而，现有的水力停留时间一般为7～14 h ，难以实现对微塑料的有效降解。因此，传统活性污泥法对微塑料的去除效果并不理想。膜生物反应器(membrane bio-reactor, MBR)技术是近年来污水处理技术中比
0 引言
微塑料是指尺寸小于5 mm 的塑料，广泛存在于大气、土壤、海洋、淡水，甚至存在于北极淡水湖的沉积物中[1]。微塑料可能是来源于较大的塑料制品的降解和风化(次生微塑料)；也可能是在工业生产中直接制造而来(初级微塑料)，例如用于面
部磨砂清洁剂的微珠等[2]
。
微塑料尺寸小，容易在生物体内富集，且会随着食物链的延伸逐步积累。研究表明，生物体内累积的微塑料会对生物体产生诸如生长抑制、免疫毒性、内分泌毒
性等毒性效应[3]
。除此之外，由于微塑料具有较大的比表面积和特定的物理化学性质，因而对多环芳烃、多氯联苯和重金属等有毒物质具有较高的吸附和解吸潜力。有研究显示，微塑料吸附的持久性有机污染物的浓度可能高达环境浓度的100万倍[4]。这一性质又将加剧污染物在生物体(尤其是食物链上端生物)内的积累。
污水处理厂是微塑料从源头进入水环境接触生物体之前非常重要的一环。若污水处理厂能够在微塑料经由污水进入水体前将其有效去除，则能大大降低微塑料对水环境的污染和对
生物体的毒性作用[5]
。因而，研究各类污水处理工艺对微塑料的去除原理和效果对优化微塑料去除工艺，进而控制微塑料污
染有重要意义[6]
。
本文综述了经典的污水处理工艺对微塑料的去除原理及效果，并总结分析了该领域目前存在的问题和未来的发展方向。
1 絮凝沉淀工艺
在絮凝过程中，絮凝体通过氢键、范德华力或静电力与微塑料相互作用[7]。同种电荷的微塑性粒子由于粒子间的斥力而保持稳定。而絮凝剂具有与微塑料相反的电荷，因而能够有效地降低微塑料颗粒间的排斥电位。在布朗运动和机械搅拌的作
各类污水处理工艺去除微塑料的原理及效果
刘雪瑶(武汉市自来水有限公司水质监测中心，湖北 武汉 430000)
摘要：污水处理厂是控制微塑料污染中非常重要的一环，因而研究各类污水处理工艺去除微塑料的原理及效果有着非常重要的意义。文章综述了目前最重要的污水处理工艺(絮凝沉淀工艺、生物反应器工艺、高级氧化工艺和膜过滤工艺)去除微塑料的原理及效果，分析了上述工艺在去除微塑料过程中存在的问题，并探讨了该领域未来可能的研究方向。关键词：微塑料；污水处理工艺；去除；原理中图分类号：X799
文献标志码：A
文章编号：1008-4800(2021)13-0169-02
DOI:10.19900/jki.ISSN1008-4800.2021.13.079
Principle and Effect of Various Wastewater Treatment Processes to
Remove Micro Plastics
LIU Xue-yao (Water Quality Monitoring Center of Wuhan Water Supply Co., Ltd.,Wuhan 430000, China)
Abstract: The sewage treatment plant is a very important part in the control of micro plastic pollution, so it is of great signif i cance to study the principle and effect of various sewage treatment processes to remove micro plastic. In this paper, the principles and effects of the most important wastewater treatment processes (flocculation and sedimentation process, bioreactor process, advanced oxidation process and membrane f i ltration process) for the removal of micro plastics are reviewed. The problems existing in the process of removing micro plastics by these processes are analyzed, and the possible research directions in this f i eld are discussed.Keywords: micro plastics; sewage treatment process; removal; principle
除微塑料。高级氧化工艺影响了微塑料的物理化学性能。在膜过滤工艺中，微塑料与膜孔和膜表面的相互作用使微塑料容易吸附在膜表面。
关于污水处理工艺对微塑料去除，还有很多内容等待研究人员去探索。例如我们需要了解不同处理工艺因素(如：水力停留时间、盐度、溶解有机物等)对水处理工艺中去除微塑料的影响；需要了解在处理过程中产生的微塑料中间体的相关性质及对处理工艺的影响等。
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较流行的一种处理工艺，将膜分离与传统活性污泥法相结合，
在去除微塑料方面表现出，去除率可达99.9%[10]。
在MBR 工艺中，大部分微塑料处于MBR 系统的生物膜载体侧。这表明吸附效应是MBR 工艺对微塑料的去除主要来自于吸附效应。微塑料的去除量与微塑料的大小有关。MBR 系统中膜的孔径一般为0.1 μm 。因此，理论上MBR 工艺可以去除绝大部分微塑料。目前的研究结果显示，原始微塑料对硝化细菌、亚硝酸盐氧化菌和聚磷菌的活性没有显著影响。但关于微塑料中所含添加剂和吸附有毒物质对微生物的毒性尚不清楚。后续研究需要考虑含微塑料的微生物对常规污染物去除的影响。
3 高级氧化工艺
高级氧化-氯化和紫外线氧化是污水处理厂中最常用的高级氧化工艺。氯是污水处理厂中广泛使用的一种消毒剂。微塑料不能完全抵抗氯的侵蚀，氯化过程会使微塑料发生破裂。因而，在氯化过程中，微塑料的丰度可能会有所增加。此外，氯化过程可能会破坏微塑料表面现有的化学键并引入新的化学键，例如：部分碳-碳键、碳-氢键断裂，形成碳-氯键。碳-氯键的形成可能会增加微塑料的毒性和疏水性，进而导致微塑料
更容易吸附和积累有害污染物[11]。
紫外氧化作用主要发生在微塑料的表面，会导致其形貌和化学特性发生改变。原始微塑料表面一般呈
现相对均匀和致密的纹理。在经过紫外氧化后，微塑料表面相对粗糙，且经常带有裂纹。带有裂纹的微塑料容易破裂，进而产生更小甚至纳米级微塑料，同时使微塑料丰度增加。此外，紫外照射还会破坏微塑料表面的碳-碳键、碳-氢键、羟基、羰基、羧基等，形成含氧自由基。这些含氧自由基在紫外线照射下又会发生二次反应，形成交联化合物[12]。总体来说，高级氧化工艺对微塑料的去除贡献不大，会使微塑料发生降解，进而使其尺寸减小，丰度增大。此外，我们对于氯化氧化和紫外氧化微塑料的中间体的了解较少，有待于后续进一步的研究。
4 膜过滤工艺
膜过滤技术利用不同的具有均匀孔径分布的膜过滤形式拦截水相中的微塑料。超滤膜的孔径(纳米级)小于绝大多数微塑料的粒径，因而可以认为超滤膜基本能够将微塑料完全拦截去除。但研究表明，微塑料与超滤膜膜孔和膜表面存在相互作用，被拦截的微塑料会被吸附在孔内或膜表面。这会使得随着过滤时间的增加，微塑料在虑膜表面逐渐积累，膜表面被微塑料所污染，滤膜的亲疏水性质的静电力发生变化，最终使得滤膜的通水量和过滤性能明显降低。有研究显示，微塑料过滤可
导致超滤膜最终水通量下降38%[13]。
因而，为了保证膜过滤长期稳定运行，必须严格执行污染控制，进一步研究高效稳定的清洗程序，以限制微塑料对虑膜的影响。
5 结语
在目前现有的经典污水处理工艺中，以膜过滤为基础的处理工艺对微塑料的去除效果最好。不同处理工艺与微塑料之间的相互作用及对其去除机理有很大差异。在絮凝工艺中，常规絮凝剂通过范德华力、氢键或静电力与微塑料相互作用。生物反应器工艺主要通过微生物的摄取和污泥团聚体的形成来去