资源的紧缺促进了对污水的再生利用和资源化进程，促使人们更多地关注于再生水处理技术的研发。在美国、新加坡、墨西哥、比利时等一些国家，工业、农业和市政污水经处理后回用于补给水、农业灌溉、景观利用和工业生产。作为城市水资源管理的一项重要措施，国内部分城市也开始应用再生水资源，虽然所用再生水处理技术与工艺流程具有国际同等先进水平，但对再生水处理中的一些基础理论的研究深度还不够。
以抗生素、内分泌干扰物、药品的副产物为代表的微量有机污染物在再生水利用中的去除机理和技术是目前国际上的研究热点。污水在经过二级处理后水体中的微量有机污染物质量浓度（数量级）在10-9~10-6g/L水平，由于该类污染物难降解、对微生物的生长具有抑制作用，因此使用现有的污水处理技术不能将之完全去除。研究表明，再生水的利用增加了耐药性细菌对环境和人类的影响。微量有机污染物和抗生素抗性菌导致的生态风险和人体健康风险使得再生水成为水资源安全利用的巨大挑战。在国外，目前还没有专门去除微量有机污染物的处理技术，也没有再生水中微量有机污染物的安全标准和专门的风险评价模式。在国内，微量有机污染物所带来的诸多风险还没有引起人们的足够重视，相关研究尚未开展。
为此笔者针对国内外再生水处理技术中微量有机污染物的去除理论和技术研究进展作一总结介绍，以期对再生水安全性指标和相关环境标准的制定起到推动作用。
1、再生水中微量有机污染物的来源和分析方法
1.1、再生水中微量有机污染物的来源
城市生活污水中的抗生素、内分泌干扰物以及药品的副产物大部分是由于人类排泄的结果，包括β-内酰胺类、磺胺类药物、甲氧苄啶类、大环内酯类、氟喹诺酮类、四环素类、氯霉素类、硝基咪唑类、氨基糖苷类和多肽类等在内的许多医疗用抗生素、未使用或过期的药品通过不完全代谢过程，排泄进入污水或直接进入水环境。此外，兽用抗生素以及农业、水产养殖应用中的抗生素通过雨水径流排入到市政污水中也是抗生素的潜在来源。不同国家之间，未经处理的污水中特定抗生素药物的检测含量水平不同，可能是由于人均水消费量的差异导致不同程度的稀释所致。另外，污水中的抗生素浓度随季节的变化也有所不同。
1.2、分析方法
对再生水中微量有机污染物浓度的准确测定是确定处理工艺的关键因素。检测再生水中微量有机污染物含量的一般方法有微生物法和分光光度法。前者操作程序复杂，后者虽简单、易操作，但干扰大、灵敏度低、检测范围小，现在这两种方法均已很少使用。
许多抗生素分子质量低，因此可以采用液相色谱法（LC）进行检测。目前液相色谱-紫外联用（LCUV）和液相色谱-荧光联用（LC-FD）等方法被广泛应用于对抗生素的检测，而液相色谱-质谱联用（LC-MS）法也由于具有高灵敏度和定性能力，近年来被广泛应用于对抗生素的检测。国外还有利用紫外和荧光光谱扫描技术开发的高效液相色谱-光度法（HPLC-SP）测定抗生素残留量的报道，以及使用液相色谱串联质谱法（LC-MS/MS）来确定城市污水复杂基质中抗生素含量的报道。
2、常规工艺对再生水中微量有机污染物的去除
传统的污水和饮用水处理厂没有针对抗生素的专门处理工艺，现有的处理工艺也并不能完全去除抗生素，并且目前现有的消毒技术对抗生素的影响还缺乏研究，抗生素及其衍生物可能通过再生水对人体健康造成威胁。按控制主体的不同，抗生素污染治理技术可分为两种，一种是以废水为主体的去除技术，通过去除废水中的COD去除抗生素，描述指标为常规废水治理所采用的COD、TN、TP等指标；另外一种是以废水中的抗生素为主体，其描述指标为各种抗生素的浓度。按控制过程的不同，抗生素废水处理方法主要有物化法、生化法及其组合工艺。物化法包括离子交换、吸附、气浮、混凝、氯消毒及过滤等方法；生化处理法是去除有机污染物最常用的方法，包括好氧、厌氧、厌氧／好氧组合处理等方法。不同工艺下几种常用抗生素去除效果的对比见表1。
表1典型抗生素去除工艺及效果
注：括号内数字代表在每项研究中的检测限值。
由表1可以看出，传统工艺在去除微量抗生素时，由于抗生素的性质、水处理工艺操作条件和环境变量的不同，使得去除效果呈现出很大的变化，而出水稳定性差将影响后续再生水的使用。例如：磺胺类药物在使用过程中代谢不完全，并通过尿液排出体外进入污水，部分作为不变的母体化合物，部分作为代谢产物。进入污水的磺胺类药物的主要代谢产物是具有生物活性，在水处理过程中可以转化为母体化合物的N-4-乙酰化产品。
这种现象在废水生物处理中可能导致一些磺胺类药物，特别是磺胺甲基异唑有明显的负去除效果。磺胺甲基异唑是城市污水处理厂检测中出现最频繁的磺胺类药物。然而，因抗生素的消费模式和废水处理流程不同，这种药物在不同国家、不同处理工艺的污水处理厂的进水和出水中的浓度有很大差异。已报告的靠传统污水处理技术去除磺胺甲基异唑的去除率差别巨大，从-279%到100%不等。
其主要是由于磺胺甲基异唑的乙酰化代谢物———N-4-乙酰磺胺甲基异唑属难降解有机污染物，残留量大，通常占排泄剂量的50%以上，而在污水处理厂进水中的浓度是在母体化合物中的2.5～3.5倍，依靠传统活性污泥吸附、沉淀等技术很难将其去除。
ClO2可以去除与它有较高反应活性的磺胺类和大环内酯类抗生素（水中质量浓度数量级为10-9~10-6g/L），且处理效果及反应速率比Cl2好，但反应过程中会产生毒性很强的亚氯酸盐副产物，超出了USEPA规定的安全浓度，因而限制了ClO2在去除废水中抗生素的实际应用。污水处理过程中的操作条件，如温度、固体停留时间（SRT）和水力停留时间（HRT）可以显著影响许多制药污染物的去除率。
当环境温度不能进行实际控制时，可以通过调整SRT和HRT来优化去除率。据报道，增加SRT可以提高好氧生物处理过程中对药物化合物的去除率。同样，预计较长的HRT可以为生物转化和污泥吸附提供足够的反应时间，以确保在活性污泥反应过程中达到最高效率。
目前，对抗生素在水环境中归趋途径的研究相对较少，现已清楚的抗生素转化方式有水解、吸附絮凝、生物转化、离子交换、螯合、光解等作用。
3、微量有机化合物的高级处理技术
3.1、膜技术
高压膜如纳滤（NF）膜、反渗透（RO）膜等对化学污染物的去除效果，最终由特定的溶质和溶剂之间的静电力、其他力复杂的相互作用以及膜本身的性质决定。这些污染物去除的机制主要包括：空间位阻效应、静电相互作用、化合物和膜之间的疏水相互作用。C.Bellona等通过研究划分了众多有机污染物对各种市售膜排斥反应的程度，绘制了较为实用的膜排斥反应图，为定量预测NF膜、RO膜处理效率提供了具体的抗生素估计值。
通过研究者的比对发现，采用RO工艺去除微量有机化合物有很高的效率，预测行为与实际研究合理匹配。ShizhongLi等研究发现，RO膜工艺可以有效去除医药制造业废水中高浓度的土霉素，土霉素质量浓度从1000mg/L降低到小于80mg/L。研究还发现采用RO膜和一些NF膜可以有效降低废水中氟喹诺酮类、磺胺类、四环素类和甲氧芐啶类药物的浓度。尽管膜排斥反应图有实用性，但它对于全面预测真实处理系统中微量有机化合物的化学行为还有一定局限性。