污泥干化芦苇床中抗生素及相关抗性基因的去除效果与相关性研究

发布时间：2020-07-25 16:35

【摘要】：随着抗生素生使用量加大,增加了环境残留污染。活性污泥法对污水中四环素类和大环内酯类抗生素的去除主要依靠污泥的吸附作用,因此剩余污泥成为抗生素的重要储存库。近年来,发现污水处理厂处理污水过程产生的剩余污泥中存在着高浓度的抗生素抗性基因,并且剩余污泥中抗生素抗性基因随着填埋、露天堆放等处理进入周围环境,进而威胁生态安全和人类健康。污泥干化芦苇床作为一种新型的污泥处理技术,具有工艺简单、经济实效等特点。剩余污泥经污泥干化芦苇床稳定后可直接用于土壤改良。但关于芦苇床对剩余污泥中抗生素和抗生素抗性基因去除研究还没见报道。本实验采用分区对比的方法,实验分为三个规格相同的单元,即设置通风结构的传统污泥干化床,设置通风结构和未设置通风结构的污泥干化芦苇床。经过3年的负荷期,在第4年自然稳定期每个单元同步采集表层和底层污泥。根据芦苇的生长周期,选在自然稳定期的4月、7月、9月、11月取样。通过LC-MS/MS法检测目标抗生素(罗红霉素、阿奇霉素、土霉素)在样品中的残留量。研究结果表明,污泥干化芦苇床对剩余污泥中的抗生素具有明显的去除作用。随着污泥稳定时间的延长,污泥中罗红霉素、阿奇霉素和土霉素的含量在污泥稳定化过程中均呈现下降趋势。通气结构和湿地植物芦苇可提高稳定化污泥中的抗生素去除效率,温度也是影响污泥中抗生素去除的重要因素之一。经过3年的负荷期和1年的稳定期,具有通风结构的污泥处理湿地获得了最高的抗生素去除率,其中罗红霉素、阿奇霉素和土霉素的平均去除率分别达到89%、80%和91%。采用荧光定量PCR技术测定样品中目标抗生素抗性基因(msrSA、tetC、ermB、tetA和tetX)的绝对拷贝数。在同一取样时期,msrSA、tetC、ermB、tetA和tetX在三种干化床中表层稳定化污泥中绝对拷贝数均高于底层稳定化污泥。msrSA和tetC在三个床的表层污泥中绝对拷贝数无明显差异,但设置通风结构的污泥干化芦苇床底层污泥中msrSA和tetC去除效果最佳。在污泥自然稳定期,设有通风结构的污泥干化芦苇床的底层污泥中msrSA和tetC的绝对拷贝数分别由1.03×10~7和1.85×10~6降到1.83×10~6和3.71×10~5,表层污泥和底层污泥中ermB和tet A均在设置通风结构的传统污泥干化床中有最佳去除效果。在污泥自然稳定期,表层污泥中tetA和ermB的绝对拷贝数分别由1.13×10~5和7.55×10~3降到6.61×10~4和7.02×10~3,底层污泥中tetA和ermB的绝对拷贝数分别由7.67×10~4和5.17×10~3降到1.06×10~4和3.80×10~3。tetX在三个床污泥中的拷贝数无明显差异,且在污泥自然稳定期tetX的绝对拷贝数无明显变化。抗生素及相关抗生素抗性基因的相关性在三个床基本一致。三个床表层和底层污泥中msrSA与RTM和AZM之间存在显著相关性(P0.05),tetA和tetC与相关抗生素OTC之间存在显著相关性(P0.05)。而ermB与RTM和AZM之间相关性不显著(P0.05),tetX与相关抗生素OTC之间相关性不显著(P0.05)。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】