AO~4微氧曝气系统对猪场废水中抗生素及其抗性基因的削减作用研究

发布时间：2020-07-11 02:37

【摘要】：近年来,随着抗生素在畜禽养殖过程中的大量使用,养殖废水中残留抗生素及其抗性基因(ARGs)已经成为环境中抗生素和抗性基因污染的重要来源。传统的猪场养殖废水处理工艺虽然对COD、NH4+-N、TN和TP等常规污染物有一定的去除效果,但是并不能有效去除猪场养殖废水中的抗生素,甚至会加速ARGs的产生和扩散。A04微氧曝气系统能有效去除养殖废水中常规污染物,但是其对抗生素及其ARGs是否具有显著的削减效果目前尚不清楚。本文通过运行猪场养殖废水A04微氧曝气系统中试装置,采用超高液相色谱连用质谱(LC-MS/MS)和实时荧光定量PCR技术定量分析废水处理过程中抗生素浓度及其抗性基因的丰度变化规律,阐明了该系统对猪场养殖废水中抗生素及其抗性基因的削减效果,初步揭示了相关的削减机理。主要研究结果如下:(1)AO4微氧曝气系统可有效去除猪场养殖废水中COD、NH4+-N、TN和TP等常规污染物。在200天稳定运行期间,AO4微氧曝气系统对养殖废水COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分别达到95%、95%、90%和95%以上,出水水质明显优于《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征求意见稿)的排放要求。(2)AO4微氧曝气系统能有效削减猪场养殖废水中的残留抗生素浓度。AO4微氧曝气系统维持相对较高的污泥浓度,能促进活性污泥对抗生素的吸附和降解,去除效果优于传统的猪场养殖废水处理工艺。根据废水中12种残留抗生素的定量分析,发现系统对四环素类、磺胺类和喹诺酮类抗生素的去除率分别为99.34%,98.71%和88.52%。进一步分析表明,四环素类和喹诺酮类抗生素的削减机制主要为活性污泥吸附,而磺胺类抗生素的削减机制则主要为微生物降解或转化。(3)AO4微氧曝气系统可显著降低猪场养殖废水中ARGs绝对丰度,低DO浓度对削减ARGs相对丰度至关重要。系统对猪场养殖废水中检测到的6种ARGs绝对丰度的削减级数为104～106。A04微氧曝气系统运行过程中,低溶氧浓度运行条件有利于提升废水处理系统总细菌含量,增加质粒等可移动遗传元件复制的代谢负荷,抑制ARGs产生和扩散,从而降低处理过程废水中ARGs的相对丰度。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X713
【图文】：

２．１邋ＡＯ４微氧曝气系统启动和运行逡逑在杭州市余杭区某规模化养猪场内搭建中试规模的ＡＯ４微氧曝气处理系统，逡逑具体流程如图２－１所示。该系统由前置缺氧池、四级微氧曝气池、沉淀池和混凝逡逑沉淀池组成。其中前置缺氧池（Ａ池）作为反硝化池，充分利用废水中碳源实现逡逑反硝化脱氮。后接四级微氧曝气池（０１－０４），通过在线溶氧仪将微氧曝气池中逡逑溶解氧浓度（Ｄ０）控制在０．５邋ｍｇ／Ｌ以下，从而实现同步硝化反硝化。在沉淀池逡逑进行泥水分离，生化尾水进入混凝沉淀池，经过混凝沉淀后达标排放。逡逑（１）逡逑Ｉｎｆｌｕｅｎｔ逦逦，邋；逦逦逦ｊ逦＾逡逑Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ邋（Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ邋（）逡逑ｐｕｍｐ邋Ｓｉ逦Ｊ逦ｐｕｍｐ邋逦ｒ逡逑ｔｇ－邋（３）邋１＂邋（４）￣１（５）逦Ｔ（６）邋］逡逑ｗ邋？ａ0）Ａ＝逡逑Ｔ逦如邋Ｉ邋？邋Ｉ邋Ｔ邋Ｅｘｃｅｓｓ邋ｓｌｕｄｇｅ邋＾逡逑Ｓ＇ＵｄｇｅｒｅＣ－ＶＣｌｅＳ￣＾——ｔｅ邋Ｐｕｍｐ（８）逡逑图２－１邋ＡＯ４微氧曝气处理系统工艺流程及取样点示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｓｉｔｅｓ邋ａｎｄ邋ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ邋ｏｆ邋ＡＯ４邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑（１）进水，（２）邋Ａ池泥水混合物，（３）邋Ｏｌ池泥水混合物，（４）邋０２池泥水混合物，（５）邋０３逡逑池泥水混合物，（６）邋０４泥水混合物，（７）沉淀池回流污泥，（８）混凝沉淀池污泥，（９）沉逡逑淀池上清液

３．１邋ＡＯ４徽氧曝气系统对养殖废水中传统污染物的去除效果逡逑Ａ０４微氧曝气系统对猪场养殖废水中传统污染物的削减具有良好的效果、逡逑稳定性和抗冲击能力。如图３－１所示，进水ＣＯＤ波动范围为３４００－７０００邋ｍｇ／Ｌ。逡逑猪场养殖废水水质一定程度上受天气情况影响，在降雨较多的天气猪场养殖废水逡逑中ＣＯＤ浓度相对较低，而温度较高的天气厌氧发酵反应效果较好，导致厌氧沼逡逑液中ＣＯＤ浓度相对较低，而系统进水由猪场原水和厌氧沼液配比而成，因此厌逡逑氧沼液中ＣＯＤ浓度降低会导致系统进水水质会出现波动。但是经过Ａ０４微氧曝逡逑气处理系统处理后出水水质相对稳定，除１００－１２０邋ｄ因气温突然降低导致出水逡逑ＣＯＤ略微上升以外，其他时段出水水质基本维持在１５０ｍｇ／Ｌ以下，优于《畜禽逡逑养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）的排放标准。ＣＯＤ的去除率保持在逡逑９５％以上

３．１邋ＡＯ４徽氧曝气系统对养殖废水中传统污染物的去除效果逡逑Ａ０４微氧曝气系统对猪场养殖废水中传统污染物的削减具有良好的效果、逡逑稳定性和抗冲击能力。如图３－１所示，进水ＣＯＤ波动范围为３４００－７０００邋ｍｇ／Ｌ。逡逑猪场养殖废水水质一定程度上受天气情况影响，在降雨较多的天气猪场养殖废水逡逑中ＣＯＤ浓度相对较低，而温度较高的天气厌氧发酵反应效果较好，导致厌氧沼逡逑液中ＣＯＤ浓度相对较低，而系统进水由猪场原水和厌氧沼液配比而成，因此厌逡逑氧沼液中ＣＯＤ浓度降低会导致系统进水水质会出现波动。但是经过Ａ０４微氧曝逡逑气处理系统处理后出水水质相对稳定，除１００－１２０邋ｄ因气温突然降低导致出水逡逑ＣＯＤ略微上升以外，其他时段出水水质基本维持在１５０ｍｇ／Ｌ以下，优于《畜禽逡逑养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿）的排放标准。ＣＯＤ的去除率保持在逡逑９５％以上

【参考文献】

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本文编号：2749835