奶牛场废水中典型抗生素的去除研究

发布时间：2020-04-27 16:28

【摘要】：为了有效控制禽畜养殖行业外排废水中抗生素的残留量,本文以上海某奶牛场废水为处理对象,研究了厌氧-好氧生物处理工艺对奶牛场废水中磺胺类和β-内酰胺类抗生素的去除效果。此外,还研究了活性炭吸附和O3氧化两种深度处理技术对奶牛场废水中磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲嘧啶(SMZ)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)和磺胺甲恶唑(SMX)等4种典型磺胺类抗生素的处理效果,并对工艺条件进行了优化。研究结果表明:(1)实验所用的奶牛场废水中磺胺类和β-内酰胺类抗生素的总量约为1.6～26.2μg/L。(2)采用厌氧-好氧组合工艺处理奶牛场废水,当厌氧和好氧单元的水力停留时间(HRT)均为5 d时,组合工艺对常规有机污染物的降解效果相对稳定,COD平均去除率为93.3%,而抗生素的去除率波动较大,在49.1%～95.3%之间,无法稳定在60%以上(本课题任务合同书中约定的考核指标)。(3)采用厌氧-好氧组合工艺处理添加了SD、SMZ、SMM和SMX等4种磺胺类抗生素的奶牛场废水(4种抗生素的浓度均为1000 μg/L),当厌氧和好氧单元的HRT均为5 d时,常规污染物的降解效果几乎未受影响,所添加的4种抗生素的去除率均大于98%。这说明当奶牛场废水中抗生素浓度相对较高时,生化工艺去除抗生素的效果更好。(4)用活性炭吸附由去离子水与SD、SMZ、SMM和SMX等4种磺胺类抗生素配制的模拟废水(4种抗生素的浓度均为1000 μg/L)时,适宜的吸附条件为:粉末活性炭50 mg/L、pH=6.0、接触时间2 h。在此优化条件下,SD、SMZ、SMM和SMX的去除率分别为83.3%、94.5%、95.3%和88.8%。(5)用活性炭吸附由经过厌氧-好氧生化处理后的奶牛场废水(简称奶牛场二级生化出水,COD≈410 mg/L)与SD、SMZ、SMM和SMX等4种磺胺类抗生素配制的模拟废水(4种抗生素的浓度均为1000 μg/L)时,适宜的吸附条件为:粉末活性炭200 mg/L、pH=6.0、接触时间2h。在此优化条件下,SD、SMZ、SMM和SMX的去除率分别为92.0%、95.0%、96.5%和92.3%。两种模拟废水的吸附效果相近,但后者活性炭投加量是前者的4倍,说明奶牛场二级生化出水中残留的较高浓度COD对微量抗生素的吸附产生了抑制。(6)用活性炭吸附法对奶牛场二级生化出水进行深度处理,去除其中残留的抗生素。在粉末活性炭投加量为200 mg/L和pH=6.0的条件下,吸附2 h后残留抗生素的去除率约为61.8%。整个厌氧-好氧生化处理+活性炭吸附深度处理工艺,对奶牛场废水中抗生素的去除率约为83.8%,达到了抗生素去除率大于60%的要求。(7)用03氧化法处理由去离子水与SD、SMZ、SMM和SMX等4种磺胺类抗生素配制的模拟废水(4种抗生素浓度均为1000 μg/L)时,适宜的工艺条件为:pH=8.0、03投加量8.75 mg/(L·min)、反应时间5 min。在此优化条件下,SD、SMZ、SMM和SMX的去除率分别为91.2%、90.5%、90.6%和90.3%。(8)用O3氧化法处理由奶牛场二级生化出水与SD、SMZ、SMM和SMX等4种磺胺类抗生素配制的模拟废水(4种抗生素浓度均为1000μg/L)时,适宜的工艺条件为:pH=8.0、O3投加量8.75 mg/(L·min)、反应时间25 min。在此优化条件下,SD、SMZ、SMM和SMX的去除率分别为96.3%、96.3%、94.5%和96.2%。两种模拟废水的O3氧化效果相近,但后者的O3投加量是前者的5倍,原因是奶牛场二级生化出水中残留的较高浓度COD与微量抗生素竞争氧化剂,消耗了大量的O3。(9)用03氧化法对奶牛场二级生化出水进行深度处理,去除其中残留的抗生素。在pH=8.0和O3投加量为8.75 mg/(L·min)的条件下,反应25 min后残留抗生素的去除率约为46.7%。整个厌氧-好氧生化处理+03氧化深度处理工艺,对奶牛场废水中抗生素的去除率约为77.4%,也达到了抗生素去除率大于60%的要求。
【图文】：

０逦１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逡逑时间（ｄ）逡逑图３．１厌氧生物反应器启动过程中进出水ＣＯＤ值逡逑Ｆｉｇ．３．１邋Ｉｎｆｌ．邋＆邋ＥｆＥｌ．邋ＣＯＤ邋ｖａｌｕｅｓ邋ｏｆ邋ａｎａｅｒｏｂｉｃ邋ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｓｔａｒｔ－ｕｐ邋ｐｅｒｉｏｄ逡逑３．３．１．２奶牛场废水厌氧生物处理过程中ＣＯＤ的降解逡逑经过７０邋ｄ的驯化培养，污泥性能趋于稳定，厌氧反应器启动完成。之后把厌氧反逡逑应器的ＨＲＴ控制在５邋ｄ，使反应器进入稳定运行阶段。厌氧反应器稳定运行阶段的进逡逑出水ＣＯＤ值如图３．２所示。逡逑８０００－逦□进水邋ＣＯＤ逡逑＿邋0邋出水ＣＯＤ逡逑７０００邋－逦0逦ｎ逦□口口逡逑６０００－ｂ邋口邋ｍ邋口口％邋口邋口0吒邋口邋＃逡逑ｉ＾ｏｏｏ－逦口口逦°逦°逡逑＾４０００；邋１号奶牛场逦２号奶牛场逡逑]
邋３０００－逡逑＾逦＾ＷｆｅＰ０＾０００＾＾００００。００逡逑0７０邋８０邋９０邋１００邋１１０邋１２０邋１３０邋１４０邋１５０邋１６０邋１７０邋１８０邋１９０邋２００逡逑时间（ｄ）逡逑图３．２稳定运行阶段厌氧生物反应器进出水ＣＯＤ值逡逑Ｆｉｇ．３．２邋Ｉｎｆｌ．邋Ｓｃ邋Ｅｆｆｌ．邋ＣＯＤ邋ｖａｌｕｅｓ邋ｏｆ邋ａｎａｅｒｏｂｉｃ邋ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｓｔａｂｌｅ邋ｏｐｅｒａｔｉｏｎ邋ｐｅｒｉｏｄ逡逑由图３．２可以看出，从第７１？１０５邋ｄ，厌氧反应的进水取自１号奶牛场。此阶段进逡逑水ＣＯＤ￣６０３８邋ｍｇ／Ｌ（平均值），出水ＣＯＤ￣１３５３邋ｍｇ／Ｌ（平均值），ＣＯＤ平均去除率逡逑＆７７．６％。从第１０６邋ｄ开始

经过７０邋ｄ的驯化培养，，污泥性能趋于稳定，厌氧反应器启动完成。之后把厌氧反逡逑应器的ＨＲＴ控制在５邋ｄ，使反应器进入稳定运行阶段。厌氧反应器稳定运行阶段的进逡逑出水ＣＯＤ值如图３．２所示。逡逑８０００－逦□进水邋ＣＯＤ逡逑＿邋0邋出水ＣＯＤ逡逑７０００邋－逦0逦ｎ逦□口口逡逑６０００－ｂ邋口邋ｍ邋口口％邋口邋口0吒邋口邋＃逡逑ｉ＾ｏｏｏ－逦口口逦°逦°逡逑＾４０００；邋１号奶牛场逦２号奶牛场逡逑]
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【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713

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本文编号：2642428