典型抗生素及耐药性在AAO-正渗透膜中的去除特性研究

发布时间：2017-05-07 07:06

  本文关键词：典型抗生素及耐药性在AAO-正渗透膜中的去除特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：抗生素(Antibiotics)在临床治疗、养殖业和畜牧业上得到了广泛使用,随之进入水环境中的抗生素也日益增多。进入污水中的抗生素在生物处理过程中还会引起耐药菌(Antibiotics Resistant Bacteria,ARB)和耐药基因(Antibiotics Resistant Genes,ARGs)的产生和传播,给污水资源化利用带来安全隐患。本研究选用常用的厌氧-缺氧-好氧(Anaerobic-Anoxic-Oxic,AAO)工艺和新型的正渗透(Forward Osmosis,FO)膜分离技术相结合,研究了典型抗生素、耐药菌和耐药基因在组合工艺中的去除和分布特性为抗生素对环境的影响及其去除提供技术参数。论文首先研究了不同污泥龄(Sludge Retention Time,SRT)条件下,单一四环素(TC)和两种抗生素(TC和SMZ)条件下,AAO工艺对抗生素的去除以及各池ARB和ARGs变化情况,并在最优工况下,用高通量宏基因组测序分析和荧光定量PCR技术分别测定了各池微生物群落特征和ARGs。SRT延长,抗生素的去除率变大。AAO1系统中Proteobacteria变形菌和Bacteroidetes拟杆菌为优势菌,香浓指数大小为,缺氧池好氧池厌氧池。AAO2系统中,优势菌为Proteobacteria变形菌,香浓指数大小为,缺氧池好氧池厌氧池。aao3系统中,优势菌为bacteroide变形菌,香浓指数大小为:厌氧池缺氧池好氧池。接着探究了fo膜对aao系统二沉池出水中的抗生素和耐药性的截留。考察了不同汲取液溶质、不同溶质浓度和流速对抗生素的影响。在优化条件下,使用fo膜对出水中抗生素和耐药菌进行截留。不同汲取液溶质条件下,三种正渗透膜fo模式和pro模式下对tc和smz的截留:截留率大小均为naclmgso4c6h12o6。汲取液nacl浓度从0.5mol到1.5mol时,在fo模式下:cta-es膜和tfc-es膜对tc和smz的截留率逐渐增加,cta-nw膜对tc和smz截留率先增加后略微减小。pro模式中:三种fo膜对tc和smz的截留率呈逐渐增加趋势。流速从8cm?s-1到24cm?s-1时,在fo模式下:三种fo膜对tc和smz截留率随流速增加而逐渐增大。pro模式下:cta-es膜和tfc-es膜保持增大趋势,但是cta-nw膜对tc和smz截留率呈先增后减趋势。最佳运行条件条件下,三种fo膜对tc和smz的最大截留率分别为96.88%(cta-es,pro)和96.38%(cta-es,pro)。三种fo膜对二沉池出水中arb截留率均达到90%以上。三种fo膜对tet(c)的截留效果最好,对tet(b)和tet(m)的截留效果较差。在此基础上,为了进一步提高fo膜的抗污染能力和截留效果,考察了多巴胺改性正渗透膜的抗污染能力及其对抗生素和耐药性的去除能力。有机溶剂牛血清蛋白(bsa)、无机溶剂nano-tio2以及牛血清蛋白和TiO2共混为污染物作为原料液,改性膜的水通量衰减率明显小于原膜。4种膜的清洗水通量恢复率均能达到90%,改性膜具有较更强的膜稳定能力以及抗污染的能力。FO模式下,DA-CTA-ES膜对TC和SMZ,截留率分别为95.56%和94.92%。DA-TFC-ES膜对TC和SMZ的截留率分别为94.52%和92.43%。PRO模式下,DA-CTA-ES膜对TC和SMZ的截留率分别为96.86%和96.24%,DA-TFC-ES膜对TC和SMZ的截留率分别为95.92%和94.43%。与原膜相比,ARB截留率有所增长。
【关键词】：AAO工艺 正渗透 抗生素 耐药菌 耐药基因
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-14
• 1 绪论14-28
• 1.1 抗生素及其耐药性的来源和污染现状14-17
• 1.1.1 抗生素的分类14
• 1.1.2 环境中抗生素和抗生素耐药性的来源14-16
• 1.1.3 环境中中抗生素污染现状16-17
• 1.2 污水中抗生素的去除研究17-20
• 1.2.1 常规处理工艺对抗生素的去除17-18
• 1.2.2 深度处理技术对抗生素的去除18-19
• 1.2.3 水环境中抗生素耐药性的研究现状19-20
• 1.3 正渗透膜技术在水处理中的应用20-24
• 1.3.1 正渗透膜截留痕量有机物的机理21-23
• 1.3.2 正渗透膜的应用23-24
• 1.4 正渗透膜分离技术研究展望24-26
• 1.5 技术路线26-27
• 1.6 主要内容及意义27-28
• 1.6.1 研究内容27
• 1.6.2 研究意义27-28
• 2 实验材料和方法28-45
• 2.1 试验仪器和试剂28-31
• 2.1.1 试验仪器28-29
• 2.1.2 主要试剂和标准品29-31
• 2.2 实验装置31-32
• 2.3 正渗透膜及多巴胺改性正渗透膜的制备32-33
• 2.3.1 正渗透膜32-33
• 2.3.2 制备多巴胺改性正渗透膜33
• 2.4 正渗透实验基本步骤33-34
• 2.5 实验方法34-45
• 2.5.1 四环素和磺胺甲恶唑的测定34-37
• 2.5.2 耐药菌的测定-平板涂布法37
• 2.5.3 宏基因组 16S DNA测序及荧光定量PCR与高通量测序37-41
• 2.5.5 正渗透膜水通量41
• 2.5.6 正渗透膜溶质反混通量41-43
• 2.5.7 正渗透膜截留抗生素的计算43-44
• 2.5.8 正渗透膜亲水性分析44
• 2.5.9 正渗透膜形貌分析44-45
• 3 AAO工艺去除抗生素及其系统中耐药菌和耐药基因分布特性45-67
• 3.1 实验方案设计45
• 3.2 SRT对常规指标去除影响45-47
• 3.3 SRT对AAO系统去除TC和SMZ的影响47-48
• 3.3.1 SRT对TC去除率的影响47
• 3.3.2 SRT对TC和SMZ去除率的影响47-48
• 3.4 优化SRT条件下AAO系统中各菌种浓度分布48-52
• 3.4.1 AAO2系统中TRB分布的特性48-49
• 3.4.2 AAO3系统中TRB和SRB分布的特性49-52
• 3.5 优化SRT条件下AAO系统中物种多样性52-58
• 3.5.1 AAO1系统各池微生物种类和Alpha多样性52-54
• 3.5.2 AAO2系统各池微生物种类和Alpha多样性54-56
• 3.5.3 AAO3系统各池微生物种类和Alpha多样性56-57
• 3.5.4 AAO3 中 Alpha 多样性57-58
• 3.6 不同AAO系统中各菌种群落对比58-62
• 3.7 耐药基因分布的特性62-65
• 3.8 小结65-67
• 4 正渗透膜对AAO系统出水中抗生素和耐药性的去除67-81
• 4.1 正渗透膜的基本性能67-70
• 4.2 正渗透膜对四环素和磺胺甲恶唑的截留70-74
• 4.2.1 不同汲取液溶质对四环素和磺胺甲恶唑截留率的影响70-71
• 4.2.2 不同Na Cl浓度对四环素和磺胺甲恶唑截留率的影响71-73
• 4.2.3 不同流速对四环素和磺胺甲恶唑截留率的影响73-74
• 4.3 最佳条件下四环素和磺胺甲恶唑截留特点74-76
• 4.4 优化条件下FO膜对TRB和SRB的去除76-78
• 4.5 正渗透膜对耐药基因的截留78
• 4.6 小结78-81
• 5 正渗透膜表面改性及其对AAO出水中抗生素和耐药性的去除81-95
• 5.1 多巴胺改性对膜接触角的影响82
• 5.2 改性膜的性能表征82-84
• 5.2.1SEM图82-83
• 5.2.2 AFM图83-84
• 5.3 正渗透膜与改性FO膜不同污染物条件下的水通量变化84-88
• 5.4 污染膜的SEM图88-91
• 5.5 各膜的清洗效率91-92
• 5.6 改性膜对二沉池出水中抗生素和耐药菌的截留92-93
• 5.7 小结93-95
• 6 结论与建议95-98
• 6.1 结论95-97
• 6.2 建议97-98
• 参考文献98-108
• 攻读学位期间主要的学术成果108-109
• 致谢109

【参考文献】

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1 李伟英;陆辉;李平波;石恬恬;;纳滤膜和反渗透膜去除水中四环素的性能[J];同济大学学报(自然科学版);2013年05期

2 肖斌;黄满红;陈亮;;活性污泥SBR系统对四环素耐药菌和总四环素的去除特性[J];环境化学;2012年12期

3 刘冲;黄满红;肖斌;;城市污水处理厂污水处理系统中四环素类药物耐药菌的分布特性研究[J];环境污染与防治;2012年12期

4 李松涛;;水体中抗生素类药物污染的研究进展[J];广州环境科学;2012年03期

5 尹春艳;骆永明;滕应;章海波;陈永山;赵永刚;;典型设施菜地土壤抗生素污染特征与积累规律研究[J];环境科学;2012年08期

6 杨程;郭劲松;Belinda S.M.Sturm;Rachael F.Lane;Craig D.Adams;Ray E.Carter;;不同污泥龄对活性污泥系统处理各种药物的影响[J];中国给水排水;2012年13期

7 邓艳芹;杨敏;张昱;李栋;刘苗苗;;土霉素生产废水生物处理装置中微生物群落结构特征解析[J];环境工程学报;2012年06期

8 汪艳宁;卢广宁;;UV/Fenton法降解四环素废水的试验研究[J];天津城市建设学院学报;2011年04期

9 国彬;姚丽贤;刘忠珍;何兆桓;周昌敏;李国良;杨苞梅;黄连喜;;广州市兽用抗生素的环境残留研究[J];农业环境科学学报;2011年05期

10 唐礼庆;何成达;王惠民;周保昌;;四环素类制药废水厌氧生化预处理研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2011年03期

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