申请日2017.05.05
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F9/04; C02F103/20
摘要
本发明提供一种去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的方法，该方法通过混凝沉淀-自由基氧化联用工艺对畜禽养殖废水中的抗生素抗性基因(ARGs)进行去除。该方法对畜禽养殖废水的各处理步骤如下：向畜禽养殖废水中投加混凝剂进行混凝操作，混凝结束后进行沉淀，分离出畜禽养殖废水的上清液;然后向上清液中加入Fe和过二硫酸盐或过一硫酸盐激发自由基，该自由基对水样中的抗性基因进行氧化去除;混凝沉淀和自由基氧化联用工艺对畜禽养殖废水中ARGs的去除率可达1~6log单位。该方法操作简单，经济成本较低，可对畜禽养殖废水中抗生素抗性基因进行有效的去除，为解决抗性基因的传播提供了一种新的可行的技术方法。
权利要求书
1.一种去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的方法，其特征在于采用混凝沉淀-自由基氧化联合工艺，畜禽养殖废水通过该工艺的处理，对其中的抗生素抗性基因进行去除。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于通过以下步骤实现畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的去除：
(1)向畜禽养殖废水中投加混凝剂进行混凝，混凝结束后沉淀分离出上清液;
(2)向步骤(1)中的上清液中投加Fe和过二硫酸盐或过一硫酸盐，Fe(II)与过二硫酸盐或过一硫酸盐反应激发出自由基，对上清液中的抗生素抗性基因进行氧化去除。
3.如权利要求2所述的处理步骤，其特征是所述的混凝剂包括聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、三氯化铁、硫酸铝中的一种或多种，投加量为0.1~2.5g/L。
4.如权利要求2所述的处理步骤，其特征是混凝沉淀过程包括快速搅拌、慢速搅拌和静置沉淀3个阶段;其中快速搅拌的转速为240-700rpm，搅拌时间为30-120s;慢速搅拌的转速为30-100rpm，搅拌时间为5-20min;静置沉淀时间为8-30min。
5.如权利要求2所述的处理步骤，其特征是所述的Fe为FeSO4·7H2O或Fe粉中的一种或多种，过二硫酸盐或过一硫酸盐为钠盐或钾盐中的一种或多种;Fe的投加量为0.8~1.2mM，过二硫酸盐或过一硫酸盐的加入量为1~2mM。
6.如权利要求2所述的处理步骤，其特征是所述的自由基氧化步骤涉及药剂投加后液体的搅拌过程，该过程搅拌转速为200rpm，搅拌时间为20s~1min，然后进行20~30min的静置。
7.如权利要求1所述的处理方法，该方法处理的畜禽养殖废水包括单独的家禽养殖废水和家畜养殖废水以及它们的混合水样。
8.如权利要求1所述的处理方法，该方法处理的畜禽养殖废水中的抗性基因包括四环素类、大环内脂类抗性基因中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的处理方法，其对畜禽养殖废水中四环素类抗性基因的去除率可达1~6log单位，对大环内脂类抗性基因的去除率可达2~4log单位，对一类整合子intI1可去除2~3log单位。
说明书
一种去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的方法
技术领域
本发明属于污水净化处理技术领域，特别涉及一种去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的方法。
背景技术
随着我国人民生活水平的提高以及经济发展和农业结构的调整，规模化、集约化畜禽养殖逐渐开始代替传统小规模、散养型畜禽养殖。畜禽养殖废水中含有大量污染物，如有机物、氨氮、重金属和大量的病原体等，如不经过处理直接排放，不仅会严重污染地表水体，引起受纳水体富营养化，还会对土壤、地下水和农田生态系统造成破坏。
由于能够促进动物生长、提高饲料效率和治疗控制疾病，兽用抗生素在集约化畜禽养殖业中得到了广泛应用，致使我国畜禽养殖业长期存在超量添加兽用抗生素的现象。抗生素不能在动物体内完全吸收代谢，大部分以原药的形式随粪便排泄出来，这些有毒有害污染物不仅严重威胁我国畜禽产品的质量安全，而且随着畜禽粪便农用进入土壤、水体，导致环境中耐药菌和抗性基因的水平提高。因此，由畜禽养殖污染物引起的抗性基因污染逐渐引起了人们的关注。由于畜禽粪便大多采用水清粪方式清理，往往最后以畜禽养殖废水的方式进入环境，使得畜禽养殖废水成为环境中抗性基因的主要来源之一。
公开号为CN104694653中国专利申请公开了基于消毒技术去除污水中抗生素抗性基因的方法。该方法通过采用紫外和氯化消毒联合技术去除污水中抗生素抗性基因，考察了UV、氯化剂量对去除效果的影响。该方法给出氯化剂量越小，UV辐照剂量越大，二者对目标基因去除的协同作用越大，该方法能够处理污染负荷低的城市污水，对于高负荷的有机废水则没有进行研究。
公开号为CN104671618A中国专利申请公开了一种去除污水中抗生素抗性基因的混凝方法。该方法通过向格栅除水和二级出水中投加聚合氯化铝和聚合硫酸铁对污水中抗生素抗性基因进行去除，考察了混凝剂投加量和pH对去除效果的影响。该方法适用于以医院污水为代表的低负荷污水中抗生素抗性基因的去除，其中聚合氯化铝在较宽的pH为3~8范围内均可取得较好的去除效率。
公开号为CN104773903A中国专利申请公开了一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法。该方法主要通过格栅过滤-沉淀分离-Fenton氧化-UV/H2O2氧化-消毒-排放，对污水中抗生素抗性基因进行去除。该方法找到了两种高级氧化方法的最优操作参数，能够对污水中抗生素抗性基因进行有效去除。该方法适用于以医院污水为代表的低负荷污水中抗生素抗性基因的的去除。
畜禽养殖废水属于高浓度的有机废水，而目前去除污水中抗性基因的方法和工艺大多针对水源水或低负荷污水，对高负荷废水中抗生素抗性基因的去除方法的报道很少。混凝沉淀可有效去除废水中微生物，高级氧化方法有损伤细胞DNA的能力，也对破坏抗生素抗性基因有较大潜力，但二者联合应用对实际废水中抗生素抗性基因的去除尚无明确研究报道。
发明内容
1. 发明目的
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种能有效去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的方法，在对畜禽养殖废水的常规污染物有较好去除效果的同时，实现有效去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的目的。
2. 技术方案
为实现本发明的目的，本发明提供一种去除畜禽养殖废水中抗生素抗性基因的方法，该方法采用混凝沉淀- 自由基氧化联用工艺;包括以下顺序进行的步骤：向畜禽养殖废水中投加混凝剂进行混凝操作，混凝结束后进行沉淀，分离出畜禽养殖废水的上清液;然后向上清液中加入Fe和过二硫酸盐或过一硫酸盐激发产生自由基，该自由基对水样中的抗性基因进行氧化;测定混凝沉淀-自由基氧化联用工艺对畜禽养殖废水中的抗生素抗性基因(ARGs)的去除率。
其中，步骤中所述的混凝剂包括聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、三氯化铁、硫酸铝中的一种或多种。
特别是，不同混凝剂的投加量为0.1~2.5g/L。
尤其是，混凝沉淀过程包括快速搅拌、慢速搅拌和静置沉淀3个阶段;其中快速搅拌的转速为240-700rpm，搅拌时间为30-120s;慢速搅拌的转速为30-100rpm，搅拌时间为5-20min;静置沉淀时间为8-30min。
其中，步骤中所述的Fe为FeSO4·7H2O或Fe粉中的一种或多种，过二硫酸盐或过一硫酸盐为钠盐或钾盐中的一种或多种。
特别是，Fe的投加量为0.8~1.2mM，过二硫酸盐或过一硫酸盐的加入量为1~2mM。
其中，所述的自由基氧化步骤涉及对投加试剂后液体的搅拌过程，该过程搅拌转速为200rpm，搅拌时间为20s~1min，然后进行20~30min的静置。
其中，该方法处理的畜禽养殖废水包括单独的家禽养殖废水和家畜养殖废水以及它们的混合水样。
其中，该方法处理的畜禽养殖废水中的抗性基因包括四环素类、大环内脂类抗性基因中的一种或多种。
本发明的有益效果是：(1)本方法具有操作方便，简单易行，经济成本较低的优点。
(2)通过混凝沉淀去除畜禽养殖废水中大量的悬浮物，可先行有效地拦截废水中的微生物;Fe(II)和反应产生的自由基可有效去除废水中抗生素抗性基因，降低水环境中抗性基因的污染。
(3)本方法中对畜禽养殖废水中抗性基因的去除效果明显，特别是四环素类、大环内酯类抗性基因的去除率较高，可达1~6log单位。