本發(fā)明屬于污水凈化處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種去除畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素抗性基因的方法。

背景技術(shù)：

隨著我國人民生活水平的提高以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，規(guī)?；?、集約化畜禽養(yǎng)殖逐漸開始代替?zhèn)鹘y(tǒng)小規(guī)模、散養(yǎng)型畜禽養(yǎng)殖。畜禽養(yǎng)殖廢水中含有大量污染物，如有機(jī)物、氨氮、重金屬和大量的病原體等，如不經(jīng)過處理直接排放，不僅會嚴(yán)重污染地表水體，引起受納水體富營養(yǎng)化，還會對土壤、地下水和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。

由于能夠促進(jìn)動物生長、提高飼料效率和治療控制疾病，獸用抗生素在集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，致使我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)長期存在超量添加獸用抗生素的現(xiàn)象?？股夭荒茉趧游矬w內(nèi)完全吸收代謝，大部分以原藥的形式隨糞便排泄出來，這些有毒有害污染物不僅嚴(yán)重威脅我國畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量安全，而且隨著畜禽糞便農(nóng)用進(jìn)入土壤、水體，導(dǎo)致環(huán)境中耐藥菌和抗性基因的水平提高。因此，由畜禽養(yǎng)殖污染物引起的抗性基因污染逐漸引起了人們的關(guān)注。由于畜禽糞便大多采用水清糞方式清理，往往最后以畜禽養(yǎng)殖廢水的方式進(jìn)入環(huán)境，使得畜禽養(yǎng)殖廢水成為環(huán)境中抗性基因的主要來源之一。

公開號為cn104694653中國專利申請公開了基于消毒技術(shù)去除污水中抗生素抗性基因的方法。該方法通過采用紫外和氯化消毒聯(lián)合技術(shù)去除污水中抗生素抗性基因，考察了uv、氯化劑量對去除效果的影響。該方法給出氯化劑量越小，uv輻照劑量越大，二者對目標(biāo)基因去除的協(xié)同作用越大，該方法能夠處理污染負(fù)荷低的城市污水，對于高負(fù)荷的有機(jī)廢水則沒有進(jìn)行研究。

公開號為cn104671618a中國專利申請公開了一種去除污水中抗生素抗性基因的混凝方法。該方法通過向格柵除水和二級出水中投加聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵對污水中抗生素抗性基因進(jìn)行去除，考察了混凝劑投加量和ph對去除效果的影響。該方法適用于以醫(yī)院污水為代表的低負(fù)荷污水中抗生素抗性基因的去除，其中聚合氯化鋁在較寬的ph為3~8范圍內(nèi)均可取得較好的去除效率。

公開號為cn104773903a中國專利申請公開了一種去除污水中抗生素抗性基因的高級氧化方法。該方法主要通過格柵過濾－沉淀分離－fenton氧化－uv/h2o2氧化－消毒－排放，對污水中抗生素抗性基因進(jìn)行去除。該方法找到了兩種高級氧化方法的最優(yōu)操作參數(shù)，能夠?qū)ξ鬯锌股乜剐曰蜻M(jìn)行有效去除。該方法適用于以醫(yī)院污水為代表的低負(fù)荷污水中抗生素抗性基因的的去除。

畜禽養(yǎng)殖廢水屬于高濃度的有機(jī)廢水，而目前去除污水中抗性基因的方法和工藝大多針對水源水或低負(fù)荷污水，對高負(fù)荷廢水中抗生素抗性基因的去除方法的報(bào)道很少。混凝沉淀可有效去除廢水中微生物，高級氧化方法有損傷細(xì)胞dna的能力，也對破壞抗生素抗性基因有較大潛力，但二者聯(lián)合應(yīng)用對實(shí)際廢水中抗生素抗性基因的去除尚無明確研究報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種能有效去除畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素抗性基因的方法，在對畜禽養(yǎng)殖廢水的常規(guī)污染物有較好去除效果的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)有效去除畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素抗性基因的目的。

2.技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種去除畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素抗性基因的方法，該方法采用混凝沉淀－自由基氧化聯(lián)用工藝；包括以下順序進(jìn)行的步驟：向畜禽養(yǎng)殖廢水中投加混凝劑進(jìn)行混凝操作，混凝結(jié)束后進(jìn)行沉淀，分離出畜禽養(yǎng)殖廢水的上清液；然后向上清液中加入fe和過二硫酸鹽或過一硫酸鹽激發(fā)產(chǎn)生自由基，該自由基對水樣中的抗性基因進(jìn)行氧化；測定混凝沉淀－自由基氧化聯(lián)用工藝對畜禽養(yǎng)殖廢水中的抗生素抗性基因（args）的去除率。

其中，步驟中所述的混凝劑包括聚合氯化鋁（pac）、聚合硫酸鋁（pas）、聚合硫酸鐵（pfs）、三氯化鐵、硫酸鋁中的一種或多種。

特別是，不同混凝劑的投加量為0.1~2.5g/l。

尤其是，混凝沉淀過程包括快速攪拌、慢速攪拌和靜置沉淀3個(gè)階段；其中快速攪拌的轉(zhuǎn)速為240-700rpm，攪拌時(shí)間為30-120s；慢速攪拌的轉(zhuǎn)速為30-100rpm，攪拌時(shí)間為5-20min；靜置沉淀時(shí)間為8-30min。

其中，步驟中所述的fe為feso4·7h2o或fe粉中的一種或多種，過二硫酸鹽或過一硫酸鹽為鈉鹽或鉀鹽中的一種或多種。

特別是，fe的投加量為0.8~1.2mm，過二硫酸鹽或過一硫酸鹽的加入量為1~2mm。

其中，所述的自由基氧化步驟涉及對投加試劑后液體的攪拌過程，該過程攪拌轉(zhuǎn)速為200rpm，攪拌時(shí)間為20s~1min，然后進(jìn)行20~30min的靜置。

其中，該方法處理的畜禽養(yǎng)殖廢水包括單獨(dú)的家禽養(yǎng)殖廢水和家畜養(yǎng)殖廢水以及它們的混合水樣。

其中，該方法處理的畜禽養(yǎng)殖廢水中的抗性基因包括四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)脂類抗性基因中的一種或多種。

本發(fā)明的有益效果是：（1）本方法具有操作方便，簡單易行，經(jīng)濟(jì)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

（2）通過混凝沉淀去除畜禽養(yǎng)殖廢水中大量的懸浮物，可先行有效地?cái)r截廢水中的微生物；fe(ii)和反應(yīng)產(chǎn)生的自由基可有效去除廢水中抗生素抗性基因，降低水環(huán)境中抗性基因的污染。

（3）本方法中對畜禽養(yǎng)殖廢水中抗性基因的去除效果明顯，特別是四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類抗性基因的去除率較高，可達(dá)1~6log單位。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明方法所用的簡要流程圖；

圖2是混凝劑投加量對混凝沉淀后養(yǎng)殖廢水上清液濁度影響的曲線圖（混凝劑為聚合硫酸鐵）。

圖3是fe(ii)濃度對畜禽養(yǎng)殖廢水中目標(biāo)基因去除率影響的柱狀圖（離子濃度為1.2mm）。

圖4是fe(ii)濃度對畜禽養(yǎng)殖廢水中目標(biāo)基因去除率影響的曲線圖（離子濃度為1.2mm）。

圖5是濃度對畜禽養(yǎng)殖廢水中目標(biāo)基因去除率影響的柱狀圖（fe(ii)離子濃度為1.5mm）。

圖6是濃度對畜禽養(yǎng)殖廢水中目標(biāo)基因去除率影響的曲線圖（fe(ii)離子濃度為1.5mm）。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

實(shí)施實(shí)例1：

畜禽養(yǎng)殖廢水選用北京某種豬場廢水，廢水的codcr（化學(xué)需氧量）為6000~8000mg/l，氨氮濃度為800~1000mg/l；養(yǎng)豬廢水的codcr的平均值為7000mg/l、氨氮濃度的平均值為900mg/l。該方法包括以下步驟：

（1）混凝沉淀

向廢水中加入聚合硫酸鐵，使其在廢水中濃度達(dá)到0.3~2.3g(以fe2o3計(jì))/l，250rpm攪拌30s，150rpm攪拌6min，60rpm攪拌4min，20rpm攪拌5min，靜置30min，反應(yīng)在六聯(lián)攪拌器中進(jìn)行。

（2）自由基氧化

向混凝沉淀后的上清液加入feso4·7h2o和na2s2o8，fe(ii)的加入量為1.5mm，的加入量為1.2mm，攪拌反應(yīng)30s，靜置20min。

圖2中在聚合硫酸鐵投加達(dá)到130ml即1.8g(以fe2o3計(jì))/l時(shí)，廢水的上清液濁度最低。在此基礎(chǔ)上，基因teto、tetx、一類整合子inti1和16srrna的去除都比較明顯，均在2.5log單位以上?；?i>teto去除率可達(dá)3.88~4.29log單位，基因tetx可去除3.99~4.08log單位，一類整合子inti1的去除率最低，去除了2.71~2.78log單位；16srrna可去除3.78~3.91log單位。

實(shí)施實(shí)例2：

向廢水中加入聚合硫酸鐵，使其在廢水中濃度達(dá)到1.6~1.8g(以fe2o3計(jì))/l，向混凝沉淀后的上清液加入feso4·7h2o和na2s2o8，fe(ii)的加入量為0.9~1.2mm，的加入量為1.2mm，其他步驟和參數(shù)與實(shí)施實(shí)例1相同。

圖3中展示了各基因在相同濃度fe(ii)時(shí)對去除率的影響。基因teto、tetx、一類整合子inti1和16srrna的去除都比較明顯，均在2.5log單位以上。對比4種目標(biāo)基因的去除率，基因teto和tetx的去除率較高，基因teto去除3.16~4.48log單位，基因tetx可去除4.02~5.29log單位；一類整合子inti1的去除率最低，約為2.8log單位。

圖4中展示了各基因在不同濃度fe(ii)時(shí)對去除率的影響。整體水平上看，基因tetx的去除率明顯高于其他幾個(gè)基因，可去除4.02~5.16log單位；一類整合子inti1的去除率最低，去除了2.68~2.89log單位；16srrna可去除3.64~3.99log單位。當(dāng)fe(ii)濃度達(dá)到1.8mm時(shí)，基因teto去除率下降較明顯，降至3.16log單位。

實(shí)施實(shí)例3：

向廢水中加入聚合硫酸鐵，使其在廢水中濃度達(dá)到1.6~1.8g(以fe2o3計(jì))/l。改變fe(ii)和的投加量，fe(ii)的加入量為1.5mm，的加入量為1~2mm。其他步驟和參數(shù)與實(shí)施實(shí)例1相同。

圖5中展示了各基因在相同離子濃度時(shí)對去除率的影響?；?i>teto、tetx、一類整合子inti1和16srrna的去除都比較明顯，均在1log單位以上；且1.2mm離子濃度以上時(shí)，4種目標(biāo)基因的去除率都要高于0.9mm以下的去除率。當(dāng)離子濃度下降時(shí)，基因teto、tetx和16srrna的去除率都有顯著下降，inti1去除率變化不顯著。

圖6中展示了各基因在不同濃度時(shí)對去除率的影響。一類整合子inti1可去除1.98~2.77log單位，與fe(ii)/濃度比例變化相關(guān)性不顯著。當(dāng)離子濃度在1.2mm以上時(shí)，基因teto、tetx和16srrna的去除率在2.9log單位以上；當(dāng)離子濃度下降至0.9mm以下時(shí)，基因teto、tetx和16srrna的去除率大幅下降，基因teto、tetx去除了1~2log單位，16srrna去除了2.39~2.51log單位。

實(shí)施實(shí)例4：

向混凝沉淀后的上清液加入fe粉和k2s2o8，fe粉的加入量為1~1.5mm，的加入量為1~2mm，攪拌反應(yīng)時(shí)間為40s。其他步驟和參數(shù)與實(shí)施實(shí)例1相同。

檢測args含量，基因teto、tetx的去除率可達(dá)3~4log單位，一類整合子inti1的去除率可達(dá)2.31~2.87log單位，16srrna的去除率可達(dá)4.02~4.98log單位。

實(shí)施實(shí)例5：

畜禽養(yǎng)殖廢水選用北京某養(yǎng)牛場廢水，廢水的codcr（化學(xué)需氧量）為9000~12000mg/l，氨氮濃度為900~1100mg/l；養(yǎng)豬廢水的codcr的平均值為10500mg/l、氨氮濃度的平均值為1000mg/l。步驟中所用混凝劑為硫酸鋁，投加量(以al2o3計(jì))為1.6~1.8g/l，fe(ii)的投加量為1.5mm，的投加量為1.5mm，其他步驟和參數(shù)與實(shí)施實(shí)例1相同。

檢測args含量，基因teto和tetx的去除率可達(dá)2.56~4.78log單位，基因ermb和ermf的去除率可達(dá)3.44~5.01log單位，一類整合子inti1的去除率可達(dá)2.52~2.96log單位，16srrna的去除率可達(dá)3.92~4.88log單位。

檢測結(jié)果經(jīng)分析可知：（1）當(dāng)混凝劑有效成分在廢水中濃度達(dá)到1.6~1.8g/l時(shí)，混凝沉淀的效果最好。

（2）在fe(ii)和離子濃度比例在1.25~1時(shí)，抗性基因的去除率最高。

（3）本方法在實(shí)例中對四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類抗性基因的去除率較高，去除率可達(dá)1~6log單位。