技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及污水中農(nóng)藥殘留和重金屬汞的處理，屬于污水綜合處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近幾十年來，化學(xué)農(nóng)藥一直是園林農(nóng)業(yè)中控制病蟲草、鼠害的主要手段品種和銷量逐年增加?；瘜W(xué)農(nóng)藥在控制病蟲草、鼠害提高產(chǎn)量的同時，也破壞了生態(tài)，污染了環(huán)境，每年50萬余噸的農(nóng)藥用量的70％將流入江河土壤，而且有的農(nóng)藥消解速度慢，空氣中農(nóng)藥濃度將維持一個相當長的時間，并由于其殘留對水域、食品的污染直接危害了人體健康以及動物的安全，污染的地表水又直接污染著地下水。而為確保糧食豐收，農(nóng)藥又是必不可少的，因此，脫毒、凈化水資源，綜合治理水環(huán)境污染刻不容緩，勢在必行。
農(nóng)藥污染對人類健康亦造成極大危害。據(jù)估計，全世界每年有兩百萬人農(nóng)藥中毒，兩萬人死亡。Pimentel等認為農(nóng)藥的使用給美國造成的直接損失每年達30億美元，引起社會與環(huán)境的總代價高達81億美元，相當于美國化學(xué)農(nóng)藥效益值162億美元的50％。所以尋找處理環(huán)境中農(nóng)藥污染的方法成為重要研究課題。
另外，隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，環(huán)境污染也不斷加劇，治理人類賴以生存的土壤及大氣污染已經(jīng)迫在眉睫。除了嚴格控制污染物的排放外，研究開發(fā)適合我國國情的環(huán)境污染治理技術(shù)具有重要的意義。環(huán)境污染包括重金屬污染、農(nóng)藥和持久性有機化合物污染、化肥施用污染等。隨著人口增加及經(jīng)濟發(fā)展，大量未經(jīng)處理的廢棄物向農(nóng)田轉(zhuǎn)移，我國面臨的土壤及水體污染問題越來越嚴重。近年來我國的土壤污染正在向不同尺度的區(qū)域性發(fā)展，并對各種農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生嚴重影響。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國重金屬污染的土壤面積達2000萬公頃，占總耕地面積的1/6。因工業(yè)“三廢”污染的農(nóng)田近700萬公頃，使糧食每年減產(chǎn)100億公斤。在一些地區(qū)汞、砷、銅、鋅等元素的超標面積占污染總面積的一半左右。一些主要蔬菜基地土壤鎘污染普遍，其中有的市郊大型設(shè)施蔬菜園藝場中，土壤中鋅含量高達517毫克/千克，超標5倍之多。由于土壤污染具有隱蔽性，潛伏性和長期性，其嚴重后果僅能通過食物給動物和人類健康造成危害，因而不易被人們察覺。特別是土壤中的重金屬具有流動性小，污染時間長，通過物理或化學(xué)方法很難徹底清除等特點。改善生態(tài)環(huán)境，保護土壤質(zhì)量，控制與修復(fù)土壤污染，才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)安全，這是我國目前面臨的一個嚴峻而又緊迫的重大問題。
目前，農(nóng)藥污染以及重金屬污染的處理方法很多，概括起來包括化學(xué)處理、焚燒、掩埋和生物整治等方法?；瘜W(xué)處理方法可行性強，但在處理過程中產(chǎn)生大量的酸和堿，這些物質(zhì)還必須再加處理。焚燒可能是降解這些污染物最可靠的方法。但是，處理過程中放出大量的毒氣，而且需要大量的熱能。掩埋也存在問題，主要表現(xiàn)在對其周圍的土壤和水源造成二次污染。因此，開發(fā)一種節(jié)能環(huán)保成本低的處理方法迫在眉睫。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一在于提供一種處理污水中農(nóng)藥殘留和重金屬汞的方法。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種處理污水中農(nóng)藥殘留和重金屬汞的方法，包括如下步驟:
(1)預(yù)處理:通過過濾和沉淀，去除所處理污水中的懸浮物；
(2)主處理:污水部分根據(jù)水中汞濃度加入藥劑硫化銨、助凝劑(聚丙烯酰胺)和絮凝劑(聚合氯化鋁),加入到污水中，于常溫條件下，流動培養(yǎng)24小時，即可清除污水中汞；
(3)后處理:將污水再次經(jīng)過沸石和活性炭吸附池，吸附農(nóng)藥殘留；
(4)將處理后的污水經(jīng)消毒處理后，直接排放或回用。
本發(fā)明提供的另一個技術(shù)方案是:
一種處理污水中農(nóng)藥殘留和重金屬汞的方法，包括如下步驟:
(1)預(yù)處理:通過過濾和沉淀，去除所處理污水中的懸浮物；
(2)主處理:將培養(yǎng)至對數(shù)生長期的細菌惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida),加入到污水中，于常溫條件下，流動培養(yǎng)24小時，即可清除污水中汞；
(3)后處理:將污水再次經(jīng)過沸石和活性炭吸附池，吸附農(nóng)藥殘留；
(4)將處理后的污水經(jīng)消毒處理后，直接排放或回用。
優(yōu)選的，所述的惡臭假單胞菌為轉(zhuǎn)入了經(jīng)修飾的細胞色素氧化還原酶(P450 CYP9G2)和NADPH-細胞色素P450還原酶(POR)的基因的Pseudomonas putida SPl CGMCC N0.3887菌株，所述的NADPH-細胞色素P450還原酶(POR)的基因所編碼的蛋白序列參見GenBank：L19897，所述的經(jīng)修飾的細胞色素氧化還原酶(P450CYP9G2)基因所編碼的蛋白序列為相對于細胞色素氧化還原酶(P450CYP9G2)原始氨基酸序列分別進行如下突變Ser30Ile(表示第30位的Ser突變?yōu)镮le)，Phe56Gly，Gly77Lys，Phe186Ala，Leu276Ile，Leu311Asp，Val366Gly，Val409Cys，Asp415Pro，Trp426Leu，Lys476Gly，細胞色素氧化還原酶(P450CYP9G2)基因所編碼的原始蛋白序列參見GenBank：AB096739。
本發(fā)明提供的一系列經(jīng)過基因改造的菌株不僅具有較好的去除汞的效果，同時還能夠有效的去除污水中的農(nóng)藥殘留，具有較好的應(yīng)用前景。
上述方法具有以下有益效果:
1、通過本發(fā)明的處理方法，大大提高了汞和農(nóng)藥殘留的處理效果，降低了反應(yīng)時間。
2、提供一種降解汞和農(nóng)藥殘留的轉(zhuǎn)化菌株，具有較高的去除效率。
為了便于理解，以下將通過具體的實施例對本發(fā)明進行詳細地描述。需要特別指出的是，具體實例僅是為了說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本文說明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)對本發(fā)明做出各種各樣的修正和改變，這些修正和改變也納入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
具體實施方式
實施例1汞和農(nóng)藥殘留污水的處理
污水進水時汞的濃度為30mg/L，樂果20mg/L，殺螟硫磷20mg/L，滅多威20mg/L。
預(yù)處理:通過過濾和沉淀，去除所處理污水中的懸浮物；
主處理:將培養(yǎng)至對數(shù)生長期的細菌惡臭假單胞菌Pseudomonas putida SPl CGMCC N0.3887(來自CN 102373161A),加入到污水中，于常溫條件下，流動培養(yǎng)24小時，即可清除污水中汞；
后處理:將污水再次經(jīng)過沸石和活性炭吸附池過夜處理，吸附農(nóng)藥殘留；
將處理后的污水經(jīng)消毒處理后，直接排放或回用。經(jīng)檢測，汞的濃度為2.2mg/L，樂果15.3mg/L，殺螟硫磷14.4mg/L，滅多威16.5mg/L。
實施例2降解農(nóng)藥基因的改造與獲得
按照CN1970741A中公開的方法，克隆獲得CYP9G2和POR基因。針對CYP9G2基因進行了如下改造，在GenBank：AB096739的基礎(chǔ)上，通過多重PCR將其編碼基因相應(yīng)的Ser30Ile(表示第30位的Ser突變?yōu)镮le)，Phe56Gly，Gly77Lys，Phe186Ala，Leu276Ile，Leu311Asp，Val366Gly，Val409Cys，Asp415Pro，Trp426Leu，Lys476Gly，Leu500Ala，突變位點分別引入到GenBank：AB096739所示蛋白中，從而構(gòu)建了不同的突變體CYP9G2基因(可參考現(xiàn)有技術(shù)的制備方法即可獲得)。將突變后的CYP9G2基因與POR基因一起按照制備CN1970741A的方法分別于表達載體相連，將驗證成功的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進入Pseudomonas putida SPl CGMCC N0.3887菌株中，通過PCR檢測，其構(gòu)建成功。
實施例3 污水降解效果的驗證
將含有不同突變蛋白的菌株，分別都按照實施例1的方法，驗證對污水的處理效果。污水進水時汞的濃度為30mg/L，樂果20mg/L，殺螟硫磷20mg/L，滅多威20mg/L。以轉(zhuǎn)入未突變CYP9G2和POR基因的菌株和的菌作為對照。具體結(jié)果如下：
從以上的結(jié)果可以看出，導(dǎo)入了特定突變的CYP9G2和POR基因的菌具有增強的去除汞和農(nóng)藥的效果，這充分說明并不是任意的改變都具有較好的效果。申請人通過大量的驗證才獲得了具有較好效果的幾個位點。