一種去除污水中抗生素抗性基因的高級(jí)氧化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水凈化處理領(lǐng)域，特別是涉及一種去除污水中抗生素抗性基因的高 級(jí)氧化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 抗生素的過度使用導(dǎo)致環(huán)境中抗性細(xì)菌（Antibiotic resistance bacteria， ARB)和抗性基因 （Antibiotic resistance genes，ARGs)大量增加，對(duì)水環(huán)境、土壤環(huán)境中 的生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響，尤其是ARGs的傳播，更是起到一個(gè)"放大的作用"，使得環(huán)境中 一些本土微生物獲得抗性。大部分抗生素為水溶性，90%的抗生素可隨動(dòng)物尿液排出體外， 因此，抗生素及ARGs對(duì)水環(huán)境的污染威脅首當(dāng)其沖，ARGs污染日益受到人們的關(guān)注。ARGs 在水環(huán)境中主要存在于（1)醫(yī)院、畜牧業(yè)生產(chǎn)、水產(chǎn)區(qū)等排放的廢水中，（2)未經(jīng)處理的污 水，（3)城市污水處理廠污水、污泥或生物膜中，（4)自然水體中，（5)底泥（如水產(chǎn)區(qū)底泥 和海洋沉積物）中。
[0003] 污水的深度處理工藝作為保障污水安全排放的重要環(huán)節(jié)，研宄不同的深度處理工 藝對(duì)ARGs去除的影響具有重要意義。在上述的深度處理工藝中，消毒技術(shù)（氯化、UV、臭 氧）有損傷細(xì)胞內(nèi)DNA的能力，具有破壞ARGs的潛力，但所需劑量高于常規(guī)污水處理廠使 用劑量，易產(chǎn)生有害的消毒副產(chǎn)物及其他的有毒中間產(chǎn)物等?；炷?、膜分離技術(shù)等作為有效 的物理分離手段，具有較好的去除、攔截微生物的效果，繼而可能可以物理攔截去除ARGs。 現(xiàn)有關(guān)于消毒技術(shù)（氯化及UV)對(duì)ARGs影響的報(bào)道，集中于對(duì)污水處理廠的監(jiān)測或?qū)?shí)驗(yàn) 室配制水樣的處理，而具體消毒工藝操作參數(shù)對(duì)實(shí)際污水中ARGs的影響尚無系統(tǒng)的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種去除污水中抗生素抗性 基因的高級(jí)氧化方法。高級(jí)氧化方法（AOPs)通過催化分解一些氧化劑等，產(chǎn)生氧化性極強(qiáng) 的羥基自由基（· 0H)從而使水中多種污染物分解或礦化，· OH具有破壞DNA等作用，因而 存在具有滅活A(yù)RGs的可能性。該方法對(duì)于sull、tetX、intll均有更優(yōu)的去除效果，處理效 果優(yōu)良，能有效去除污水中的ARGs，使污水處理達(dá)到要求。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種去除污水中抗生素 抗性基因的高級(jí)氧化方法，包括以下步驟：
[0006] 1)使污水通過重力自流至格柵，通過格柵去除水中的大塊漂浮物，格柵的出水進(jìn) 入沉淀池進(jìn)行沉淀分離；
[0007] 2)將步驟1)中的污水進(jìn)行沉淀分離，在分離后的上層液污水中加入mol比為2~ 3 : 1的H2SOJP NaOH混合液調(diào)節(jié)該上層液污水pH值為3~5,然后置于六聯(lián)攪拌器中攪 拌，并加入適量的FeSO4 ·7Η20固體作為Fe2+，后加入重量比為30%的H2O2溶液，使得H 2O2在 上層液污水中的濃度為0. 005~0.0 lmol，并控制Fe2YH2O2的摩爾比為1/30~1/2,啟動(dòng)反 應(yīng)2~3h，加入適量的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為7~8,停止攪拌并靜置沉淀；
[0008] 3)將步驟2)中的污水進(jìn)行沉淀分離，將分離后的上層液污水通過提升泵進(jìn)入 CAST反應(yīng)池，在CAST反應(yīng)池內(nèi)通過反應(yīng)去除水中部分COD、BOD和SS ;
[0009] 4)CAST反應(yīng)池的出水進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池，通過電動(dòng)攪拌棒攪拌而保持均勻；該污 水調(diào)節(jié)池由有機(jī)玻璃制成，中間豎直放置石英套管，石英管內(nèi)放置紫外燈；調(diào)節(jié)該出水的 pH值為2. 5~3. 5,在水中加入重量比為30%的H2O2溶液，使得H 202在出水中的濃度為 0. 005~0.0 lmol，然后進(jìn)行UV光照5~30min，最后加入過量的重量比為1. 5%的Na2S2O3 以終止反應(yīng)；
[0010] 5)將步驟4)的出水進(jìn)行處理結(jié)果分析，然后送入接觸消毒池與(：102反應(yīng)消毒，最 后該接觸消毒池的出水排至城市污水管網(wǎng)。
[0011] 優(yōu)選的，步驟2)中加入的H2SOdP NaOH混合液的mol比為2 : 1，加入后調(diào)節(jié)該 上層液污水pH值為3, H2O2在上層液污水中的濃度為0.0 lmol，并控制Fe 2+/H202的摩爾比為 1/10,啟動(dòng)反應(yīng)2h。
[0012] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟3)中CAST反應(yīng)池內(nèi)的處理過程為：進(jìn) 水-曝氣-沉淀-撇水，所述進(jìn)水-曝氣-沉淀-撇水組成一個(gè)循環(huán)，并循環(huán)開始時(shí)，進(jìn)行 充水，CAST反應(yīng)池中的水位由某一最低水位開始上升，經(jīng)過一定時(shí)間的曝氣和混合后，停止 曝氣，以使活性污泥進(jìn)行絮凝并在一個(gè)靜止的環(huán)境中沉淀，在完成沉淀階段后，由一個(gè)移動(dòng) 式撇水堰排出己處理的上清液，使水位下降至池子所設(shè)定的最低水位，完成后進(jìn)入下一循 環(huán)過程，重復(fù)以上循環(huán)。
[0013] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟4)中石英管外壁254nm處的紫外光強(qiáng)為 9. 85mW/cm2;調(diào)節(jié)該出水的pH值為3. 5，H 202在出水中的濃度為0.0 lmol，然后進(jìn)行UV光照 30min〇
[0014] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，在步驟4)和5)之間還可加入反滲透處理步驟，即， 將步驟4)得到液體送入反滲透過濾器進(jìn)行反滲透過濾，在反滲透時(shí)加入反滲透阻垢劑；然 后進(jìn)行步驟5)的處理。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：
[0016] 1.本發(fā)明具有設(shè)備簡單、操作簡便、費(fèi)用便宜等優(yōu)點(diǎn)，且無污染、穩(wěn)定性高。
[0017] 2.本發(fā)明的方法可有效去除污水中的ARGs，使污水排放達(dá)到要求，避免了對(duì)環(huán) 境的污染，處理效果更為經(jīng)濟(jì)。
[0018] 3.彌補(bǔ)了目前污凈化工藝的不足，改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)有害基因效果差、運(yùn)行不穩(wěn)定 缺點(diǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)外有關(guān)水源中抗生素抗性基因去除技術(shù)的空白。
[0019] 附圖簡要說明
[0020] 圖1是對(duì)利用本發(fā)明方法進(jìn)行水處理結(jié)果的分析實(shí)驗(yàn)流程圖；
[0021] 圖中為Fe2+/H20^爾比對(duì)Fenton去除ARGs的影響（A)二級(jí)出水⑶格柵出水 (反應(yīng)時(shí)間t = 2h ;初始pH = 3);圖3為H2O2投加量對(duì)Fenton去除二級(jí)出水中ARGs的影 響（1)反應(yīng)結(jié)束pH調(diào)節(jié)后⑵反應(yīng)結(jié)束pH調(diào)節(jié)前（Fe 2+/H202摩爾比=1/10 ;反應(yīng)時(shí)間t =a ;初始 pH = 3)
[0022] 圖2是H2O2濃度對(duì)目標(biāo)基因去除的影響的曲線圖；
[0023] 圖中為H2O2投加量對(duì)Fenton去除格柵出水中ARGs的影響⑴反應(yīng)結(jié)束pH調(diào)節(jié) 后⑵反應(yīng)結(jié)束pH調(diào)節(jié)前（Fe 2+/H202摩爾比=1/10 ;反應(yīng)時(shí)間t = a ;初始pH = 3)
[0024] 圖3是H2O2濃度對(duì)目標(biāo)基因去除的影響的曲線圖；
[0025] 圖中為初始pH對(duì)Fenton去除ARGs的影響（A)二級(jí)出水⑶格柵出水（Fe2+/H 202 摩爾比=1/10,反應(yīng)時(shí)間t = 2h，H2O2濃度為0· 01M)。
[0026] 圖4是初始pH值對(duì)目標(biāo)基因去除的影響情況的曲線圖；
[0027] 圖中為UV/H202法中UV光照時(shí)間對(duì)去除ARGs的影響⑴UV/H 202 (pH = 3. 5, H2O2投 加量0.01M) (2)單獨(dú)UV光照。
[0028] 圖5是反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)基因去除的影響情況的曲線圖；
[0029] 圖6是UV光照時(shí)間對(duì)目標(biāo)基因的去除影響的曲線圖；
[0030] 圖7 (a) -7 (b)是H2O2投加量對(duì)ARGs去除的影響的柱狀圖；
[0031] 圖8是H2O2投加量對(duì)ARGs去除的影響的曲線圖；
[0032] 圖9是pH值對(duì)目標(biāo)基因的去除影響的柱狀圖。 圖中為UV/H202法中pH值對(duì)去除ARGs的影響曲線圖（UV光照時(shí)間30min，H 202投加量 0· 01M)。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0034] 實(shí)施例
[0035] 本實(shí)施例是以南京郊區(qū)某醫(yī)院排放污水為凈化對(duì)象進(jìn)行處理的，該去除污水中抗 生素抗性基因的高級(jí)氧化方法，包括以下步驟：
[0036] 1)使污水通過重力自流至格柵，通過格柵去除水中的大塊漂浮物，格柵的出水進(jìn) 入沉淀池進(jìn)行沉淀分離；
[0037] 2)將步驟1)中的污水進(jìn)行沉淀分離，在分離后的上層液污水中加入mol比為2~ 3 : 1的H2SOJP NaOH混合液調(diào)節(jié)該上層液污水pH值為3~5,然后置于六聯(lián)攪拌器中攪 拌，并加入適量的FeSO4 ·7Η20固體作為Fe2+，后加入重量比為30%的H2O2溶液，使得H 2O2在 上層液污水中的濃度為0. 005~0.0 lmol，并控制Fe2YH2O2的摩爾比為1/30~1/2,啟動(dòng)反 應(yīng)2~3h，加入適量的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為7~8,停止攪拌并靜置沉淀；
[0038] 3)將步驟2)中的污水進(jìn)行沉淀分離，將分離后的上層液污水通過提升泵進(jìn)入 CAST反應(yīng)池，在CAST反應(yīng)池內(nèi)通過反應(yīng)去除水中部分COD、BOD和SS ;
[0039] 4)CAST反應(yīng)池的出水進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池，通過電動(dòng)攪拌棒攪拌而保持均勻；該污 水調(diào)節(jié)池由有機(jī)玻璃制成，中間豎直放置石英套管，石英管內(nèi)放置紫外燈；調(diào)節(jié)該出水的 pH值為2. 5~3. 5,在水中加入重量比為30 %的H2O2溶液，使得H 202在出水中的濃度為 0. 005~0.0 lmol，然后進(jìn)行UV光照5~30min，最后加入過量的重量比為1. 5%的Na2S2O3 以終止反應(yīng)；
[0040] 5)將步驟4)的出水進(jìn)行處理結(jié)果分析，然后送入接觸消毒池與(：