一體化養(yǎng)牛場污水處理方案

1 引言

畜禽養(yǎng)殖業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，在維持畜產(chǎn)品穩(wěn)定供給、提高人民生活水平方面發(fā)揮著重要作用.隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的集約化、規(guī)?；l(fā)展，為提高動物生產(chǎn)性能、防治疾病，養(yǎng)殖過程添加了一定量的重金屬與抗生素.據(jù)統(tǒng)計2006年我國獸用抗生素消耗9.7萬噸，占全國抗生素總用量的54%.而不被機體吸收、降解的抗生素排放到環(huán)境中，據(jù)Zhou等估算我國每年生豬和奶牛養(yǎng)殖場抗生素排放量分別為3080和164 t.而養(yǎng)殖業(yè)每年重金屬排放銅、鋅分別為2397.23 t、4756.94 t.畜禽養(yǎng)殖糞污表現(xiàn)出重金屬與抗生素復(fù)合污染特征和研究發(fā)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖過程抗生素和重金屬使用與養(yǎng)殖場及其周邊環(huán)境抗性基因豐度的提高呈正相關(guān)關(guān)系.畜禽養(yǎng)殖糞便、污水成為抗性基因的重要蓄積庫.抗性基因作為一種新型污染物，可能對公共健康、食品和飲用水安全構(gòu)成威脅.胡永飛等對162個健康人腸道微生物宏基因組(Metagenome)中的耐藥基因進行了深入分析，發(fā)現(xiàn)四環(huán)素抗性基因的豐度zui高，而人類腸道四環(huán)素抗性基因極有可能來自于獸用抗生素的使用以及抗性基因沿食物鏈的傳播.

2014年世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《抗生素耐藥報告》明確指出抗生素抗性是21世紀公共衛(wèi)生的嚴峻挑戰(zhàn)，針對動物生產(chǎn)應(yīng)監(jiān)督和促進畜禽業(yè)的合理用藥，并強調(diào)了食用動物攜帶的抗生素抗性及其在食物鏈上的傳播方面數(shù)據(jù)的缺乏，應(yīng)加強此方面的研究.我國和主要發(fā)達國家推行畜禽養(yǎng)殖廢水的生物處理、農(nóng)田利用等工藝模式，然而畜禽養(yǎng)殖廢水?dāng)y帶的抗性基因在此過程的轉(zhuǎn)歸，以及抗性基因是否存在沿食物鏈的傳播風(fēng)險，亟需開展相關(guān)研究.

因此，本研究通過查閱國內(nèi)外文獻，總結(jié)歸納了畜禽養(yǎng)殖廢水含有的抗生素抗性基因在生物處理、農(nóng)田利用過程的變化規(guī)律，并對今后的研究重點和方向提出建議和展望，以期為揭示抗性基因消減規(guī)律，降低畜禽養(yǎng)殖廢水抗性基因傳播風(fēng)險提供借鑒.

2 畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素抗性基因分布

抗性基因根據(jù)其抗性機制不同分為3類，分別為降低細胞內(nèi)抗生素濃度(包括降低細胞通透性或外排)、靶向改變(包括靶向保護或靶向突變)以及抗生素失活.畜禽養(yǎng)殖業(yè)抗生素的大量使用引起養(yǎng)殖環(huán)境抗性基因豐度的提高，抗性基因與抗生素之間存在相關(guān)關(guān)系.檢測了我國3個省36份豬場環(huán)境樣品(包括糞便、堆肥、土壤)中的149種抗性基因，結(jié)果表明檢出的抗性基因?qū)?yīng)的抗生素分別為大環(huán)內(nèi)脂*鏈陽殺菌素B(macrolidelincosamidestreptogramin B，MLSB)、β內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、喹諾酮*胺酰醇類、*等，按抗性機制分類抗生素失活檢出率zui高，其后依次為外排和細胞保護機制;而抗性基因豐度與轉(zhuǎn)座酶基因豐度、銅、*含量具有正相關(guān)關(guān)系.較高的抗性基因豐度可能由于在抗生素的選擇壓力下抗性基因宿主細菌的增殖，以及某些抗性基因通過移動基因元件( genetic elements)發(fā)生基因水平轉(zhuǎn)移(Horizontal gene transfer).

在畜禽養(yǎng)殖廢水方面，四環(huán)素類、磺胺類、大環(huán)內(nèi)脂類抗生素的抗性基因研究較多，按抗性機制分類，畜禽養(yǎng)殖廢水中抗性基因分布特征詳見表 1.)測試了豬場廢水中不同機制的四環(huán)素抗性基因，發(fā)現(xiàn)核糖體保護(靶向保護)抗性基因(tetQ、tetM、tetW、tetO)比外排泵機制抗性基因(tetA、tetB、tetC、tetL)、酶修飾(抗生素失活機制)抗性基因(tetX)豐度高，其在豬場廢水中豐度分別為9.25×10-2、5.53×10-2、1.69×10-2和1.32×10-2 copies/16S rRNA.而和)研究也表明tetQ、tetM、tetW、tetO在豬場廢水中具有較高的豐度.)研究了豬糞水厭氧發(fā)酵土壤生態(tài)系統(tǒng)中3種核糖體保護機制的四環(huán)素類抗性基因豐度tetQ>tetO>tetW，其中tetQ平均豐度zui高1.84×10-1 copies/16S rRNA.)調(diào)查了上海地區(qū)豬場和牛場廢水中磺胺類和四環(huán)素類抗性基因，含量zui高的分別為sulA(108~1010 copies · mL-1)和tetW(106~107 copies · mL-1)，而sulIII含量與磺胺類抗生素濃度的相關(guān)性較好，這可能與磺胺類抗生素易生物降解性有關(guān);tetM含量與四環(huán)素類抗生素濃度相關(guān)性較弱.)也指出TC與tet無顯著相關(guān)性.除四環(huán)素類與磺胺類抗生素之外，泰樂菌素是應(yīng)用zui廣泛的獸用抗生素之一，可能引起大環(huán)內(nèi)脂類抗性基因以及MLSB的多重抗性基因豐度的提高.)對3家豬場大環(huán)內(nèi)脂抗性基因erm進行了定量檢測，廢水中ermB、ermF含量較高(在108~1010 copies · mL-1之間)，而ermX在104~106 copies · mL-1范圍.通過寡聚糖雜交探針測試方法，發(fā)現(xiàn)豬糞水和氧化塘廢水中50%的rRNA攜帶MLSB多重抗性基因.

 一體化養(yǎng)牛場污水處理方案

污水簡介

養(yǎng)殖場污水主要包括尿、部分糞便和沖洗水，屬高濃度有機污水，而且懸浮物和氨氮含量大。這種未經(jīng)處理的污水進入自然水體后，使水中固體懸浮物、有機物和微生物含量升高，改變水體的物理、化學(xué)和生物群落組成，使水質(zhì)變壞。污水中還含有大量的病原微生物將通過水體進行擴散傳播，危害人畜健康。為了做到經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的三者有機結(jié)合，必須對其污水進行有效的治理。

污水特點

養(yǎng)殖污水具有典型的“三高特征”即有機物濃度高COD高達3000-12000mg/l，氨氮高達800-2200mg/l，懸浮物多SS超標(biāo)數(shù)十倍，色度深，并含有大量的細菌，氨氮、有機磷含量高?？缮院?，沖擊負荷大。

處理方法

養(yǎng)殖場廢水處理方法可簡單地歸納為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法，應(yīng)用廣泛的是生物處理法，即主要通過微生物的生命過程把污水中的有機物轉(zhuǎn)化為新的微生物以及簡單形式的無機物，從而達到去除有機物的目的。廢水自流進入格柵池，其作用是去除污中固體懸浮物，然后廢水流至調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)有效地進行水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)，經(jīng)提升泵送入缺氧池，在缺氧池，污水經(jīng)厭氧消化，去除部分污染物質(zhì)，部分難降解的有機物質(zhì)在此轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì)有利于好氧消化處理。流入好氧池后，填料上吸附的大量活性生物膜，在氧氣充足的條件下，生物膜內(nèi)的菌體大量吞食污水中的有機污染物，進行新陳代謝，去除水中的有機污染物，水中的懸浮物沉淀到污泥斗中，污泥在斗中經(jīng)過一段時間的濃縮后，定期回流到調(diào)節(jié)池，剩余污泥排入干化池進行干化和回收處理，出水經(jīng)兼性塘進行后續(xù)處理后達標(biāo)排放。

主要設(shè)計參數(shù)

      初沉池：MY系列初沉池為平式沉淀池，表面負荷為1.5m3/m2.hr。

調(diào)節(jié)池：MY系列調(diào)節(jié)時間為6 小時。

*生物池：MY系列*生物池為推流式生物接觸氧化池，污水在池內(nèi)的停留時間為 2.7小時，填料為彈性立體填料，填料比表面積為200m3/m2。

O級生物池：MY系列級生物池為推動式生物接觸氧化他，污水在池內(nèi)的停留學(xué)時間為3.0小時，填料為彈性立體填料，填料比表面積為200m3/m2。

二沉池：MY系列二沉池為旋流式沉淀池，表面負荷為1.0m3/m2.hr沉淀時間為2.1小時。

消毒池：MY系列消毒池為旋流反映池，污水在池內(nèi)總停留時間為30分鐘左右。

污泥池：MY系列污泥池與初沉池泥斗容積之和能儲存90天污泥，然后可用吸糞車從污泥池的入孔伸入污泥池底部進行抽吸后外運即可

養(yǎng)牛場污水處理方案  

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