畜禽養(yǎng)殖廢水處理設(shè)施

環(huán)保部認為，農(nóng)村環(huán)境問題日益顯現(xiàn)，突出表現(xiàn)為工礦污染壓力加大，生活污染局部加劇，畜禽養(yǎng)殖污染嚴重等。

新型催化活性微電解填料由科研院校共同研發(fā)，由具有高電位差的金屬合金融合催化劑并采用高溫微孔活化技術(shù)生產(chǎn)而成，具有鐵炭一體化、熔合催化劑、微孔架構(gòu)式合金結(jié)構(gòu)、比表面積大、比重輕、活性強、電流密度大、作用水效率高等特點。作用于廢水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，處理效果穩(wěn)定，可避免運行過程中的填料鈍化、板結(jié)等現(xiàn)象。本填料是微電解反應(yīng)持續(xù)作用的重要保證。

許：

畜禽養(yǎng)殖廢水處理與利用過程抗性基因已開展了一定的研究，但現(xiàn)有研究較多采用現(xiàn)場調(diào)研方式，對抗性基因的轉(zhuǎn)歸機制和去除研究不足，缺乏畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理與農(nóng)田利用全過程中抗性基因的系統(tǒng)性研究，難以提出抗性基因減控的有效策略.因此，本文提出如下研究展望：

　　1)已有研究大多針對畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理和農(nóng)田利用過程中四環(huán)素類與磺胺類抗性基因的分布規(guī)律，但有關(guān)β內(nèi)酰胺類、喹諾酮類抗性基因及其耐藥菌的研究較為缺乏，而后者抗生素多用于人類疾病治療，建議今后加強這方面的研究.

　　2)畜禽養(yǎng)殖廢水抗性基因的消減機制尚不明確.現(xiàn)有畜禽養(yǎng)殖廢水中抗性基因消減規(guī)律的研究不多，對抗性基因消減規(guī)律的解析不足.已有研究主要考察生物處理對抗性基因豐度消減的影響，較少關(guān)注功能菌群、工藝操作參數(shù)、環(huán)境參數(shù)與耐藥菌群結(jié)構(gòu)(抗性基因宿主細菌)的相互關(guān)系.

　　3)不同畜禽養(yǎng)殖廢水和土壤類型、抗性基因類型對養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用抗性基因的傳播規(guī)律不可一概而論，缺乏系統(tǒng)性的機制研究.需要從畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理和農(nóng)田利用全過程對耐藥菌、抗性基因轉(zhuǎn)歸和控制措施進行系統(tǒng)研究和綜合評價.

畜禽養(yǎng)殖廢水中富含有機質(zhì)、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，通常經(jīng)過厭氧發(fā)酵、氧化塘等工藝處理后，作為肥水還田利用，這既節(jié)約了處理成本，也促進了養(yǎng)分循環(huán)利用，目前我國、美國、歐洲等國家都推行畜禽養(yǎng)殖廢水的農(nóng)田利用.然而，畜禽養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用可能產(chǎn)生抗性基因從養(yǎng)殖場向農(nóng)田土壤的傳播風(fēng)險.

　　土壤是重要的抗性基因儲存庫，其中主要的抗性基因來源包括土壤中固有的抗性微生物所攜帶的抗性基因，以及外源進入土壤中抗性微生物所攜帶的抗性基因，但有關(guān)土壤中抗性基因的研究較為缺乏.)指出豬糞施用于農(nóng)田存在抗性基因的水平轉(zhuǎn)移風(fēng)險，由于糞源微生物與土壤微生物不同，糞源微生物進入土壤后在幾個月中大量消失，但抗性基因可通過水平轉(zhuǎn)移進入土壤本土微生物中，進而引起土壤微生物抗性基因豐度的增加.而研究發(fā)現(xiàn)牛糞農(nóng)田利用引起土壤中抗性基因blaCEP豐度的提高是由于攜帶抗性基因的假單胞菌(Pseudomonas sp.)和紫色桿菌(Janthinobacterium sp.)的增殖，而這兩種細菌來自于土壤，而非糞便引入.糞便農(nóng)田利用可引起抗性基因豐度提高，但其微生物學(xué)機制仍不明確.

中國是一個水資源短缺、水災(zāi)害頻繁的國家，水資源總量居*六位，人均占有量只有2500立方米，約為世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已被*列為13個貧水國家之一。

整個過程為通過粗格柵的原污水經(jīng)過污水提升泵提升后，經(jīng)過格柵或者篩率器，之后進入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理（即物理處理），初沉池的出水進入生物處理設(shè)備，有活性污泥法和生物膜法，（其中活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床），生物處理設(shè)備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結(jié)束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設(shè)備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設(shè)備后，污泥被zui后利用。

厭氧消化工藝以外，氧化塘、人工濕地也是畜禽養(yǎng)殖場廣泛使用的廢水處理工藝.Joy等.調(diào)查了氧化塘儲存豬場廢水40 d抗性基因的變化，ermB和ermF的豐度分別降低了50%~60%和80%~90%，而tetX和tetQ豐度的消減符合一級反應(yīng)動力學(xué)模型.將氧化塘處理豬場廢水后抗性基因的去除趨勢歸為兩類，一類是相對豐度大幅降低甚至低于檢測限，包括tetB、tetL;另一類為經(jīng)處理后豐度不變甚至有所提高，包括tetG、tetM、tetO和tetX，可能因為這類基因常位于轉(zhuǎn)移原件上，在廢水中發(fā)生了基因的水平轉(zhuǎn)移.鄭加玉等采用水平流人工濕地處理豬場廢水，結(jié)果表明tetW、tetM和tetO的濃度平均去除率分別為95.73%、92.21%和95.05%;可能由于土壤對抗性基因的吸附作用，濕地土壤中抗性基因的豐度有明顯升高現(xiàn)象.Liu等模擬垂直流人工濕地中添加沸石研究抗性基因的消減規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在HRT為30 h時豬場廢水抗性基因去除效果較好.

膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor，MBR)工藝

　　膜分離技術(shù)近年已在畜禽養(yǎng)殖廢水處理領(lǐng)域得到了一定的研究與應(yīng)用，并日益得到重視.例如，Padmasiri等采用厭氧MBR處理豬場廢水，有機負荷為1.0 kg · m-3 · d-1高于其他厭氧消化工藝采用好氧MBR處理豬場厭氧消化液TN負荷0.11 kg · m-3 · d-1較高.然而針對MBR處理畜禽養(yǎng)殖廢水抗性基因去除規(guī)律的研究較少.Du等調(diào)研了污水處理廠采用A2OMBR工藝處理生活和工業(yè)混合廢水對四環(huán)素類和磺胺類抗性基因的去除效果，結(jié)果表明MBR工藝對tetG、tetW、tetX、sul1和intI1分別去除了2.20、2.90、1.71、2.15和2.07 log copies · mL-1，膜出水抗性基因豐度仍然較高(2.85~4.97 log copies · mL-1)，然而作者并未給出膜孔徑等膜分離工藝參數(shù).

　　同常規(guī)生物處理工藝相比，MBR的生物量高，可能存在較大的抗性基因水平轉(zhuǎn)移風(fēng)險.Yang等以RP4質(zhì)粒作為水平轉(zhuǎn)移研究對象，研究了MBR中抗性基因的水平轉(zhuǎn)移效率，結(jié)果表明RP4在MBR中維持較高豐度104 copies/mg · biosolid，具有較高的水平轉(zhuǎn)移效率(2.76×10-5/recipient)，而RP4在常規(guī)活性污泥法的水平轉(zhuǎn)移效率約4×10-6 /recipient;盡管存在較高的水平轉(zhuǎn)移效率，但由于微濾膜(PVDF，0.22 μm)的截留作用，出水檢測不到攜帶抗性基因的RP4.由于膜的截留，一方面可消減膜出水的抗性基因濃度，另一方面導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，可能使抗性基因在反應(yīng)器內(nèi)積累，提高了污泥中抗性基因的水平傳播.污泥是重要的抗性基因蓄積庫，經(jīng)過堆肥或厭氧消化處理后作為肥料土地利用，污泥的土地利用存在抗性基因的污染隱患.

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全國七大水系中一半以上的河段水質(zhì)受到污染，全國 1/3 的水體不適于魚類生存，1/4 的水體不適于灌溉，90% 的城市水域污染嚴重，50% 的城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標準，40% 的水源已不能飲用。

在地球上，人類可直接或間接利用的水，是自然資源的一個重要組成部分。天然水資源包括河川徑流、地下水、積雪和冰川、湖泊水、沼澤水、海水。按水質(zhì)劃分為淡水和咸水。