一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法技术

本发明专利技术公开一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法，该方法主要通过格栅过滤-沉淀分离-Fenton氧化-UV/H2O2氧化-消毒-排放，对污水中的抗生素抗性基因进行去除。在Fenton氧化法中，考察了Fe2+/H2O2摩尔比、H2O2浓度、初始pH值、反应时间等因素的影响，在UV/H2O2法中，考察了光照时间、H2O2投加量、pH值等因素的影响，找到了这两种高级氧化法的最优操作参数条件，能够对污水中的抗生素抗性基因进行有效地去除，为解决污水中抗生素抗性基因的传播提供了一种新的科学高效的技术。

【技术实现步骤摘要】
一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法
本专利技术涉及污水净化处理领域，特别是涉及一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法。
技术介绍
抗生素的过度使用导致环境中抗性细菌(Antibioticresistancebacteria，ARB)和抗性基因(Antibioticresistancegenes，ARGs)大量增加，对水环境、土壤环境中的生态系统造成不利影响，尤其是ARGs的传播，更是起到一个“放大的作用”，使得环境中一些本土微生物获得抗性。大部分抗生素为水溶性，90％的抗生素可随动物尿液排出体外，因此，抗生素及ARGs对水环境的污染威胁首当其冲，ARGs污染日益受到人们的关注。ARGs在水环境中主要存在于(1)医院、畜牧业生产、水产区等排放的废水中，(2)未经处理的污水，(3)城市污水处理厂污水、污泥或生物膜中，(4)自然水体中，(5)底泥(如水产区底泥和海洋沉积物)中。污水的深度处理工艺作为保障污水安全排放的重要环节，研究不同的深度处理工艺对ARGs去除的影响具有重要意义。在上述的深度处理工艺中，消毒技术(氯化、UV、臭氧)有损伤细胞内DNA的能力，具有破坏ARGs的潜力，但所需剂量高于常规污水处理厂使用剂量，易产生有害的消毒副产物及其他的有毒中间产物等。混凝、膜分离技术等作为有效的物理分离手段，具有较好的去除、拦截微生物的效果，继而可能可以物理拦截去除ARGs。现有关于消毒技术(氯化及UV)对ARGs影响的报道，集中于对污水处理厂的监测或对实验室配制水样的处理，而具体消毒工艺操作参数对实际污水中ARGs的影响尚无系统的研究。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法。高级氧化方法(AOPs)通过催化分解一些氧化剂等，产生氧化性极强的羟基自由基(·OH)从而使水中多种污染物分解或矿化，·OH具有破坏DNA等作用，因而存在具有灭活ARGs的可能性。该方法对于sul1、tetX、intI1均有更优的去除效果，处理效果优良，能有效去除污水中的ARGs，使污水处理达到要求。为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案来完成的，一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法，包括以下步骤：1)使污水通过重力自流至格栅，通过格栅去除水中的大块漂浮物，格栅的出水进入沉淀池进行沉淀分离；2)将步骤1)中的污水进行沉淀分离，在分离后的上层液污水中加入mol比为2～3∶1的H2SO4和NaOH混合液调节该上层液污水pH值为3～5，然后置于六联搅拌器中搅拌，并加入适量的FeSO4·7H2O固体作为Fe2+，后加入重量比为30％的H2O2溶液，使得H2O2在上层液污水中的浓度为0.005～0.01mol，并控制Fe2+/H2O2的摩尔比为1/30～1/2，启动反应2～3h，加入适量的NaOH调节溶液pH值为7～8，停止搅拌并静置沉淀；3)将步骤2)中的污水进行沉淀分离，将分离后的上层液污水通过提升泵进入CAST反应池，在CAST反应池内通过反应去除水中部分COD、BOD和SS；4)CAST反应池的出水进入污水调节池，通过电动搅拌棒搅拌而保持均匀；该污水调节池由有机玻璃制成，中间竖直放置石英套管，石英管内放置紫外灯；调节该出水的pH值为2.5～3.5，在水中加入重量比为30％的H2O2溶液，使得H2O2在出水中的浓度为0.005～0.01mol，然后进行UV光照5～30min，最后加入过量的重量比为1.5％的Na2S2O3以终止反应；5)将步骤4)的出水进行处理结果分析，然后送入接触消毒池与ClO2反应消毒，最后该接触消毒池的出水排至城市污水管网。优选的，步骤2)中加入的H2SO4和NaOH混合液的mol比为2∶1，加入后调节该上层液污水pH值为3，H2O2在上层液污水中的浓度为0.01mol，并控制Fe2+/H2O2的摩尔比为1/10，启动反应2h。在上述任一方案中优选的是，所述步骤3)中CAST反应池内的处理过程为：进水-曝气-沉淀-撇水，所述进水-曝气-沉淀-撇水组成一个循环，并循环开始时，进行充水，CAST反应池中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和混合后，停止曝气，以使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀，在完成沉淀阶段后，由一个移动式撇水堰排出已处理的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位，完成后进入下一循环过程，重复以上循环。在上述任一方案中优选的是，所述步骤4)中石英管外壁254nm处的紫外光强为9.85mW/cm2；调节该出水的pH值为3.5，H2O2在出水中的浓度为0.01mol，然后进行UV光照30min。在上述任一方案中优选的是，在步骤4)和5)之间还可加入反渗透处理步骤，即，将步骤4)得到液体送入反渗透过滤器进行反渗透过滤，在反渗透时加入反渗透阻垢剂；然后进行步骤5)的处理。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术具有设备简单、操作简便、费用便宜等优点，且无污染、稳定性高。2.本专利技术的方法可有效去除污水中的ARGs，使污水排放达到要求，避免了对环境的污染，处理效果更为经济。3.弥补了目前污净化工艺的不足，改进现有技术对有害基因效果差、运行不稳定缺点，填补了国内外有关水源中抗生素抗性基因去除技术的空白。附图简要说明图1是对利用本专利技术方法进行水处理结果的分析实验流程图；图中为Fe2+/H2O2摩尔比对Fenton去除ARGs的影响(A)二级出水(B)格栅出水(反应时间t＝2h；初始pH＝3)；图3为H2O2投加量对Fenton去除二级出水中ARGs的影响(1)反应结束pH调节后(2)反应结束pH调节前(Fe2+/H2O2摩尔比＝1/10；反应时间t＝2h；初始pH＝3)图2是H2O2浓度对目标基因去除的影响的曲线图；图中为H2O2投加量对Fenton去除格栅出水中ARGs的影响(1)反应结束pH调节后(2)反应结束pH调节前(Fe2+/H2O2摩尔比＝1/10；反应时间t＝2h；初始pH＝3)图3是H2O2浓度对目标基因去除的影响的曲线图；图中为初始pH对Fenton去除ARGs的影响(A)二级出水(B)格栅出水(Fe2+/H2O2摩尔比＝1/10，反应时间t＝2h，H2O2浓度为0.01M)。图4是初始pH值对目标基因去除的影响情况的曲线图；图中为UV/H2O2法中UV光照时间对去除ARGs的影响(1)UV/H2O2(pH＝3.5，H2O2投加量0.01M)(2)单独UV光照。图5是反应时间对目标基因去除的影响情况的曲线图；图6是UV光照时间对目标基因的去除影响的曲线图；图7(a)-7(b)是H2O2投加量对ARGs去除的影响的柱状图；图8是H2O2投加量对ARGs去除的影响的曲线图；图9是pH值对目标基因的去除影响的柱状图。图中为UV/H2O2法中pH值对去除ARGs的影响曲线图(UV光照时间30min，H2O2投加量0.01M)。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步说明。实施例本实施例是以南京郊区某医院排放污水为净化对象进行处理的，该去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法，包括以下步骤：1)使污水通过重力自流至格栅，通过格栅去除水中的大块漂浮物，格栅的出水进入沉淀池进行沉淀分离；2)将步骤1)中的污水进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法，其特征在于通过以下具体步骤实现：(1)使污水通过重力自流至格栅，通过格栅去除水中的大块漂浮物，格栅的出水进入沉淀池进行沉淀分离；(2)将步骤(1)中的污水进行沉淀分离，在分离后的上层清液中加入摩尔比为2～3∶1的H2SO4和NaOH混合液调节该上层清液pH值为3～5，然后置于六联搅拌器中搅拌，并加入适量的FeSO4·7H2O固体作为Fe2+，后加入重量比为30％的H2O2溶液，使得H2O2在上层清液中的浓度为0.005～0.01mol，并控制Fe2+/H2O2的摩尔比为1/30～1/2，启动反应2～3h，加入适量的NaOH调节溶液pH值为7～8，停止搅拌并静置沉淀；(3)将步骤(2)中的污水进行沉淀分离，将分离后的上层清液经加压泵进入CAST反应池，在CAST反应池内通过反应去除水中部分悬浮性固体(SS)、COD和BOD；(4)步骤(3)处理后的出水进入污水调节池，通过电动搅拌棒搅拌均匀。该污水调节池由有机玻璃制成，中间竖直放置石英套管，石英管内放置紫外灯；调节该出水的pH值为2.5～3.5，在水中加入重量比为30％的H2O2溶液，使得H2O2在出水中的浓度为0.005～0.01mol，然后进行UV光照5～30min，最后加入过量的重量比为1.5％的Na2S2O3以终止反应；(5)对步骤(4)的出水进行结果分析，然后送入接触消毒池与ClO2反应消毒，最后将该接触消毒池的出水排至城市污水管网。...

【技术特征摘要】
2014.11.25 CN 20141068036911.一种去除污水中抗生素抗性基因的高级氧化方法，其特征在于通过以下具体步骤实现：(1)使污水通过重力自流至格栅，通过格栅去除水中的大块漂浮物，格栅的出水进入沉淀池进行沉淀分离；(2)将步骤(1)中的污水进行沉淀分离，在分离后的上层清液中加入摩尔比为2～3∶1的H2SO4和NaOH混合液调节该上层清液pH值为3～5，然后置于六联搅拌器中搅拌，并加入适量的FeSO4·7H2O固体作为Fe2+，后加入重量比为30％的H2O2溶液，使得H2O2在上层清液中的浓度为0.005～0.01mol/L，并控制Fe2+/H2O2的摩尔比为1/30～1/2，启动反应2～3h，加入适量的NaOH调节溶液pH值为7～8，停止搅拌并静置沉淀；(3)将步骤(2)中的污水进行沉淀分离，将分离后的上层清液经加压泵进入CAST反应池，在CAST反应池内通过反应去除水中部分悬浮性固体(SS)、COD和BOD；(4)步骤(3)处理后的出水进入污水调节池，通过电动搅拌棒搅拌均匀，该污水调节池由有机玻璃制成，中间竖直放置石英套管，石英管内放置紫外灯；调节该出水的pH值为2.5～3.5，在水中加入重量比为30％的H2O2溶液，使得H2O2在出水中的浓度为0.005～0.01mol/L，然后进行UV光照5～30min，最后加入过量的重量比为1.5％的Na2S2O3以终止反应；(5)对步骤(4)的出水进行结果分析，然后送入接...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿金菊，张滢楹，任洪强，庄耀，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32