畜禽養殖場廢水處理設備直銷
污水處理常用產品有:石英砂濾料、無煙煤濾料、聚合氯化鋁、活性炭、蜂窩斜管填料、纖維球濾料、石榴石沙等
中國是一個水資源短缺、水災害頻繁的國家,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。
1 引言
養殖業是我國農業的支柱產業,在維持畜產品穩定供給、提高人民生活水平方面發揮著重要作用.隨著畜禽養殖業的集約化、規模化發展,為提高動物生產性能、防治疾病,養殖過程添加了一定量的重金屬與抗生素.據統計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境中,據Zhou等估算我國每年生豬和奶牛養殖場抗生素排放量分別為3080和164 t.而養殖業每年重金屬排放銅、鋅分別為2397.23 t、4756.94 t.畜禽養殖糞污表現出重金屬與抗生素復合污染特征和研究發現畜禽養殖過程抗生素和重金屬使用與養殖場及其周邊環境抗性基因豐度的提高呈正相關關系.畜禽養殖糞便、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,發現四環素抗性基因的豐度zui高,而人類腸道四環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年世界衛生組織發布的《抗生素耐藥報告》明確指出抗生素抗性是21世紀公共衛生的嚴峻挑戰,針對動物生產應監督和促進畜禽業的合理用藥,并強調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據的缺乏,應加強此方面的研究.我國和主要發達國家推行畜禽養殖廢水的生物處理、農田利用等工藝模式,然而畜禽養殖廢水攜帶的抗性基因在此過程的轉歸,以及抗性基因是否存在沿食物鏈的傳播風險,亟需開展相關研究.
因此,本研究通過查閱國內外文獻,總結歸納了畜禽養殖廢水含有的抗生素抗性基因在生物處理、農田利用過程的變化規律,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律,降低畜禽養殖廢水抗性基因傳播風險提供借鑒.
好氧生化處理單元去除CODcr、BOD5等有機污染物,好氧生化處理可選擇接觸氧化、活性污泥和高效好氧處理工藝,如膜生物反應器、曝氣生物濾池等工藝。采用具有過濾功能的高效好氧處理工藝,可以降低懸浮物濃度,有利于后續消毒。
2 畜禽養殖廢水中抗生素抗性基因分布
抗性基因根據其抗性機制不同分為3類,分別為降低細胞內抗生素濃度(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.畜禽養殖業抗生素的大量使用引起養殖環境抗性基因豐度的提高,抗性基因與抗生素之間存在相關關系.檢測了我國3個省36份豬場環境樣品(包括糞便、堆肥、土壤)中的149種抗性基因,結果表明檢出的抗性基因對應的抗生素分別為大環內脂*鏈陽殺菌素B(macrolidelincosamidestreptogramin B,MLSB)、β內酰胺類、四環素類、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座酶基因豐度、銅、*含量具有正相關關系.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)發生基因水平轉移(Horizontal gene transfer).

在養殖廢水方面,四環素類、磺胺類、大環內脂類抗生素的抗性基因研究較多,按抗性機制分類,畜禽養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素抗性基因,發現核糖體保護(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酵土壤生態系統中3種核糖體保護機制的四環素類抗性基因豐度tetQ>tetO>tetW,其中tetQ平均豐度zui高1.84×10-1 copies/16S rRNA.)調查了上海地區豬場和牛場廢水中磺胺類和四環素類抗性基因,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性較好,這可能與磺胺類抗生素易生物降解性有關;tetM含量與四環素類抗生素濃度相關性較弱.)也指出TC與tet無顯著相關性.除四環素類與磺胺類抗生素之外,泰樂菌素是應用zui廣泛的獸用抗生素之一,可能引起大環內脂類抗性基因以及MLSB的多重抗性基因豐度的提高.)對3家豬場大環內脂抗性基因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,發現豬糞水和氧化塘廢水中50%的rRNA攜帶MLSB多重抗性基因.
二級處理工藝流程為“調節池→生物氧化→接觸消毒”。
表1 基于抗性機制分類畜禽養殖廢水中抗性基因賦存特征
針對抗性基因與基因轉移元件的相關性,sulI與intI1具有極顯著的相關性(p<0.001;r=0.803),這可能由于sulI經常與一類整合子結合在一起指出tetM可能由轉座子Tn916Tn1545和結合質粒介導.
3 畜禽養殖廢水中重金屬對抗生素抗性基因的影響
畜禽養殖過程在飼料中添加銅、鋅等重金屬引起豬糞水中抗銅、抗鋅細菌的增加,畜禽養殖廢水存在抗生素與重金屬復合污染特征.在重金屬的選擇壓力下,畜禽養殖糞水中重金屬抗性基因豐度較高.對豬飼料、腸道和糞便中抗銅細菌進行了分析鑒定,發現豬糞中抗銅大腸桿菌與飼料中硫酸銅添加量正相關,分離得到的239株抗銅細菌中攜帶抗銅基因pcoA、pcoC、pcoD,攜帶抗銅基因的細菌也同時攜帶*和四環素的抗性基因(strA、strB、tetB).而研究了豬糞中抗鋅細菌的分布規律,結果表明豬糞中普遍存在抗鋅細菌,抗鋅大腸桿菌的檢出率與飼料中氧化鋅的添加成正相關關系;抗鋅菌株主要攜帶抗鋅基因zntA.
畜禽養殖環境重金屬的污染不僅引起重金屬耐受菌及抗銅、抗鋅基因豐度的提高,可能存在重金屬與抗生素的協同選擇作用(coselection),重金屬的選擇壓力可能使抗生素抗性基因豐度維持在較高水平.歐盟國家已禁止抗生素飼料添加劑的使用,但減少抗生素使用并不會阻止抗性基因的傳播,養殖場重金屬使用可能會通過協同選擇增加抗生素抗性基因的傳播.研究發現磺胺類sulA與重金屬Hg、Cu、Zn具有顯著相關關系.研究發現豬場廢水中高濃度的Cu和Zn顯著提高了耐β內酰胺大腸桿菌的豐度.
中國有82%的人飲用淺井和江河水,其中水質污染嚴重細菌超過衛生標準的占75%,受到有機物污染的飲用水人口約1.6億。*以來,人們一直認為自來水是安全衛生的。但是,因為水污染,如今的自來水已不能算是衛生的了。
整個過程為通過粗格柵的原污水經過污水提升泵提升后,經過格柵或者篩率器,之后進入沉砂池,經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備,有活性污泥法和生物膜法,(其中活性污泥法的反應器有曝氣池,氧化溝等,生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床),生物處理設備的出水進入二次沉淀池,二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理,一級處理結束到此為二級處理,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備,一部分進入污泥濃縮池,之后進入污泥消化池,經過脫水和干燥設備后,污泥被zui后利用。