專(zhuān)業(yè)一體化養(yǎng)牛場(chǎng)污水處理方案

1 引言

畜禽養(yǎng)殖業(yè)是我國(guó)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(dòng)物生產(chǎn)性能、防治疾病，養(yǎng)殖過(guò)程添加了一定量的重金屬與抗生素.據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年我國(guó)獸用抗生素消耗9.7萬(wàn)噸，占全國(guó)抗生素總用量的54%.而不被機(jī)體吸收、降解的抗生素排放到環(huán)境中，據(jù)Zhou等估算我國(guó)每年生豬和奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)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(guò)程抗生素和重金屬使用與養(yǎng)殖場(chǎng)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(kù).抗性基因作為一種新型污染物，可能對(duì)公共健康、食品和飲用水安全構(gòu)成威脅.胡永飛等對(duì)162個(gè)健康人腸道微生物宏基因組(Metagenome)中的耐藥基因進(jìn)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(lèi)腸道四環(huán)素抗性基因極有可能來(lái)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(bào)告》明確指出抗生素抗性是21世紀(jì)公共衛(wèi)生的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，針對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)應(yīng)監(jiān)督和促進(jìn)畜禽業(yè)的合理用藥，并強(qiáng)調(diào)了食用動(dòng)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(qiáng)此方面的研究.我國(guó)和主要發(fā)達(dá)國(guó)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(guò)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(xiǎn)，亟需開(kāi)展相關(guān)研究.

因此，本研究通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，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(guò)程的變化規(guī)律，并對(duì)今后的研究重點(diǎn)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(xiǎn)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(jī)制不同分為3類(lèi)，分別為降低細(xì)胞內(nèi)抗生素濃度(包括降低細(xì)胞通透性或外排)、靶向改變(包括靶向保護(hù)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(cè)了我國(guó)3個(gè)省36份豬場(chǎng)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(yáng)殺菌素B(macrolidelincosamidestreptogramin B，MLSB)、β內(nèi)酰胺類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、喹諾酮*胺酰醇類(lèi)、*等，按抗性機(jī)制分類(lèi)抗生素失活檢出率zui高，其后依次為外排和細(xì)胞保護(hù)機(jī)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(xì)菌的增殖，以及某些抗性基因通過(guò)移動(dòng)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(lèi)、磺胺類(lèi)、大環(huán)內(nèi)脂類(lèi)抗生素的抗性基因研究較多，按抗性機(jī)制分類(lèi)，畜禽養(yǎng)殖廢水中抗性基因分布特征詳見(jiàn)表 1.)測(cè)試了豬場(chǎng)廢水中不同機(jī)制的四環(huán)素抗性基因，發(fā)現(xiàn)核糖體保護(hù)(靶向保護(hù))抗性基因(tetQ、tetM、tetW、tetO)比外排泵機(jī)制抗性基因(tetA、tetB、tetC、tetL)、酶修飾(抗生素失活機(jī)制)抗性基因(tetX)豐度高，其在豬場(chǎng)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(chǎng)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(hù)機(jī)制的四環(huán)素類(lèi)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(chǎng)和牛場(chǎng)廢水中磺胺類(lèi)和四環(huán)素類(lèi)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(lèi)抗生素濃度的相關(guān)性較好，這可能與磺胺類(lèi)抗生素易生物降解性有關(guān);tetM含量與四環(huán)素類(lèi)抗生素濃度相關(guān)性較弱.)也指出TC與tet無(wú)顯著相關(guān)性.除四環(huán)素類(lèi)與磺胺類(lèi)抗生素之外，泰樂(lè)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(lèi)抗性基因以及MLSB的多重抗性基因豐度的提高.)對(duì)3家豬場(chǎng)大環(huán)內(nèi)脂抗性基因erm進(jìn)行了定量檢測(cè)，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(guò)寡聚糖雜交探針測(cè)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.

專(zhuān)業(yè)一體化養(yǎng)牛場(chǎng)污水處理方案

污水簡(jiǎn)介

養(yǎng)殖場(chǎng)污水主要包括尿、部分糞便和沖洗水，屬高濃度有機(jī)污水，而且懸浮物和氨氮含量大。這種未經(jīng)處理的污水進(jìn)入自然水體后，使水中固體懸浮物、有機(jī)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(guò)水體進(jìn)行擴(kuò)散傳播，危害人畜健康。為了做到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的三者有機(jī)結(jié)合，必須對(duì)其污水進(jìn)行有效的治理。

污水特點(diǎn)

養(yǎng)殖污水具有典型的“三高特征”即有機(jī)物濃度高COD高達(dá)3000-12000mg/l，氨氮高達(dá)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(xì)菌，氨氮、有機(jī)磷含量高?？缮院茫瑳_擊負(fù)荷大。

處理方法

養(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理方法可簡(jiǎn)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(guò)微生物的生命過(guò)程把污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為新的微生物以及簡(jiǎn)單形式的無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到去除有機(jī)物的目的。廢水自流進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)污染物，進(jìn)行新陳代謝，去除水中的有機(jī)污染物，水中的懸浮物沉淀到污泥斗中，污泥在斗中經(jīng)過(guò)一段時(shí)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(jìn)行干化和回收處理，出水經(jīng)兼性塘進(jìn)行后續(xù)處理后達(dá)標(biāo)排放。

 專(zhuān)業(yè)一體化養(yǎng)牛場(chǎng)污水處理方案

主要設(shè)計(jì)參數(shù)

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

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

*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(shí)間為 2.7小時(shí)，填料為彈性立體填料，填料比表面積為200m3/m2。

O級(jí)生物池：MY系列級(jí)生物池為推動(dòng)式生物接觸氧化他，污水在池內(nèi)的停留學(xué)時(shí)間為3.0小時(shí)，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(fù)荷為1.0m3/m2.hr沉淀時(shí)間為2.1小時(shí)。

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(shí)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(chǔ)存90天污泥，然后可用吸糞車(chē)從污泥池的入孔伸入污泥池底部進(jìn)行抽吸后外運(yùn)即可

養(yǎng)牛場(chǎng)污水處理方案  

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