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畜禽养殖业中抗生素的大量使用已成为自然环境中抗生素污染的重要源头之一,其中磺胺类和β-内酰胺类抗生素是养猪行业最常用的两大类抗生素。本文主要研究了厌氧和好氧生物处理过程对养猪场废水中磺胺类和β-内酰胺类抗生素的去除性能,考察了水力负荷和污泥浓度等因素对抗生素去除效果的影响。此外,还以养猪场废水中最典型的两种磺胺类抗生素:磺胺间甲氧嘧啶(SMM)和磺胺甲恶唑(SMX)为研究对象,研究了活性炭吸附和UV/H2O2高级氧化两种深度处理技术去除抗生素的效果,并考察了不同工艺条件对两种深度处理过程的影响;最后,初步探讨了UV/H2O2氧化降解SMM的中间产物及降解途径。研究结果表明:(1)上海金山区某养猪场采用厌氧消化池(沼气池)+贮存塘工艺处置废水,2018年夏秋两季该养猪场沼气池进水中共检出19种磺胺类和β-内酰胺类抗生素,其总量约为99.2～339.3μg/L(其中95%以上是SMM),同期贮存塘出水中上述两大类抗生素总量约为19.1～21.1μg/L。(2)养猪场废水厌氧生物处理试验结果表明,厌氧过程虽然可以大幅度降解有机污染物(COD去除率为77%),但抗生素(尤其是SMM)去除效果很差,总的去除率低于25%;增加污泥浓度有利于常规污染物的去除,但对抗生素去除效果的影响不大;厌氧污泥对养猪废水中主要磺胺类抗生素的降解效果依次为:磺胺甲恶唑(SMX)>磺胺嘧啶(SD)>磺胺二甲嘧啶(SMZ)>磺胺间甲氧嘧啶(SMM)。(3)用序批式活性污泥法(SBR)处理厌氧单元的出水,当水力停留时间(HRT)=10 d时,磺胺类和β-内酰胺类抗生素总的去除率约为93%;当HRT从10 d缩短至3.3 d时,上述二大类抗生素的去除率均有所下降,但β-内酰胺类抗生素的去除率下降更多,不过二大类抗生素的总去除率仍在80%以上。(4)直接用SBR法处理养猪场废水,当水力停留时间(HRT)≥3.3d时,上述二大类抗生素的总去除率也基本保持在80%以上,说明好氧工艺是生物法去除抗生素的关键。好氧活性污泥降解养猪场废水中典型磺胺类抗生素的效果依次为:SD>SMX>SMZ>SMM。(5)用活性炭吸附法处理模拟抗生素废水时,抗生素的去除速度非常快,作用120 min即可达到吸附平衡。中性或偏酸性的环境有利于粉末活性炭对SMM和SMX的吸附,pH对SMX吸附效果的影响比SMM大。用20 mg/L粉末活性炭吸附SMM和SMX浓度均为500μg/L的模拟废水,吸附平衡时SMM和SMZ的去除率分别为91%和82%,相应的平衡吸附容量分别为22.7 mg/g和20.5 mg/g。用活性炭吸附法对养猪场二级生化出水进行深度处理,投加100 mg/L的粉末活性炭,可以将养猪场二级生化出水中残留抗生素的浓度从25.6μg/L降至17.6 μg/L,去除率约31.2%。(6)采用UV/H2O2高级氧化工艺处理SMM和SMX浓度均为1000μg/L的模拟抗生素废水,在pH为7.0、H2O2投加量为0.1 mmol/L的条件下反应8 min,SMM和SMX的去除率分别为98.8%和97.2%,且反应遵循拟一级动力学模型。在相同条件下,SMX的降解速率常数大于SMM。反应速率随H2O2投加量增大而增大;SMM在中性和弱碱性条件下降解更快,而SMX则在弱酸性条件下降解更快。N03-对UV/H2O2降解SMM和SMX有促进作用,而HC03-/C032-的存在不利于两者的降解。在UV/H2O2氧化降解SMM过程中苯环和嘧啶环的羟基化过程先于S-N键的断裂。(7)采用UV/H2O2高级氧化工艺处理添加了SMM和SMX(浓度各1000 μg/L)的养猪场二级生化出水,仍能取得良好的去除效果,但H2O2投加量显著高于模拟抗生素废水。养猪场二级生化出水中的常规有机污染物和浊度是影响UV/H2O2降解SMM和SMX效果的重要因素。(8)采用UV/H2O2高级氧化工艺对养猪场二级生化出水进行深度处理,投加10 mmol/LH2O2后UV光照60 min,可以将二级生化出水中残留抗生素的总量从67.1μg/L降解至15.8μG/L,去除率为76.4%。