厌氧共代谢去除养猪场废水中兽用抗生素的效能研究

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随着畜禽养殖业的集约化和规模化发展,兽用抗生素被广泛用于预防和治疗动物疾病,兽用抗生素的大量使用已成为自然环境中抗生素污染的重要来源之一。本文为了揭示厌氧共代谢对养猪场废水中抗生素去除效能的影响,选取养猪场废水中检出率高且残留量高的抗生素:磺胺间甲氧嘧啶(SMM)和土霉素(OTC)为研究对象,通过向养猪场废水中添加共代谢基质进行厌氧消化,共代谢基质(玉米秸秆、纤维素、纤维二糖和葡萄糖)按VS接种污泥:VS共代谢基质=1:0.2,1:0.5,1:1,1:2(以有机质含量计)的比例添加,以未添加共代谢基质为对照组(CK)。探讨不同类型共代谢基质在不同添加量下对厌氧反应体系稳定性、产气性能、废水中抗生素(SMM和OTC)的去除及降解抗生素微生物种群演替的影响,以期初步了解厌氧共代谢降解兽用抗生素的去除机制。研究表明:(1)共代谢基质的添加不会对厌氧消化体系产生抑制影响,同时还能通过加快厌氧消化体系中底物的水解速率和产甲烷速率,进而提高甲烷(CH4)组分、沼气和甲烷的累积产量,且累积沼气和甲烷产量随共代谢基质添加量的增加而增加。其中VS接种污泥:VS玉米秸秆=1:2实验组累积沼气和甲烷产量最高,分别为963.43m L/g VS和575.56 m L/g VS。(2)通过一级动力学方程分析发现共代谢基质的添加不仅缩短了SMM和OTC的降解周期,还提高了降解SMM和OTC的能力,其中VS接种污泥:VS玉米秸秆=1:2实验组对废水中SMM和OTC去除能力最强,分别达到71.04%(SMM)和99.37%(OTC),在添加共代谢基质的实验组中均发生了共代谢现象。根据抗生素的吸附降解平衡发现废水中SMM和OTC的去除机制以生物降解为主。(3)各实验组消化体系中对难降解污染物具有降解功能微生物的相对丰度随共代谢基质的添加而增加,如:Bacteroidetes、Bacilli、Synergistestes、Pseudomonas、Bacteroidia、Aestuariicella、Actinobacteria和norank_f_Bacteroidetes_vadin HA17,这些功能微生物的存在可能促进养猪场废水中抗生素(SMM和OTC)的去除。
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