本文關(guān)鍵詞：規(guī)�；i場廢水處理工藝中抗生素和重金屬殘留及其生態(tài)風(fēng)險，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：生豬養(yǎng)殖是我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)中一個重要組成部分,在生豬養(yǎng)殖過程中,豬場排放出的大量廢水具有高COD、高氨氮、高磷酸鹽等特點,是我國地表水體污染的主要來源之一。目前生豬飼養(yǎng)過程中,普遍使用獸用抗生素和重金屬以達到預(yù)防和治療豬的疾病、促進生長的目的。由于獸用抗生素和重金屬有相當(dāng)一部分不能被豬吸收,30%～90%的抗生素以原藥或代謝產(chǎn)物的形式通過糞便和尿液排出體外,大部分重金屬通過糞便排出體外。每年我國通過豬場排放的獸用抗生素和重金屬是環(huán)境中痕量污染物的重要來源之一。然而,現(xiàn)有豬場廢水處理工藝主要針對COD、氨氮、總氮、磷酸鹽、總磷等常規(guī)指標的去除,鮮有關(guān)注廢水中抗生素和重金屬的去除,導(dǎo)致抗生素和重金屬隨廢水排放進入環(huán)境。由于畜禽養(yǎng)殖污染嚴重,促使政府倒逼養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)業(yè)升級,但是仍然只關(guān)注碳氮磷等常規(guī)污染物,而并沒有考慮抗生素和重金屬污染。本研究選擇我國典型的規(guī)�；i場進行廢水處理工藝和抗生素、重金屬殘留調(diào)研,考察不同廢水處理過程中各個單元工藝中抗生素和重金屬的殘留情況,對比圈舍升級改造前后廢水中抗生素和重金屬的殘留情況；在此基礎(chǔ)上,評價養(yǎng)豬廢水資源化利用時抗生素、重金屬產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險。本文分析了豬場廢水經(jīng)過典型的4種不同的廢水處理工藝,包括工藝A、工藝B、工藝C、工藝D,分別為厭氧發(fā)酵工藝、厭氧發(fā)酵+生態(tài)處理工藝、生物+生態(tài)處理工藝、生物處理工藝,處理后廢水中抗生素和重金屬的殘留情況。結(jié)果表明,四環(huán)素類(Tetracyclines, TCs)、磺胺類(Sulfonamides, SAs)、氟喹諾酮類(fluoroquinolones, FQs)在廢水中全部檢出,是普遍存在于豬場廢水的三類抗生素。廢水中主要抗生素是TCs, SAs中的磺胺嘧啶(Sulfadiazine, SD)及FQs中的環(huán)丙沙星(Ciprofloxacin, CIP)。 TCs中的金霉素(Chlorotetracycline, CTC)和強力霉素(Doxycycline, DXC)的最高濃度分別為288.96μg/L和290.28μg/L；SD最高濃度達到81.56 μg/L; FQs中的CIP和ENX的最高濃度分別達到190.07μg/L和476.41μg/L。沖欄水中TCs、SAs、FQs的濃度范圍分別為10.08‖290.18μg/L、0.00～81.56 μg/L、0.00～476.41 μg/L。工藝A、工藝B、工藝C和工藝D對三類抗生素的總?cè)コ史秶鸀?.38%～99.45%、46.84%～97.68%、49.63%-100%和48.59%-99.63%；在廢水處理系統(tǒng)中,生態(tài)處理單元對抗生素有較高的去除率。TCs和FQs傾向于吸附在SS上,所以較多分布于SS上；SAs不易吸附在SS上而更傾向于隨水遷移且不易被生物降解,較多分布于水相中。沖欄水中, Al、Fe、Zn、Mn和Cu總濃度高,最高濃度分別達到18415.07 μg/L、13612.47 μg/L、 12871.36 μg/L、4705.94 μg/L和2463.72μg/L。在沖欄水中,Cu和Zn濃度范圍分別為33.29～2463.72 μg/L、133.77～12871.36μg/L。在豬的飼養(yǎng)過程中添加富含Cu和Zn的飼料添加劑是Cu和Zn在廢水中濃度高的原因。Cu和Zn主要通過豬糞被排出, Cu和Zn易與SS結(jié)合且在SS中分布高。工藝A、工藝B、工藝C、工藝D對Cu、Zn的總?cè)コ史謩e大于15%、98%、96%、69%。處理系統(tǒng)中的生態(tài)單元對重金屬去除率普遍較高；生物處理對去除重金屬都效果不佳。浙江省是我國生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)升級的典型省份,養(yǎng)殖企業(yè)通過圈舍升級改造、雨污分流、糞污分類分級處理,實現(xiàn)了廢水減量,提升了豬場廢水處理工藝水平。本研究選取浙江省典型的2個生豬養(yǎng)殖場,通過對比研究分析了生豬養(yǎng)殖場升級前后豬場廢水處理工藝中抗生素重金屬殘留特征。豬場E圈舍未經(jīng)升級改造,豬場F圈舍經(jīng)過升級改造,兩豬場原水中的顯著殘留的抗生素都是TCs, 但豬場F原水中抗生素濃度更高,CTC和DXC濃度分別高達3989.71μg/L和1133.17μg/L,分別為豬場E沖欄水中CTC和DXC濃度的20倍和128倍；豬場G圈舍升級改造之余,引進歐洲先進的養(yǎng)殖設(shè)備和技術(shù),沖欄水中,磺胺類的SMT是沖欄水中主要殘留的抗生素,濃度高達776.71μg/L。沖欄水中TCs、SAs、FQs的濃度范圍分別為3.66～3989.71 μg/L、0.00～776.71 μg/L、0.00～22.58μg/L,且三類抗生素的檢出率在80%以上。豬場G的養(yǎng)殖方式以及設(shè)備條件優(yōu)越,用藥與豬場E、F不同,廢水中主要的抗生素與另兩個豬場不同；豬場圈舍升級改造后,豬場F的用水量小,導(dǎo)致原水水中抗生素濃度高。工藝E、工藝F、工藝G對抗生素的總?cè)コ史秶謩e為87.12%-100%、74.39%-100%、79.26%～97.13%。厭氧發(fā)酵+生態(tài)處理工藝對抗生素的去除效率高于生化+生態(tài)處理工藝。TCs和FQs傾向于吸附在SS上,SAs不易吸附于SS,影響其在水相和SS上的分布。沖欄水中,Al、Fe、Zn、Mn和Cu的最高濃度分別為28373.84 μg/L、46899.40 μg/L 96843.59 μg/L、9310.04 μg/L、16276.46 μg/L,Cu和Zn濃度范圍分別為1633.59～16276.46 μg/L、5655.47～96843.59μg/L。工藝E和工藝F對重金屬總?cè)コ识几哂诠に嘒；3個工藝對Cu、Zn的去除率都高于96%且大部分都達到98%～99%。生態(tài)處理單元對去除重金屬具有較高效率。在厭氧發(fā)酵或生物處理工藝后加上生態(tài)處理成為組合工藝比較常用,可以相對提高去除效率。Cu和Zn易與SS等有機物吸附,Cu和Zn更傾向于分布在SS中,SS的去除對其去除具有較大貢獻。將豬場廢水和豬糞、有機肥進行肥田并對肥田后由其帶入農(nóng)田土壤的抗生素和重金屬進行生態(tài)風(fēng)險評價。對于抗生素,使用風(fēng)險商值法(Risk Quotient method, RQ法1進行生態(tài)風(fēng)險評價；對于重金屬,使用地質(zhì)累積指數(shù)法(Index of Geoaccumulation, Igeo法)和潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法(Risk index, RI法)進行風(fēng)險評價。結(jié)果表明：若用豬場沼液、出水、豬糞及有機肥進行肥田一年,由于肥田帶入農(nóng)田的抗生素TCs和CIP的RQ值大于1,會產(chǎn)生高風(fēng)險,其余抗生素產(chǎn)生的風(fēng)險由無風(fēng)險到高風(fēng)險不一。由于肥田由廢水和豬糞、有機肥帶入農(nóng)田的重金屬Igeo值小于0,無風(fēng)險；單因子生態(tài)風(fēng)險指數(shù)小于40和生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI小于150,低風(fēng)險。由于重金屬在土壤中具有累積的特性,所以人們?nèi)孕枰P(guān)注由于糞污肥田帶來的生態(tài)風(fēng)險,在利用之前,最好進行處理,降低生態(tài)風(fēng)險。
【關(guān)鍵詞】：豬場廢水 抗生素 重金屬 處理工藝 生態(tài)風(fēng)險評價
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X713
【目錄】：

• 摘要6-9
• Abstract9-18
• 第1章 緒論18-32
• 1.1. 抗生素18-25
• 1.1.1. 獸用抗生素及其污染18-20
• 1.1.2. 抗生素的環(huán)境行為20-23
• 1.1.3. 抗生素的危害23-24
• 1.1.4. 抗生素消減技術(shù)24
• 1.1.5. 廢水處理工藝抗生素的殘留特征24-25
• 1.2. 重金屬25-29
• 1.2.1. 畜禽養(yǎng)殖重金屬污染25-26
• 1.2.2. 重金屬的環(huán)境行為26-28
• 1.2.3. 重金屬的危害28
• 1.2.4. 重金屬消減技術(shù)研究進展28-29
• 1.3. 生態(tài)風(fēng)險評價29-30
• 1.4. 研究目的與意義30
• 1.5. 研究內(nèi)容與技術(shù)路線30-32
• 1.5.1. 研究內(nèi)容30-31
• 1.5.2. 技術(shù)路線31-32
• 第2章 材料方法32-40
• 2.1. 實驗材料和儀器設(shè)備32-33
• 2.2. 豬場的選擇及廢水采集33
• 2.3. 分析與測試33
• 2.4. 抗生素分析33-35
• 2.4.1. 樣品前處理33-34
• 2.4.2. 儀器條件34-35
• 2.4.3. 數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制35
• 2.5. 重金屬分析35-36
• 2.5.1. 樣品前處理35-36
• 2.5.2. 數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制36
• 2.6. 生態(tài)風(fēng)險評價36-40
• 2.6.1. 抗生素風(fēng)險評價36-37
• 2.6.2. 重金屬風(fēng)險評價37-40
• 第3章 典型豬場廢水處理工藝中抗生素和重金屬的殘留特征40-62
• 3.1. 豬場概況及廢水水質(zhì)40-43
• 3.1.1. 豬場概況40-41
• 3.1.2. 常規(guī)水質(zhì)指標41-43
• 3.2. 不同廢水處理工藝中抗生素分布及變化43-52
• 3.2.1. 抗生素總濃度43-46
• 3.2.2. 不同工藝對廢水中抗生素的去除效率46-49
• 3.2.3. 抗生素在水相和SS中的分布49-52
• 3.3. 不同廢水處理工藝中重金屬分布及變化52-59
• 3.3.1. 重金屬總量52-55
• 3.3.2. 不同工藝對廢水中重金屬的去除效率55-57
• 3.3.3. 重金屬在水相和SS中分布57-59
• 3.4. 本章小結(jié)59-62
• 第4章 生豬養(yǎng)殖圈舍升級改造后廢水中抗生素與重金屬殘留特征62-82
• 4.1. 豬場概況及廢水水質(zhì)62-65
• 4.1.1. 豬場概況62-63
• 4.1.2. 常規(guī)水質(zhì)指標63-65
• 4.2. 廢水中的抗生素分布及變化65-74
• 4.2.1. 抗生素總濃度65-68
• 4.2.2. 處理工藝對廢水中抗生素的去除效率68-70
• 4.2.3. 抗生素在水相和SS中的分布70-74
• 4.3. 廢水中重金屬分布及變化74-80
• 4.3.1. 重金屬總量74-76
• 4.3.2. 處理工藝對廢水中重金屬的去除效率76-78
• 4.3.3. 重金屬在水相和SS中的分布78-80
• 4.4. 本章小結(jié)80-82
• 第5章 豬場廢水肥田時抗生素與重金屬的生態(tài)風(fēng)險82-94
• 5.1. 豬場廢水、豬糞和有機肥用于肥田時使用量82
• 5.1.1. 豬場廢水用于肥田時的使用量82
• 5.1.2. 豬糞和有機肥用于肥田時使用量82
• 5.2. 抗生素生態(tài)風(fēng)險評價82-88
• 5.2.1. 廢水肥田時抗生素生態(tài)風(fēng)險評價86
• 5.2.2. 豬糞和有機肥肥田時抗生素生態(tài)風(fēng)險評價86-88
• 5.3. 重金屬生態(tài)風(fēng)險評價88-92
• 5.3.1. 廢水肥田時重金屬生態(tài)風(fēng)險評價88-92
• 5.3.2. 豬糞和有機肥肥田時重金屬生態(tài)風(fēng)險評價92
• 5.4. 本章小結(jié)92-94
• 第6章 結(jié)論與展望94-100
• 6.1. 結(jié)論94-98
• 6.2. 展望98-100
• 參考文獻100-112
• 致謝112-113

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本文編號：275675