利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法

2023-06-02 01:51:01

專利名稱：：利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法
技術領域：
：本發明屬於養殖場廢水的汙染防治領域，更具體地說是一種利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法。
背景技術：
：隨著我國農村地區經濟的快速發展，畜禽養殖業已成為農民收入的主要來源，但由於規模化養殖程度較低，大多缺乏有效的廢物處理設施，因而畜禽生產所產生的汙染物往往直接排入天然水體，從而導致地表水甚至地下水的汙染。磺胺類抗生素是20世紀30年代發展的一類廣譜抗菌藥物，在畜禽養殖領域有著廣泛應用，近年來為促進動物生長發育和防治病蟲害而在畜禽飼料中添加獸用抗生素在許多國家已成為一種普遍現象。但是抗生素在動物體內吸收效率很低，大部分藥物未經轉化以原形或代謝物的形式隨糞尿排洩物排出體外，進入水環境也會引起潛在的環境風險，並最終可能對人類的健康造成不利的影響。已有研究表明抗生素抗藥性基因已在灌溉用水、養殖場附近的汙水池和地下水等多種環境樣品中被檢出。養殖廢水的傳統處理工藝主要包括氧化塘、人工溼地、堆肥以及還田模式等。雖然這些方法投資省、耗能小、設備簡單，但都有著佔地面積大、氣候影響嚴重且容易造成地下水的二次汙染等缺點。近年來利用水陸生植物構建生物浮床因其不佔用耕地，容易管理以及處理成本較低，作為一項水處理技術已經在富營養化水體及工農業廢水等諸多領域的汙染治理方面得到廣泛的應用。義大利黑麥草(LoliummultifiorumLam.)，屬禾本科植物，又名多花黑麥草、一年生黑麥草。在春、秋季生長繁茂，鬚根發達，在我國長江流域以南地區廣泛分布。多花黑麥草分櫱多，再生能力強，是目前在生物修復中廣泛應用的陸生植物。彭齊，郭沛湧等學者研究了利用黑麥草水培系統淨化畜禽養殖富營養化水體中N、P，研究結果表明陸生植物黑麥草對N、P有著顯著的去除效果，對NH4-N和TP去除率分別可達96%、73%。研究表明，多花黑麥草可以促進生活汙水、水產養殖廢水、工業廢水等多種來源汙水的淨化，以多花黑麥草為主構建的生態淨化工程對汙水的淨化具有較好的環境效應、生態效應和經濟效益。然而，這些研究大多用來削減水體中氮磷和COD等常規汙染因子，但TOC的處理率70%，正是由於這些特性，所以人們沒有注意到將將浮床植物技術應用於去除養殖廢水中所含有抗生素的研究。如何治理含抗生素的養殖廢水，是人們迫切希望解決的問題。
發明內容1.本發明要解決的技術問題本發明的目的在於克服現有技術的不足，本發明提供一種利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法，可以使得成本低切處理效果好，操作簡便且運行穩定。2.技術方案本發明的技術方案是利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法，該方法採用如下步驟1)、植物預培養將多花黑麥草洗淨後，在實驗室採用預先配置好的養殖汙水馴化培養710天，使其適應此汙水；2)、汙水治理將配製的含抗生素的養殖廢水加入長方體容器槽中，然後將上述馴化培養後的多花黑麥草移栽到浮床載體上，再將浮床放置於養殖廢水表面，停留2035天。步驟1)中，試驗選用浮床植物為3種多花黑麥草，品種名稱分別為Dryan，TachimasarLWaseyutaka。黑麥草土培幼苗(苗高約IOcm)均購買於江蘇省農科院資源與環境研究所，帶回實驗室後先用自來水清洗根系上附著的土壤，然後將其置於預先用自來水稀釋配置好的養殖汙水中預培養一周至10天，待試驗正式開始後將馴化培養後的黑麥草移栽到浮床載體上。步驟2)中，本實驗所用盛水容器是有機反應槽，規格為50(長)X40(寬)X40(高)cm。採用厚度約1.5cm的聚乙烯塑料泡沫板為載體，其上每隔4X4cm鑽孔(孔徑約2cm)用於扦插植物構成浮床。每種植物設置2個重複，每個水槽放置鮮重約為270g的所述多花黑麥草。同時設空白對照組，用於考察汙水本身自淨作用對實驗的影響。定期測量反應槽廢水中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶和磺胺甲惡唑的濃度。實驗開始35天後，將黑麥草從水體中移出，測量實驗前後黑麥草葉和根中3種磺胺類抗生素的濃度。另外，在實驗起始和結束時稱量植物重量，用來分析植物對抗生素的淨吸收量和植物的增長量。以此比較並篩選出淨化和生長效果好的多花黑麥草。3.本發明的有益效果本發明利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法，利用黑麥草葉和發達根系吸收吸附水中的抗生素，抑制藻類生長，淨化水質。通過在浮床上種植陸生植物黑麥草再收穫植物的過程，可以有效地去除磺胺類抗生素汙染物。從對3種多花黑麥草除磺胺類抗生素篩選的試驗結果分析，當抗生素初始濃度為100μg/L，磺胺類抗生素汙染物的去除率在89-99%之間。同時結果表明，對於磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑，多花黑麥草吸收的部位主要為根部，且Dryan對其的吸收能力最強。黑麥草浮床對磺胺甲惡唑的去除效果最好。該方法適用於受磺胺類抗生素汙染的養殖廢水的治理，不僅可以從養殖廢水中帶走大量的氮磷營養鹽，抑制藻類生長，提高水質；同時可以去除養殖廢水中獸用抗生素，實現養殖廢水直接排放或回用的目的。本發明中收穫後的黑麥草還可作為畜禽的飼料或集中資源化處理，回收植物體內可利用的營養元素。本發明工藝簡單，易於操作，而且成本低廉，不會產生二次汙染，有利於在畜禽廢水的工程治理中推廣應用。具體實施例方式以下通過具體實例進一步說明本發明。實施例1養殖廢水配製方法養殖糞便取自南京市江寧區某大型養養殖，凍幹後於_20°C保存，試驗前將其用自來水稀釋後配成一定濃度大小的實驗模擬廢水(其中C0D&均低於400mg/L)，並配入磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑使其濃度分別達100μg/L、100μg/L、10yg/L，約60L。以聚乙烯塑料泡沫板為載體，在其上均勻鑽孔用於扦插植物構成浮床。將鮮重約為270g的多花黑麥草Dryan移栽到浮床載體上。試驗場所選在室外環境下進行，僅在水槽上搭一簡易的塑料棚以避雨。平均約7天取一次水樣，共取樣6次。取樣時間均在上午10時左右，取樣體積約為100-400mL，取樣同時記錄水溫，並定期補加因蒸騰作用而蒸發的水分。結果表明，對養殖廢水中磺胺類抗生素的去除效果是非常明顯的。實驗進行15天後，經過種植黑麥草Dryan的水體中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達94.1%，97.6%，83.6%。實驗結束時，磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達99.2%，99.5%，91.8%。實驗結束後，黑麥草品種Dryan的植物量鮮重為584g；其根部和葉部均能檢出磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑。具體數值見表1。表IDryan對養殖廢水中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑的去除效果濃度處理時間(天)(颶/L)οg15222935SD10225.56.060.270.350.81SMZ12125.72.90.160.460.56SMX13.89.62.261.831.631.12實施例2養殖廢水配製方法同上。本實施例與實施例1的不同之處將浮床植物換成品種名稱為Waseyutaka的多花黑麥草，其它同實施例1。結果表明，對養殖廢水中磺胺類抗生素的去除效果是非常明顯的。實驗進行15天後，經過種植黑麥草Waseyutaka的水體中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達96.6%，88.0%，97.3%。實驗結束時，磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達98.7%，99.3%，88.8%。實驗結束後，黑麥草品種Waseyutaka的植物量鮮重為578g；其根部均能檢出磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑，而葉部僅能檢出磺胺二甲嘧啶。具體數值見表2。表2WaSeyutaka對養殖廢水中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑的去除效果tableseeoriginaldocumentpage6實施例3養殖廢水配製方法同上。本實施例與實施例1的不同之處將浮床植物換成品種名稱為Tachimasari的多花黑麥草。其它同實施例1。結果表明，對養殖廢水中磺胺類抗生素的去除效果是非常明顯的。實驗進行15天後，經過種植黑麥草Tachimasari的水體中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達95.7%，81.4%，96.5%。實驗結束時，磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達99.0%，99.0%，89.4%。實驗結束後，黑麥草品種Tachimasari的植物量鮮重為569g；其根部均能檢出磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑，而葉部僅能檢出磺胺二甲嘧啶。具體數值見表3。表3TaChimaSari對養殖廢水中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑的去除效果tableseeoriginaldocumentpage6實施例4養殖廢水配製方法同上。本實施例與實施例1的不同之處在另一相同大小的水槽中注入等同體積的廢水作為空白對照(無植物)，設兩個重複處理。其它同實施例1。實驗進行15天後，不種植黑麥草的水體中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達85.3%，87.6%，48.6%。實驗結束時，磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑去除率分別達91.4%，73.1%,94.6%0具體數值見表4。表4養殖廢水對照組中磺胺嘧啶，磺胺二甲嘧啶，磺胺甲惡唑的去除效果tableseeoriginaldocumentpage7最後，還需注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明不局限於以上實施例，本發明的實施例不構成對本發明進一步應用的限制。權利要求一種利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法，其步驟包括(1)植物預培養將多花黑麥草洗淨後，採用預先配置好的養殖汙水馴化培養7～10天，使其適應此汙水；(2)汙水治理將含抗生素的養殖廢水引入反應器，然後將上述馴化培養後的多花黑麥草移栽到浮床載體上，再將浮床放置於養殖廢水表面，停留20～35天。2.根據權利要求1所述的利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法，其特徵在於步驟(1)中預先配置好的養殖汙水的抗生素濃度與步驟(2)實際要處理的養殖廢水中的抗生素濃度相同。3.根據權利要求1所述的利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法，其特徵在於多花黑麥草的品種名稱分別為DryaruTachimasari或Waseyutaka。全文摘要本發明公開了利用利用植物浮床處理含抗生素養殖廢水的方法，屬於水汙染治理領域。該方法採用如下步驟1)植物預培養將多花黑麥草洗淨後，在實驗室採用預先配置好的養殖汙水馴化培養7～10天，使其適應此汙水；2)汙水治理將配製的含抗生素的養殖廢水加入長方體容器槽中，然後將上述馴化培養後的多花黑麥草移栽到浮床載體上，再將浮床放置於養殖廢水表面，停留20～35天。本發明不僅可以從養殖廢水中帶走大量的氮磷營養鹽，抑制藻類生長，提高水質；同時實現養殖廢水直接排放或回用的目的。收穫後的黑麥草還可作為畜禽的飼料或集中資源化處理，回收植物體內可利用的營養元素。文檔編號C02F3/32GK101811776SQ20101014588公開日2010年8月25日申請日期2010年4月13日優先權日2010年4月13日發明者常志洲,戶利霞,班瑩,鮮啟鳴申請人:南京大學;江蘇省農業科學院