大型養(yǎng)鴨場污水處理工藝

　畜禽養(yǎng)殖業(yè)是我國農(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年我國獸用抗生素消耗9.7萬噸，占全國抗生素總用量的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等估算我國每年生豬和奶牛養(yǎng)殖場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)殖過程抗生素和重金屬使用與養(yǎng)殖場及其周邊環(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.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，而人類腸道四環(huán)素抗性基因極有可能來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.我國和主要發(fā)達(dá)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)，亟需開展相關(guān)研究.

　　因此，本研究通過查閱國內(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，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.檢測了我國3個(gè)省36份豬場環(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*鏈陽殺菌素B(macrolidelincosamidestreptogramin B，MLSB)、β內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、喹諾酮*胺酰醇類、*等，按抗性機(jī)制分類抗生素失活檢出率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、磺胺類、大環(huán)內(nèi)脂類抗生素的抗性基因研究較多，按抗性機(jī)制分類，畜禽養(yǎng)殖廢水中抗性基因分布特征詳見表 1.)測試了豬場廢水中不同機(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)豬場和牛場廢水中磺胺類和四環(huán)素類抗性基因，含量zui高的分別為sulA(108~1010 copies · mL-1)和tetW(106~107 copies · mL-1)，而sulIII含量與磺胺類抗生素濃度的相關(guān)性較好，這可能與磺胺類抗生素易生物降解性有關(guān);tetM含量與四環(huán)素類抗生素濃度相關(guān)性較弱.)也指出TC與tet無顯著相關(guān)性.除四環(huán)素類與磺胺類抗生素之外，泰樂菌素是應(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家豬場大環(huán)內(nèi)脂抗性基因erm進(jìn)行了定量檢測，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.通過寡聚糖雜交探針測試方法，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.

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。

污水簡介

養(yǎng)殖場污水主要包括尿、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?，沖擊負(fù)荷大。

處理方法

養(yǎng)殖場廢水處理方法可簡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，即主要通過微生物的生命過程把污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為新的微生物以及簡單形式的無機(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。

設(shè)備結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

一體化污水處理設(shè)備因?yàn)槁竦卦O(shè)置，維修與保養(yǎng)較為困難，因此在設(shè)計(jì)中該設(shè)備就考慮了它的免維護(hù)性，整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)合理可靠，同時(shí)也考慮到即使發(fā)生一些故障，也可通過設(shè)備的各檢查孔進(jìn)入設(shè)備內(nèi)。一體化污水處理設(shè)備所有設(shè)施均設(shè)置在若干個(gè)箱體內(nèi)，主體設(shè)備材質(zhì)為碳鋼結(jié)構(gòu)，均作深度防腐。內(nèi)外表面采用機(jī)械除銹處理后，采用環(huán)氧瀝青漆做多層防腐，使用壽命一般可達(dá)15年以上。

養(yǎng)殖污水概況

　　隨著我國畜禽業(yè)的迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖污水污染將不斷加劇，其污染防治迫在眉睫。養(yǎng)殖污水具有典型的“三高”特征，CODCR高達(dá)3000~12000MG/L，氨氮高達(dá)800~2200MG/L，SS超標(biāo)數(shù)十倍。限于養(yǎng)殖業(yè)是薄利行業(yè)，目前的處理工藝僅能針對(duì)CODCR的大幅削減，而對(duì)氨氮達(dá)標(biāo)排放尚存在很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難度。規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污水處理目前已引起養(yǎng)殖場業(yè)主及有關(guān)部門的高度重視，采取一系列防治措施及選用經(jīng)濟(jì)、高效的處理技術(shù)已刻不容緩。隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)日益更新，高濃度養(yǎng)殖污水達(dá)標(biāo)排放問題更加突出。

養(yǎng)殖污水處理設(shè)備適用范圍

　　適用于各種養(yǎng)殖場（養(yǎng)雞場、養(yǎng)豬場、養(yǎng)牛場等）產(chǎn)生的污水。

地埋式污水處理設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

1、本公司研發(fā)生產(chǎn)的一體化養(yǎng)豬場污水處理設(shè)備經(jīng)碳鋼防腐處理或采用不銹鋼構(gòu)件，現(xiàn)場拼接組合而成，重量輕巧，易于運(yùn)輸，方便安裝；

2、養(yǎng)豬場污水處理采用玻璃鋼、碳鋼、不銹鋼防腐結(jié)構(gòu)，具有耐腐蝕、抗老化等優(yōu)良特性，使用壽命長達(dá)30 年以上；

3、放置于地表以上或者以下，節(jié)省用地，不需要建房及采暖、保溫。大限度的實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的集成，減少占地面積；

4、無污染，無異味，減少二次污染；

5、不受污水量的限制，機(jī)動(dòng)靈活，可單個(gè)使用，也可多個(gè)聯(lián)合使用。

6、整個(gè)設(shè)備處理設(shè)備配有自動(dòng)電氣控制設(shè)備和設(shè)備故障報(bào)警設(shè)備，運(yùn)行安全可靠，平時(shí)一般不需要專人管理，只需適時(shí)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，管理費(fèi)用小。

地埋式污水處理裝置：

設(shè)備主體結(jié)構(gòu)采用鋼制結(jié)構(gòu)一體化組合形式，布置方式為全地埋式，設(shè)備的運(yùn)行方式為全自動(dòng)運(yùn)行、免維護(hù)操作管理。

1. 采用成熟的A/O生化處理工藝，具有良好的去除污水中的有機(jī)物和較好的脫氮功能，以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求；

2. 具有較好的耐沖擊負(fù)荷能力，以適應(yīng)水質(zhì)、水量變化的特點(diǎn)；

3. 工藝采用前置反硝化，由于脫氮過程中以污水中有機(jī)物為碳源進(jìn)行反應(yīng)，大大降低有機(jī)物，減少后生化處理有機(jī)物濃度；

4. 采用新型填料，掛膜快，壽命長，處理見效快；

5.充分考慮二次污染產(chǎn)生的可能性，將其影響降低至低程度；

6. 采用集中控制、自動(dòng)化運(yùn)行，易于管理維修，提高系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性。

7. 系統(tǒng)處理設(shè)施全部設(shè)置在地表以下，不占地表面積，可作綠化，又利于防凍。

地埋一體化設(shè)備操作使用：

（1）通過手動(dòng)開關(guān)將曝氣池注滿污水，然后停止進(jìn)水，開始曝氣。

（2）只曝氣而不進(jìn)水稱為“悶曝”。悶曝2～3d后，停止曝氣，靜沉3h，然后進(jìn)入部分新鮮污水，這部分污水約占池容的1／5即可。

（3）以后循環(huán)進(jìn)行悶曝、靜沉和進(jìn)水三個(gè)過程，但每次進(jìn)水量應(yīng)比上次有所增加，每次悶曝時(shí)間應(yīng)比上次縮短，即進(jìn)水次數(shù)增加。采用該種方法，經(jīng)過20天左右即可停止悶曝，連續(xù)進(jìn)水連續(xù)曝氣，直接讓設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行便可。

一體化污水處理設(shè)備：每臺(tái)設(shè)備配置兩臺(tái)水泵、兩臺(tái)風(fēng)機(jī)、三只電磁閥；水泵為一備一用，交替運(yùn)行。工作液位自動(dòng)啟動(dòng)，低液位自鎖，警戒水位二臺(tái)同時(shí)啟動(dòng)，兩臺(tái)水泵可聯(lián)動(dòng)、分動(dòng)；風(fēng)機(jī)為一備一用；交替運(yùn)行；兩臺(tái)風(fēng)機(jī)可聯(lián)動(dòng)、分動(dòng)；、設(shè)備*停運(yùn)，時(shí)間超過10小時(shí)，為保證生物膜的正常生長，不致生物膜死亡脫落，風(fēng)機(jī)可定時(shí)間歇啟動(dòng)；

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