[发明专利]一种分离去除畜禽养殖废水中四环素类抗生素的方法

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制与资源再生领域，是一种畜禽养殖废水资源化利用时降低四环素类抗生素污染风险的方法。

背景技术

随着我国规模化畜禽养殖业快速发展，畜禽废水对周边环境的污染问题日益严重，成为农业面源污染的一个主要来源。同时，磷作为日常生活和社会发展中必不可少的资源，具有不可再生性。当前，全球磷矿储量在快速地减少，实现磷的回收利用具有紧迫性战略意义。采用磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O，MAP）法从废水中回收磷是目前废水磷回收的主流技术，它可以减少磷进入环境中造成水体富营养化，并且回收的MAP是一种优良的缓释肥料，可直接应用于农业生产。同时由于畜禽养殖废水中富含有机质、氮、磷等营养物质，通常经过厌氧发酵、氧化塘等工艺处理后，作为肥水还田利用，这既节约了处理成本，也促进了养分循环利用，目前我国、美国、欧洲等国家都推行畜禽养殖废水的农田利用。

四环素类抗生素（Tetracyclines，TCs）是广谱抗菌药物，广泛应用于畜禽养殖业中，在动物饲料中添加，用于预防和治疗动物疾病，可促进畜禽生长，提高饲料利用效率，降低生猪死亡率。但畜禽养殖户通常会在饲料中过量添加TCs，来提高畜禽养殖的经济利益。添加的TCs有超过70%的量不能被畜禽吸收，而通过畜禽的粪便和尿液进入环境中，导致畜禽废水含有高浓度的TCs。环境中残留的TCs不但会抑制或者杀死微生物，还会诱导环境中土著微生物产生抗药性。因此，当畜禽废水资源化利用浇灌农作物时，可能使抗生素在“土壤-作物-人体”这一链条中积累，从而危害人体和生态系统健康。常用的TCs包括四环素、金霉素、强力霉素、甲烯土霉素、土霉素、二甲胺基四环素等。

TCs在水中的溶解度较小，但易通过氢键、金属离子架桥、静电吸附等作用与畜禽废水中的悬浮性颗粒（SS）和溶解性有机物（DOM）紧密结合。以这两种形式存在的TCs占养殖废水中TCs总量的70-80%。向废水添加强电解质后，可有效压缩SS和DOM的表面双电层，大大降低其表面排斥能，从而导致SS和DOM发生凝聚，然后通过调节pH，改变SS和DOM的表面电荷，促使SS和DOM失稳沉淀。并且机械搅拌形成的切向力也可加速DOM沉降。因此，可以通过SS和DOM的凝聚沉淀来达到去除畜禽废水中TCs的目的。

发明内容

针对畜禽养殖废水中TCs含量高，资源化利用时存在生态和健康风险的问题，本发明提出一种分离去除畜禽养殖废水中TCs的方法，其特征在于所述方法步骤为：先向废水中加入约10-100mmol/L的强电解质（NaCl、MgCl₂、MgSO₄和盐卤），增加溶液中的离子浓度，再加入强酸（盐酸、硝酸和硫酸），将废水的pH调至1-5，进行充分的搅拌促使废水中SS和DOM失稳团聚沉降，实现固液分离。通过上述步骤即可有效分离去除畜禽废水中的TCs，降低畜禽废水资源化利用可能引起的生态和健康风险。

具体实施方式

实施例1：

某养猪废水，初始pH值7.2、悬浮颗粒物645mg/L、四环素300μg/L，NH₄⁺和PO₄^3-浓度分别为560mg/L和73mg/L。首先投加100mM的NaCl，再滴加1+1HCl将溶液的pH调节到3，进行充分搅拌30min（200rpm），然后静置沉淀。取沉淀后的上清液，测定上清液中四环素的含量为11μg/L，四环素从废水中的分离率达到96.3%。

实施例2：

某养牛废水，初始pH值7.3、悬浮固体400mg/L、四环素2mg/L，NH₄⁺和PO₄^3-浓度分别为1080mg/L和69mg/L。首先投加200mM的NaCl，再滴加1+1HNO₃将溶液的pH调节到2，进行充分搅拌50min（150rpm），然后静置离心过滤。取过滤后的上清液，测定上清液中的四环素的浓度，经检测，废水中四环素的含量为20μg/L，四环素从废水中的分离率达到99%。