水力停留时间对猪粪厌氧发酵残留物中磺胺类抗生素分布的影响

针对厌氧消化中磺胺类抗生素(SAs)残留及在沼渣、沼液中分配特征不清等问题,以猪粪为发酵原料,采用完全混合式反应器(CSTR)在中温(37±1℃)条件下进行室内模拟试验,探讨不同水力停留时间(HRT)对磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲嘧啶(SM)和磺胺氯哒嗪(SCP)的去除及其在固/液相中分配的影响。研究结果表明:厌氧消化对3种SAs的去除率表现为SMSDSCP。水力停留时间(HRT)=20 d时,猪粪中3种SAs的去除率均达90%以上;HRT=15 d时,三者的去除率均有所下降,特别是SCP去除率降为72.8%左右。厌氧发酵后残留的抗生素主要分布在猪粪沼渣中,其中SCP在沼渣中占有绝对优势。同时,HRT=15 d的处理中,SM和SCP的固/液分配比率明显高于HRT=20 d的处理。厌氧消化过程中不同磺胺类抗生素的降解过程和影响因子存在差异,延长反应体系中抗生素与厌氧微生物作用的反应时间,对中温厌氧消化过程中SAs的去除有积极的作用。为降低其环境危害,猪粪沼渣在还田利用前应进一步消减其中残留的SAs。     

安徽省菜地土壤中3种磺胺类抗生素的残留调查

采集安徽省9个县市共76份菜地土壤样品,利用高效液相色谱-荧光检测器分析样品中磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SM2)和磺胺甲恶唑(SMZ)等3种磺胺类抗生素(SAs)的残留情况。结果表明,SDZ、SM2和SMZ的检出率分别为6.58%、67.11%和51.32%,平均含量分别为0.26、5.41和2.58μg·kg-1,其中磺胺二甲嘧啶的检出率和平均含量均为最高。近期施有机肥的土壤中3种SAs的总含量明显高于近期未施肥的土壤。9个地区间菜地土壤的磺胺嘧啶的平均含量无显著差异,但磺胺二甲嘧啶和磺胺甲恶唑的平均含量在不同地区菜地土壤中存在显著差异。3种SAs总平均含量以六安地区最高,蒙城地区最低。菜地中施用的有机肥质量需得到重视。     

猪粪厌氧消化进程中雌激素的去除效能及机制

为探究猪粪厌氧消化进程中雌激素的去除效能及其作用机制，对厌氧消化液中的4种雌激素（雌酮E1、雌二醇E2、雌三醇E3、炔雌醇EE2）进行阶段性检测，并采用傅里叶变换红外光谱、三维荧光光谱结合荧光区域积分和16S rRNA基因扩增子高通量测序的手段对猪粪中红外官能团振动特征峰、溶解性有机物（DOM）和微生物群落结构进行分析。结果表明：在温度为35℃、周期为30 d、固体浓度为6%的条件下，厌氧消化对4种雌激素的降解速率依次为E2>E3>E1>EE2，去除效率分别为28.62%、25.83%、19.14%、11.81%，降解规律均符合有机物一级动力学降解模型。在投加雌激素之后，猪粪中微生物群落结构发生了一定改变，但仍能进行正常的厌氧消化，并促使与雌激素相结合的腐植酸类溶解性有机物含量增加，同时其中还存在酰胺、羟基、羧基等雌激素吸附位点以及雌激素高效降解菌。研究推测沼液中雌激素的去除机制包含猪粪颗粒的吸附、溶解性有机物的吸附和雌激素降解菌属的高效代谢3个方面。     

高效液相色谱-荧光检测法测定茶叶中3种磺胺类抗生素

研究茶叶中磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺甲噁唑(SMZ)3种磺胺类抗生素(SAs)的检测方法,优化了提取方法,确定以甲醇为提取剂,超声波提取10 min,浓缩仪浓缩,衍生化后用高效液相色谱-荧光检测器测定的方法。添加回收实验结果表明,茶叶中SDZ、SM2和SMZ的添加回收率为70.5%~131.1%,在茶叶中的检出限为0.002~0.003 mg·kg-1,该方法的灵敏度、精确度、准确度均较高。对安徽省13个茶叶样品检测结果表明,3种SAs均未检出。     

生猪废水处理和磷回收工艺中抗生素和耐药细菌的削减特征

调查生猪废水处理和磷回收工艺中,厌氧消化、氧化池、磷回收流化床和潜流人工湿地对水质参数、抗生素、耐药细菌和病原菌丰度削减的贡献。结果表明,在水质指标方面,厌氧消化对COD的去除率最大,为40.28%;人工湿地对TP和NH_4~+-N的去除率最大,分别达到53.33%和67.74%;流化床对TP的去除率为49.94%。在抗生素吸附和降解方面,厌氧消化、流化床和人工湿地对土霉素(OTC)和环丙沙星(CIP)具有较大幅度的去除,去除率范围分别为32.27%～63.77%和40.44%～44.11%;厌氧消化、氧化池和人工湿地对磺胺二甲嘧啶(SM2)具有中等幅度的去除,去除率范围为18.10%～28.52%。在耐药细菌方面,厌氧消化作为一级处理工艺对各类型耐药细菌均具有最大去除率(50%);同样作为三级处理工艺,人工湿地能进一步削减耐药细菌的数量,而流化床出水中以奇异变形杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和宋内氏志贺氏菌为主的耐药细菌数量出现反弹。微生物群落分析发现,人工湿地在降低病原细菌丰度方面优势显著。研究表明,设置潜流人工湿地承接流化床出水可进一步深化处理生猪废水。     

厌氧消化对猪场废水中溶解性和颗粒态有机物的组成与性质的影响

[目的]本文旨在探究厌氧过程中猪场废水组成与性质的变化,从微观变化分析沼液难于生化处理的深度原因,对猪场废水处理工艺的优化提供针对性的指导意见。[方法]采集猪场实际废水,利用全混式厌氧反应器(CSTR)对其进行厌氧发酵,探究猪场废水厌氧消化过程中的溶解性和颗粒态有机物组成与性质的变化,以评价厌氧消化对猪场废水可生化性的影响。[结果]随着猪场废水厌氧消化时间的延长,沼液水相的比紫外吸光度从初始值0.057提高到0.104 L·mg~(-1)·cm~(-1)。同时,亲水性有机物比例从初始的69.8%下降到16.2%。三维荧光光谱显示,随着厌氧消化的进行,可溶性有机物中腐殖酸等难降解有机物的特征峰增强,而易降解的蛋白类有机物特征峰明显减弱。不同厌氧时间的猪场沼液无论稀释与否,其颗粒态有机物(以化学需氧量衡量)水解率或溶解率(经12 h曝气处理)均较低,仅为-33.3%～28.6%。沼液中颗粒态有机物通过活性污泥吸附絮凝共沉降去除率也较低(-22.5%～19.4%)。[结论]猪场沼液中颗粒态有机物难于降解或靠活性污泥颗粒吸附絮凝共沉降而去除,且沼液中溶解性有机物结构随消化时间的延长趋于稳定,这2种因素是除猪场废水厌氧消化后氨氮含量较高、C/N严重失衡外,导致猪场沼液难以生化处理的另外重要原因。因此,适当缩短厌氧消化时间并在生化单元前端增加深度去除悬浮物(SS)单元是提高沼液后期生化处理效果的重要手段。     

易腐有机废物与剩余污泥混和厌氧消化处理

以高TS(固体含量)易腐有机废物与剩余污泥为原料,研究了二者混合后的厌氧消化规律。固体含量分别为20%、30%、35%和40%,添加污泥为有机质的厌氧消化提供了足够的微生物量。试验结果表明,在TS为20%、30%温度35℃和TS为35%温度55℃时均未出现酸抑制现象。各组试验在pH值下降到3.8后仍可以回升至中性。在pH值下降过程中,消化液相VFA(挥发性脂肪酸)浓度低、波动较小,在pH值上升过程中VFA浓度迅速增大,中温消化时VFA增加幅度大于高温消化。当TS增加到40%时出现了严重酸化,pH值维持在较低水平。消化液相CODCr经过短时间的上升后浓度较高,在10000.0～20000.0mg·L-1之间。中温消化H2S浓度显著高于高温消化,最大浓度为500mL·L-1,NH3最大浓度为200mL·L-1。原料中纤维素含量对降解率影响较大,原料纤维素含量较低时降解率很小。     

某规模化猪场废水中抗生素污染特征及生态风险评估

为了解规模化养猪场废水中抗生素污染特征和生态风险,选取广东省某规模化养猪场,连续2 a于夏、冬两季采集饲料、不同处理阶段废水和鱼塘水,用UPLC-MS/MS法检测4类19种兽用抗生素,对比分析沼气池和曝气池对不同类型抗生素的去除效果,并采用风险商值法评价猪场经处理后废水和鱼塘水综合利用的生态风险。结果表明,猪饲料中仅检出四环素类(TCs)的4种抗生素,TCs浓度在1 867～181 050μg·kg~(-1)之间,土霉素(OTC)和金霉素(CTC)是猪饲料中主要添加抗生素;猪场原水中喹诺酮类(QLs)、磺胺类(SAs)和TCs抗生素浓度分别为1 791.41、4 144.28μg·L~(-1)和42 393.81μg·L~(-1),未检出大环内酯类(MAs)抗生素,其中OTC单体浓度最高,其次为四环素(TC),分别为19 555.70μg·L~(-1)和18 654.86μg·L~(-1);处理后废水中MAs、QLs、SAs和TCs浓度分别为0.01、0.10、21.24μg·L~(-1)和388.02μg·L~(-1),单体浓度以OTC最高,为381.56μg·L~(-1)。沼气池对原水中QLs、SAs和TCs的去除率分别为91.9%、96.5%和18.8%,曝气池对沼液中QLs、SAs和TCs的去除率分别为99.9%、85.5%和98.9%。处理后废水向环境排放抗生素总量910.29μg·d-1·pig-1,其中TCs占比达94.24%。风险商值评价结果显示,处理后废水中的恩诺沙星(ENR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、OTC和TC为猪场处理后废水中的高风险污染物,磺胺嘧啶(SDZ)为鱼塘水中高风险污染物。研究表明,规模化养猪场经处理后废水和接纳部分废水的鱼塘水中抗生素对环境仍有较高生态风险。     

玉米秸秆水解残渣厌氧消化的产气性能

为了考察玉米秸秆水解残渣(Unhydrolyzed solid,UHS)的厌氧消化产甲烷潜力,研究了接种物类型、接种比例以及发酵温度对UHS产气性能的影响。结果表明,餐厨垃圾厌氧消化液作为接种物时,UHS具有较高的产气能力,累积甲烷产量达到208.06 m L·g~(-1)VS;UHS的累积甲烷产量与接种物对底物的比值(Inoculum to substrate ratios,RI/S)有关,其值随着接种比例的减小而逐渐降低,当接种比例RI/S为0.1∶1~3∶1时,累积甲烷产量为111.20~224.48 m L·g~(-1)VS,UHS的生物降解率为27.89%~56.29%,其降解能力随着底物浓度的升高而降低;在高温发酵(55℃)和中温发酵(35℃)条件下,相同接种比例的对照组中,UHS累积甲烷产量较为接近,但高温发酵的产气速率明显高于中温发酵。     

异恶唑草酮在环境介质中的挥发、土壤吸附和水-沉积物系统降解特性

为评价异恶唑草酮的环境安全性,采用室内模拟试验方法,研究了异恶唑草酮在不同环境介质(空气、水和土壤表面)的挥发特性,在不同质地土壤(潮土、水稻土、黑土和红壤土)的吸附特性,和2种水-沉积物系统中的降解特性。结果表明:异恶唑草酮在潮土、水稻土、黑土和红壤土中的吸附均符合弗罗因德利希(Freundlich)方程,吸附常数值分别为0.640 6、1.376 2、0.816 9和1.289 5,在土壤中属于难吸附农药。异恶唑草酮在湖泊(杭州西湖)水-沉积物系统和河流(杭州运河)水-沉积物系统中的好氧降解和厌氧降解均符合一级动力学方程,好氧降解半衰期分别为73.7 h和75.3 h,厌氧降解半衰期分别为42.3 h和43.0 h,在水-沉积物系统中属于易降解农药。在20~25 ℃、气体流速为500 mL·min^-1的条件下,异恶唑草酮在空气、水和土壤表面的挥发率均小于1%,属于难挥发性农药。试验结果表明,异恶唑草酮在空气、水和土壤表面难挥发,在土壤中难吸附,在水-沉积物系统中降解快,环境风险较小。     

多级处理模式下粪污中氮、磷削减规律及其农田可消纳量——以苏南水网地区规模猪场为例

针对规模养殖场粪污多级处理模式下氮、磷削减规律及土地承载力不清等问题,以苏南水网地区一规模猪场为研究对象,系统分析了污水经二级厌氧消化、三级沉淀池和水生植物塘逐级处理后氮、磷的去除特征,进一步核算了此模式下粪污实际农田可消纳量。结果表明：猪场全年粪、尿总产生量分别约为4 086.9 t和10 995.8 t,粪便收集率约为90.5%。收集的粪污中可利用的总氮（TN）和总磷（TP）量分别为183.12 t和148.97 t。粪污经过厌氧消化后TN和TP去除率小于25.3%和57.2%,进一步通过三级沉淀池处理后二者可去除80%以上,最终通过水生植物生态处理后二者去除率均达95%以上。养殖废水经过多级处理工艺,可大幅提高其农田消纳量,降低粪污处理成本,特别适用于集约化程度高、经济发达、土地资源有限地区的畜禽养殖场。     

不同菌糠废料、鸡粪配比对堆肥质量的影响

为探索平菇、木耳及香菇3种菌糠废料的科学堆制方式,筛选适宜的堆肥配方,将平菇(Ⅰ)、木耳(Ⅱ)、香菇(Ⅲ)菌糠废料与鸡粪分别按照9∶1(1)、7∶3(2)、5∶5(3)、3∶7(4)的质量比混合,分析不同配比处理堆料的C/N,总养分含量,胡富比(胡敏酸碳含量与富里酸碳含量之比),胡敏酸碱溶液在465、665 nm处光密度的比值(E4/E6)及其对玉米种子发芽指数的影响,确定3种菌糠废料与鸡粪间的适宜配比,为菌糠变废为宝、资源化利用提供科学依据。结果表明,平菇、木耳及香菇菌糠与鸡粪的所有配比处理均可有效促进堆料C/N降低,除了Ⅲ-2处理外,其余处理均可将C/N有效降至20以内。Ⅰ-4、Ⅱ-3、Ⅱ-4、Ⅲ-3、Ⅲ-4处理堆料总养分含量均可达到≥5%的标准,分别为5.4%、5.0%、5.7%、5.4%、6.1%。与堆腐10 d的堆料相比,堆腐90 d时,Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-4、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3处理均能有效促使富里酸碳向胡敏酸碳转化,最终使胡富比增加,增加幅度分别为53.8%、50.0%、23.0%、41.0%、44.8%、5.3%,Ⅱ-3处理堆料胡富比没有增加,而Ⅰ-3、Ⅰ-4、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ-4处理胡富比大幅降低;Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3处理胡敏酸E4/E6值均有所降低,降低幅度分别为37.0%、29.8%、4.5%、19.1%、7.7%、14.3%、18.1%、19.0%、11.1%,Ⅰ-4、Ⅲ-4处理E4/E6稍微增加,而Ⅱ-4处理无明显变化。历经90 d堆腐,Ⅲ-4处理无法使堆料脱毒,会对玉米种子产生毒害,影响其萌发,其他处理均可通过堆腐有效降低堆料的生理毒性,促进玉米种子萌发。综上,香菇菌糠与鸡粪间等比例堆腐效果最佳;木耳菌糠与鸡粪间复混,无论何种配比均无法通过供试指标考核;将平菇菌糠与鸡粪按照9∶1或7∶3的比例混合,将香菇菌糠与鸡粪以9∶1的比例混合,需额外辅以0.7%N、P_2O_5或K_2O养分才能确保堆料达标。     

磺胺类抗生素对青海弧菌Q67的浓度比依赖性拮抗作用

为系统考察磺胺类抗生素药物(SAs)污染物长期暴露下的生物毒性效应,以5种磺胺类抗生素(SAs):磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺嘧啶(SD)、磺胺吡啶(SPY)、磺胺甲恶唑(SMX)和磺胺二甲嘧啶(SM2)为研究对象,应用直接均分射线法(Equ-Ray)设计10个二元抗生素混合物体系(每个二元混合物体系设计5条具有不同浓度比的射线),应用优化的长期微板毒性分析法(L-MTA)系统测试这些抗生素在16 h对发光菌青海弧菌(Vibrio-qinghaiensis sp.-Q67,Q67)的发光抑制毒性,并应用浓度加和模型(CA)分析混合物毒性相互作用。结果表明:5种SAs及其混合物射线对Q67在16 h呈现明显的毒性,但不同的抗生素毒性大小不同,以半数效应浓度的负对数(pEC_(50))为毒性大小指标,5种SAs的毒性大小顺序为:SMX(p EC50=3.95)SCP(p EC50=3.65)SPY(pEC_(50)=3.41)SD(pEC_(50)=3.36)SM2(pEC_(50)=3.21);10个SAs的二元混合物体系中7个呈现出加和作用,3个呈现出拮抗作用;3个混合物体系拮抗作用随组分浓度比的变化呈现不同的变化规律:混合物体系SCP-SPY和SCP-SMX中的射线拮抗作用均随SCP浓度比逐渐减小,即从R1到R2逐渐明显,从R2到R5几乎不变,而SCP-SM2体系,拮抗作用随组分SCP的浓度比逐渐减小,即从R1到R2逐渐明显,从R2到R5,逐渐变得不明显,R5在较高浓度区甚至出现了协同作用。     

玉米秸秆不同预处理方式对育苗钵制备的影响

针对制钵浆液粘度低和吸附时间等参数不确定问题,以不同预处理玉米秸秆为原料提出负压吸附工艺制备育苗钵方法。探究四种预处理原料表观粘度与制钵可行性。结果表明,纯玉米秸秆浆液表观粘度最低,加入猪粪可提高原玉米秸秆浆液粘度;碱处理玉米秸秆浆液粘度最高,混入纯秸秆可降低浆液粘度,提高浆液均匀性;纯玉米秸秆浆液和混入猪粪玉米秸秆浆液可使育苗钵湿坯均匀度达80%,成型率100%,但无法脱模;碱处理秸秆浆液及混入纯秸秆后秸秆浆液均可成型,TS 1%~4%,吸附时间5~45 s,TS增大,吸附时间减小。该研究为制钵浆液制备、参数确定奠定理论基础。     

资源化利用鸭粪制备活性炭的研究

[目的]探讨鸭粪作为活性炭制备原料的资源化利用可行性.[方法]以鸭粪为原料,采用氢氧化钾为活化剂制备活性炭,以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为评价指标,研究鸭粪活性炭制备过程中固液比、活化剂浓度、活化时间、活化温度等因素对活性炭产率和吸附性能的影响.[结果]鸭粪活性炭最佳制备工艺条件：固液比为1∶2.5、KOH浓度为40％、活化时间为45 min、活化温度为800℃,其活性炭产率、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为32.3％、388 mg/g和53 ml/g.在最佳制备工艺条件下添加25％的锯木屑,能明显提高活性炭的吸附性能.[结论]该研究结果为鸭粪的资源化利用提供了一种新型环保的技术.     

低分子有机酸去除猪粪中铜锌的效率研究

为探究低分子有机酸对猪粪中重金属的去除效果,通过振荡浸提法研究了柠檬酸、酒石酸、草酸和苹果酸在不同浓度、时间、pH值和固液比条件下对猪粪中Cu和Zn的去除效果。结果表明,猪粪中Cu、Zn的去除率均随有机酸浓度的增加呈线性上升趋势。当有机酸浓度为0.20 mol·L-1时,草酸作用下的Cu和Zn去除率分别为42.37%和47.63%,而柠檬酸作用下二者分别为27.19%、77.17%。动力学试验表明,猪粪中Cu、Zn去除率随反应时间的延长呈倒数上升趋势,在240 min时二者均达到较高去除率;Cu、Zn的去除主要在酸性条件下进行,在pH值为2.00时它们的去除率分别高达41.89%和68.14%,而后随pH值增加而迅速降低;固液比为1∶10时二者均可达到较高去除率。此外,猪粪经有机酸浸提后呈酸性,且TP和TK含量显著降低,分别为8.97~10.87 g·kg~(-1)和4.97~6.23 g·kg~(-1),但其TN含量无显著变化,且有机质含量相对略微增加。由此可知,低分子有机酸是一种能有效修复猪粪Cu、Zn污染的潜力材料。     

硫化亚铁去除水中TCE的机理研究

[目的]以地下水中常见氯代烃污染物三氯乙烯（TCE）为目标污染物,采用自制硫化亚铁（FeS）作还原剂,探讨两种物质的反应情况.[方法]在厌氧环境下,通过批试验方法研究不同影响因素下硫化亚铁降解TCE的反应动力学并探讨反应机理.[结果]在50℃下,污染物初始浓度为20 mg/L,硫化亚铁浓度为10 g/L,反应48 h后,TCE的去除率可达到80％.硫化亚铁降解TCE的反应符合伪一级动力学反应,反应速率常数（K）为0.032 8 h-1,半衰期为21.13 h.对比试验结果显示,12 h后硫化亚铁吸附TCE达到吸附/解吸平衡,之后TCE的去除以化学降解为主.[结论]硫化亚铁对TCE有一定的降解和吸附作用,反应的主要产物为乙炔.     

PAC与CTS复合絮凝剂在高浓度养猪废水中的应用

采用絮凝法对猪粪废水进行絮凝烧杯试验,探讨絮凝剂的选择、废水pH、聚合氯化铝(PAC)与壳聚糖(CTS)用量对废水浊度、化学需氧量(COD_(cr))、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)去除效果的影响。结果表明:PACCTS复合絮凝剂对猪粪废水具有良好的絮凝性能,该絮凝剂处理废水的最佳絮凝条件为废水pH为6、50g/L PAC的投加量为4mL、5g/L CTS的投加量为21mL,浊度、COD_(cr)、NH3-N和TP的去除率分别达到94.35%、85.30%、65.50%和75.90%。同时,PAC-CTS复合絮凝剂可将生化需氧量/化学需氧量(BOD5/COD_(cr))的比值从0.22提高到0.39,有效提高废水的可生化性。PAC-CTS复合絮凝剂可作为新型高效絮凝剂应用于猪粪废水的预处理工程中。