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养猪场污水处理设施

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理，一般根据水质状况和处理后的水的去向来确定污水处理程度。

水的重要性：水是生命的源泉，是生命存在与经济发展的必要条件，同样是构成人体组织的重要部分。水在人体内的含量达70%，其余30%左右为固体营养物（蛋白质、碳水化合物、脂质、矿物质、维生素等）。

联系人 许福强：156-8980-7168

1 引言

　　养殖业是我国农业的支柱产业，在维持畜产品稳定供给、提高人民生活水平方面发挥着重要作用.随着畜禽养殖业的集约化、规模化发展，为提高动物生产性能、防治疾病，养殖过程添加了一定量的重金属与**.据统计2006年我国兽用**消耗9.7万吨，占全国**总用量的54%.而不被机体吸收、降解的**排放到环境中，据Zhou等估算我国每年生猪和奶牛养殖场**排放量分别为3080和164 t.而养殖业每年重金属排放铜、锌分别为2397.23 t、4756.94 t.畜禽养殖粪污表现出重金属与**复合污染特征和研究发现畜禽养殖过程**和重金属使用与养殖场及其周边环境抗性基因丰度的提高呈正相关关系.畜禽养殖粪便、污水成为抗性基因的重要蓄积库.抗性基因作为一种新型污染物，可能对公共健康、食品和饮用水安全构成威胁.胡永飞等对162个健康人肠道微生物宏基因组(metagenome)中的耐药基因进行了深入分析，发现四环素抗性基因的丰度**高，而人类肠道四环素抗性基因极有可能来自于兽用**的使用以及抗性基因沿食物链的传播.

　　2014年**卫生组织发布的《全球**耐药报告》明确指出**抗性是21世纪公共卫生的严峻挑战，针对动物生产应监督和促进畜禽业的合理用药，并强调了食用动物携带的**抗性及其在食物链上的传播方面数据的缺乏，应加强此方面的研究.我国和主要发达国家推行畜禽养殖废水的生物处理、农田利用等工艺模式，然而畜禽养殖废水携带的抗性基因在此过程的转归，以及抗性基因是否存在沿食物链的传播风险，亟需开展相关研究.

　　因此，本研究通过查阅国内外文献，总结归纳了畜禽养殖废水含有的**抗性基因在生物处理、农田利用过程的变化规律，并对今后的研究重点和方向提出建议和展望，以期为揭示抗性基因消减规律，降低畜禽养殖废水抗性基因传播风险提供借鉴.

一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体物质，常用物理法。一级处理后的废水BOD去除率只有20%，仍不宜排放，还须进行二级处理。二级处理的主要任务是大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物，BOD去除率为80%～90%。一般经过二级处理的污水就可以达到排放标准，常用活性污泥法和生物膜处理法。三级处理的目的是进一步去除某种特殊的污染物质，如除氟、除磷等，属于深度处理，常用化学法。

　　2 畜禽养殖废水中**抗性基因分布

　　抗性基因根据其抗性机制不同分为3类，分别为降低细胞内**浓度(包括降低细胞通透性或外排)、靶向改变(包括靶向保护或靶向突变)以及**失活.畜禽养殖业**的大量使用引起养殖环境抗性基因丰度的提高，抗性基因与**之间存在相关关系.检测了我国3个省36份猪场环境样品(包括粪便、堆肥、土壤)中的149种抗性基因，结果表明检出的抗性基因对应的**分别为大环内脂林可霉素链阳杀菌素B(macrolidelincosamidestreptogramin B，MLSB)、β内酰胺类、四环素类、喹诺酮氯霉素胺酰醇类、万古霉素等，按抗性机制分类**失活检出率**高，其后依次为外排和细胞保护机制;而抗性基因丰度与转座酶基因丰度、铜、土霉素含量具有正相关关系.较高的抗性基因丰度可能由于在**的选择压力下抗性基因宿主细菌的增殖，以及某些抗性基因通过移动基因元件(Mobile genetic elements)发生基因水平转移(Horizontal gene transfer).

　　在养殖废水方面，四环素类、磺胺类、大环内脂类**的抗性基因研究较多，按抗性机制分类，畜禽养殖废水中抗性基因分布特征详见表 1.)测试了猪场废水中不同机制的四环素抗性基因，发现核糖体保护(靶向保护)抗性基因(tetQ、tetM、tetW、tetO)比外排泵机制抗性基因(tetA、tetB、tetC、tetL)、酶修饰(**失活机制)抗性基因(tetX)丰度高，其在猪场废水中丰度分别为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在猪场废水中具有较高的丰度.)研究了猪粪水厌氧发酵土壤生态系统中3种核糖体保护机制的四环素类抗性基因丰度tetQ>tetO>tetW，其中tetQ平均丰度**高1.84×10-1 copies/16S rRNA.)调查了上海地区猪场和牛场废水中磺胺类和四环素类抗性基因，含量**高的分别为sulA(108~1010 copies · mL-1)和tetW(106~107 copies · mL-1)，而sulIII含量与磺胺类**浓度的相关性较好，这可能与磺胺类**易生物降解性有关;tetM含量与四环素类**浓度相关性较弱.)也指出TC与tet无显著相关性.除四环素类与磺胺类**之外，泰乐菌素是应用**广泛的兽用**之一，可能引起大环内脂类抗性基因以及MLSB的多重抗性基因丰度的提高.)对3家猪场大环内脂抗性基因erm进行了定量检测，废水中ermB、ermF含量较高(在108~1010 copies · mL-1之间)，而ermX在104~106 copies · mL-1范围.通过寡聚糖杂交探针测试方法，发现猪粪水和氧化塘废水中50%的rRNA携带MLSB多重抗性基因.

养猪场污水处理设施

水资源与其他矿产资源相比，另一个**区别是：水资源具有既可造福于人类，又可危害人类生存的两重性。

表1 基于抗性机制分类畜禽养殖废水中抗性基因赋存特征

　　针对抗性基因与基因转移元件的相关性，sulI与intI1具有极显著的相关性(p<0.001;r=0.803)，这可能由于sulI经常与一类整合子结合在一起指出tetM可能由转座子Tn916Tn1545和结合质粒介导.

　　3 畜禽养殖废水中重金属对**抗性基因的影响

　　畜禽养殖过程在饲料中添加铜、锌等重金属引起猪粪水中抗铜、抗锌细菌的增加，畜禽养殖废水存在**与重金属复合污染特征.在重金属的选择压力下，畜禽养殖粪水中重金属抗性基因丰度较高.对猪饲料、肠道和粪便中抗铜细菌进行了分析鉴定，发现猪粪中抗铜大肠杆菌与饲料中添加量正相关，分离得到的239株抗铜细菌中携带抗铜基因pcoA、pcoC、pcoD，携带抗铜基因的细菌也同时携带链霉素和四环素的抗性基因(strA、strB、tetB).而研究了猪粪中抗锌细菌的分布规律，结果表明猪粪中普遍存在抗锌细菌，抗锌大肠杆菌的检出率与饲料中氧化锌的添加成正相关关系;抗锌菌株主要携带抗锌基因zntA.

　　养猪场污水处理设施畜禽养殖环境重金属的污染不仅引起重金属耐受菌及抗铜、抗锌基因丰度的提高，可能存在重金属与**的协同选择作用(coselection)，重金属的选择压力可能使**抗性基因丰度维持在较高水平.欧盟国家已禁止**饲料添加剂的使用，但减少**使用并不会阻止抗性基因的传播，养殖场重金属使用可能会通过协同选择增加**抗性基因的传播.研究发现磺胺类sulA与重金属Hg、Cu、Zn具有显著相关关系.研究发现猪场废水中高浓度的Cu和Zn显著提高了耐β内酰胺大肠杆菌的丰度.

污水处理常用产品有：石英砂滤料、无烟煤滤料、聚合氯化铝、活性炭、蜂窝斜管填料、纤维球滤料、石榴石沙等

该技术各单元可作为单独处理方法使用，又可作为生物处理的前处理工艺，利于污泥的沉降和生物挂膜。

水污染情况不断加剧，使得污水处理和再生行业受到空前的关注，近两年各地区毛利率都保持在70%左右，甚至有的地区超过了100%，行业发展潜力非常大。