生物膜法与三维电极-Fenton法处理含阿莫西林废水的研究

摘要

抗生素在人类与动物的疾病防治、畜牧及水产养殖等领域被广泛应用，我国每年抗生素生产量和消耗量均较大，由于抗生素在生物体内利用率低，导致大量抗生素及残留物通过各种途径进入到环境中，成为环境中的新型污染物，对人类健康及生态环境安全造成威胁。现有的很多污水处理设备并不是专门针对抗生素，导致其不能被完全去除，这又加剧了抗生素污染的生态风险。 本文以含阿莫西林废水为研究对象，对于较低浓度阿莫西林废水，采用活性炭纤维生物膜法处理，用扫描电镜观察生物膜生长状况，并通过高通量测序技术探究不同阿莫西林浓度对生物膜中微生物群落结构和多样性的影响；对于高浓度阿莫西林废水，生物膜法不再适用，采用三维电极-Fenton法处理，以COD去除率为指标综合评价对阿莫西林及其降解产物的去除效率。得出以下结论： （1）以活性炭纤维为载体，用活性污泥接种挂膜，培养20天后生物膜达到稳定状态。在底物存在情况下，微生物通过共代谢作用将阿莫西林转变成易生物降解的中间产物参与到主要代谢途径中去，从而使阿莫西林浓度降低，同时，生物膜上的微生物及其分泌的胞外聚合物对阿莫西林也有一定吸附作用。当阿莫西林浓度为30 mg/L时，生物膜法对阿莫西林去除率最高，在反应24 h后达到85.7%，去除效率优于普通活性污泥法。 （2）不同浓度阿莫西林对生物膜中细菌和真菌群落结构和多样性影响不同。当水中存在少量阿莫西林时（0.25 mg/L，8 mg/L），对细菌和真菌群落有一定刺激作用，使群落丰富度和均匀度略有增加。阿莫西林浓度超过30 mg/L时，对细菌和真菌群落结构影响较大，群落丰富度和均匀度明显下降，出现能抵御阿莫西林作用的优势菌种。在高浓度阿莫西林（100 mg/L)下黄单胞菌科Xanthomonadaceae中的未分类属、Rudaeicoccus和黄色杆菌属 Chryseobacterium 是细菌中的优势菌属，小蜡菌属Microcera、Myxocephala和丝孢酵母属Trichosporon是真菌中的优势菌属。 （3）三维电极-Fenton法对废水中COD的去除效率高于电-Fenton法和Fenton法。初始阿莫西林浓度为100 mg/L时，分析各因素对COD去除率的影响，得出最佳操作条件：pH=3，电压=12 V，[H2O2]=12 mmol/L，[Fe2+]:[H2O2]=1:36，活性炭投加量15 g/L。反应60 min后，废水COD去除率达到74.1%，BOD5/COD提高到0.44。

目录

声明

符 号 说 明

1前言

1.1研究背景

1.2抗生素废水处理技术研究现状

1.3 生物膜法概述

1.4三维电极-Fenton概述

1.5阿莫西林简介

1.6本课题研究内容及目的

2材料与方法

2.1生物膜法处理含阿莫西林废水及微生物多样性的研究

2.2三维电极-Fenton法处理含阿莫西林废水的研究

3结果与分析

3.1 不同时期活性炭纤维表面生物膜生长状况

3.2生物膜法处理含阿莫西林废水

3.3不同阿莫西林浓度对生物膜中微生物多样性的影响

3.4三维电极-Fenton法处理含阿莫西林废水的研究

4讨论

4.1活性炭纤维生物膜及其对含阿莫西林废水的处理

4.2不同阿莫西林浓度对生物膜中微生物多样性的影响

4.3三维电极-Fenton法对含阿莫西林废水中COD的去除

4.4创新之处与研究不足

5结论

参考文献

致谢