[实用新型]一种消除农村饮用水中抗生素及其抗性基因污染装置

说明书

本实用新型提供一种消除农村饮用水中抗生素及其抗性基因污染装置，包括曝气生物滤池、设于曝气生物滤池内的穿孔支撑板、卵石承托层、斜发沸石层、盘式微孔曝气器、数控超声波换能器、与曝气生物滤池连通的过硫酸盐加料器以及与盘式微孔曝气器连接的微纳米曝气装置；所述过硫酸盐加料器用于向曝气生物滤池添加过硫酸盐，所述盘式微孔曝气器的曝气探头置于斜发沸石层中。本实用新型利用曝气生物滤池整合微纳米曝气技术、超声波细胞粉碎以及超声波活化过硫酸盐体系对水体抗生素与ARGs进行降解和消除，能有效控制农村饮用水中抗生素及ARGs污染所带来的一系列水生态环境问题，达到净化水质，治理水环境的目的。

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体是一种消除农村饮用水中抗生素及其抗性基因污染装置。

背景技术

近年来抗生素作为一类新兴污染物在国内天然水体中广泛检出。抗生素的化学稳定性和生物积累性对水生生物甚至整个水生态系统带来潜在风险，促进环境中耐药菌和抗性基因的形成。我国是生产和消费抗生素的大国，年抗生素产量约21万吨。大多数抗生素被人类和动物吸收代谢的水平较低，大部分以母体化合物和代谢物通过尿液和粪便直接排出，通过雨水冲刷、污水处理厂排放等途径进入水环境，而目前的污水处理工艺不能对抗生素进行有效去除。

抗生素抗性基因(ARGs)是一类能够致使微生物产生抗生素抗性的编码基因，主要由环境中残留的抗生素给予的选择压诱导产生，目前同样成为了较为关注的新兴污染物，通过生物间垂直进化和水平转移在环境中扩散和传播，从而使抗生素失去原有的生物毒性。人类可以通过多种不同的暴露途径接触并在体内蓄积环境中存在的ARGs，给流行性传染病的控制带来困难，ARGs也因此越来越多地被认可为全球公共卫生问题，对现代卫生保健系统构成威胁。

饮用水体中抗生素残留去除技术应用很多，总结起来一般有物理、化学、生物等方法，如物理吸附、光/电化学催化、臭氧氧化、芬顿氧化、活化过硫酸盐、好氧生物与厌氧生物处理等，而受微生物细胞壁的保护所限，ARGs的消除技术则不多，且各技术应用的效果也往往不佳。考虑到饮用水体中的抗生素与ARGs污染往往同时存在，因此特别需要在现有的抗生素降解技术的基础上，研发整合应用效果上佳的ARGs消除技术，进而搭建两种污染同步消除的配套平台以达到全面有效治理饮用水中抗生素与ARGs污染问题，减少其对人类健康构成的危害。

在实用新型名称为“一种去除污水中抗生素抗性基因的混凝方法”的中国专利(专利号：104671618B)中，公布了一种通过向格栅出水和二级出水中投加聚合氯化铝(PACl)和聚合硫酸铁(PFS)两种混凝剂对污水中的ARGs进行去除的方法。该方法主要以混凝、膜分离等技术作为ARGs去除的手段，并未真正意义上破坏ARGs，后续水体分离到的废弃物还需要进一步处理，此外该方法对技术的要求与使用成本均较高，不适应在农村饮用水处理中推广。

在实用新型名称为“一种利用纳米生物炭消除水体中抗生素抗性基因的方法”的中国专利(专利公开号：111661893A)中，公布了一种利用纳米生物炭吸附常见ARGs，破坏其DNA结构，阻断其再次传播可能性的方法。该方法操作简便，易于推广应用，但对水体中ARGs的去除率只有66％，且这种ARGs去除本质上只是污染物的吸附，而非彻底降解ARGs，在应用过程中也存在纳米生物炭的制造成本高、使用量大等问题。

在实用新型名称为“一种用于水体中抗性基因处理的一体光催化装置及方法”的中国专利(专利公开号：111661897A)中，公布了一种经过紫外灯和光催化剂双重作用消除水体中抗生素与ARGs的方法，具有成本低，可反复使用等特点，但方法本质上是光催化氧化，产生的自由基寿命短，不利于长距离传输，对细胞的破坏作用赶不上超声波的空化作用。另外受光照条件的严格要求，本方法的使用处理范围也十分有限。