[发明专利]一种填埋场原位去除渗滤液中抗生素和抗性基因的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种填埋场原位去除渗滤液中新型污染物抗生素和抗性基因的设备和方法，属于环境保护污染控制和处理技术领域。

技术背景

抗生素是人类在20世纪最重要的发现之一，现已成为治疗传染性疾病的主要药物，广泛的用于人类和动物的疾病预防，牲畜饲料中作为添加剂来帮助动物抵御疾病等。1990年之后，世界范围内抗生素的产量呈指数增长，抗生素在养殖业和人类医疗方面的滥用情况越来越严重。研究表明，动物和人类在使用抗生素后，只有很少一部分能被机体吸收，绝大部分最终以原药形态直接排放于环境中，致使环境中良性菌和致病菌的抗生素的抗性(AntibiotictoResistance，AR)在不断增加，加速了抗性基因(AntibioticResistanceGenes，ARGs)的产生和传播，诱导环境微生物耐药性的形成，给人类和动物的健康以及生产生活带来了严重的威胁。

在我国，由于管理不善的原因导致抗生素被滥用，很多过期或者不用的抗生素最终随着生活垃圾进入到垃圾填埋场中，使垃圾填埋场成为潜在的抗生素和抗性基因储存库，其中部分抗生素残留和抗性基因又随着垃圾渗滤液排出填埋场，如若不经妥善处理，这种新型、持久性的环境污染物会对地下水、土壤等造成严重污染，威胁人类的公共健康和环境卫生。目前，缺少针对填埋产生的垃圾渗滤液中抗生素残留和抗性基因的去除技术。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种填埋场原位去除渗滤液中新型污染物抗生素和抗性基因的设备和方法。结合垃圾渗滤液原位回灌技术，提出一种原位处理方法，能够实现垃圾渗滤液中主要抗生素残留和抗性基因的高效去除。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种填埋场原位去除渗滤液中抗生素和抗性基因的设备，包括盛有填埋场垃圾渗滤液的调蓄池、回灌至填埋场的生物反应器和控制电路；所述的生物反应器中充填陈垃圾；所述的生物反应器的上部水平铺设有带有出气口的供气管道；供气管道将生物反应器分成上下两部分：好氧区和厌氧区；所述的供气管道与风机相连通，风机和供气管道之间设置有气体流量计；所述的调蓄池中的垃圾渗滤液通过泵输送至生物反应器，并从生物反应器的顶部均匀布下；由上而下渗流，依次经过好氧区和厌氧区，自生物反应器的底部流出；在泵与调蓄池之间还设置有液体流量计；通过液体流量计和泵控制的回灌水力负荷，所述的液体流量计、泵、气体流量计、风机与控制电路电连接。

所述的回灌水力负荷为15～35L·m^-3·d^-1。

所述生物反应器中的陈垃圾为垃圾填埋场年以上陈垃圾，其干重密度1.6～1.9g/cm³，孔隙率0.28～0.35，含水率9％～11％。

所述回灌渗滤液为垃圾填埋中产生的实际垃圾渗滤液，含有抗生素磺胺类(Sulfonamides，SAs)，喹诺酮类(Quinolones，FQs)，四环素类(Tetracyclines，TCs)，大环内酯类(Macrolides，MLs)，氯霉素类(Chloramphenicols，CPs)等；含有四环素类抗性基因tetM、tetQ，大环内酯类抗性基因ermB等。

所述的供气管道布置在生物反应器上部的1/3处，以保证反应器上部的好氧环境。

所述的生物反应器底部设置有出水阀。

本发明的技术原理在于，吸附水解和微生物降解是抗生素和抗性基因降解的重要途径，渗滤液回灌提高了填埋场生物反应器中陈垃圾填料含水率和生物活性，加速了抗生素和抗性基因在反应器中迁移、吸附降解和微生物转化。回灌过程中的好氧环境将有利于抗生素的转化降解，厌氧有利于抗生基因的去除，水力负荷的调控可以优化去除效果，达到同时降低渗滤液中主要抗生素和抗性基因含量的目的。

本发明的有益效果为：

(1)通过调控回灌条件和参数，垃圾渗滤液中的抗生素和抗性基因就地原位去除，高效低耗，能显著阻隔和减轻对周边环境的生态风险。

(2)在本设计的填埋场反应器中，渗滤液中主要抗生素和抗性基因的去除率可达到约80％或以上。

附图说明

图1为本发明原位回灌设备示意图。

图中，1—调蓄池，1.1—液体流量计，1.2—泵，2—填埋场生物反应器，2.1—穿孔供气管道，2.2—陈垃圾，2.3—出水阀，3—风机，3.1—气体流量计。

图2为好氧/厌氧条件下渗滤液中抗生素去除效果图。

图3为好氧/厌氧条件下渗滤液中抗性基因的去除效果图。