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用于削减 纳米材料导致 污泥厌 氧处理中抗性基因增殖的方法

阅读：0发布：2021-12-01

专利汇可以提供用于削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，利用相关物质降低纳米材料的生物可利用性，减弱纳米材料对相关微生物的生物化学作用；从而大幅降低其厌氧消化过程中抗性基因的增殖。包括以下步骤：获取含半胱氨酸的溶液；将所得溶液与含纳米材料污泥配比混匀；将混匀后的污泥厌氧处理。所述有机废水 /废弃物为蛋白制品废水、高含硫污泥或畜禽粪便等含硫废弃有机质。本发明可有效控制抗性基因的增殖，与常规厌氧处理导致污泥抗性基因增加2～10倍相比，可将纳米材料导致的抗性基因增殖控制在0～0.2倍之内；另外，在实现废弃物资源化的同时又显著降低了控制抗性基因增殖的成本；同时具有操作简便等优点。，下面是用于削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：利用相关物质降低纳米材料的生物可利用性，减弱纳米材料对相关微生物的生物化学作用。
2.根据权利要求1所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取含半胱氨酸的溶液；
(2)将步骤(1)所得溶液与含纳米材料污泥配比混匀；
(3)将混匀后的污泥厌氧处理。
3.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(1)中是将有机废水/废弃物厌氧转化为含半胱氨酸的溶液。
4.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(1)中所述有机废水/废弃物为蛋白制品废水、高含硫污泥或畜禽粪便。
5.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(1)中，控制厌氧发酵温度25～45℃，溶液pH为7～11，厌氧发酵时间1～6天。
6.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(2)中，控制加入发酵所得溶液后的泥水混合物中半胱氨酸浓度大于5μmol/L。
7.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(3)中，控制厌氧消化初始pH 6.5～7.5，厌氧消化时间12～20天。
8.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(1)中，控制厌氧发酵温度为30～38℃。
9.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(1)中，控制厌氧发酵pH为8～9.5。
10.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(1)中，控制厌氧发酵时间为2～4天。
11.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(2)中，污泥中所含纳米材料是纳米氧化铜、纳米氧化锌、纳米铜或纳米银中任一种或几种。
12.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(2)中，控制加入发酵所得溶液后的泥水混合物中半胱氨酸浓度大于8μmol/L。
13.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(3)中，控制厌氧消化初始pH 6.8～7.2。
14.根据权利要求2所述的削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，其特征在于：步骤(3)中，控制厌氧时间为16～20天。

说明书全文

用于削减纳米材料导致 污泥厌 氧处理中抗性基因增殖的方法

技术领域

[0001] 本发明属于环保技术领域，涉及利用含硫有机废弃物预发酵产生含半胱氨酸溶液，控制抗性基因在含纳米材料污泥厌氧处理过程中增殖的新方法。

背景技术

[0002] 众所周知，纳米材料因其优异的理化特性被广泛应用于表面涂料、医药业、化妆品和催化剂等行业领域。但是，在纳米材料的生产及使用过程中，纳米材料将不可避免地泄露进自然环境，并伴随排水收集系统进入污水处理厂。现阶段，常规污水处理工艺并不能有效去除纳米材料。大量研究证实，纳米材料会吸附聚集在污泥中，影响污泥后续资源化利用及其环境风险。比如，近年来，由于潜在的环境健康危害，抗性基因已经被广泛认为是一种新型污染物。而有研究表明，污水中99％以上的抗性基因都会聚集在污泥中。因此，在污泥资源化处理过程中，抗性基因的控制显得尤为重要。但是有研究表明，纳米材料的存在，会促进抗性基因在不同的微生物之间传递。考虑到污泥是一个天然的微生物聚集体，因此，有必要开发一种有效削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法。

[0003] 目前，有研究者通过控制污泥厌氧消化处理的参数来控制抗性基因的增殖。例如，与中温条件相比，高温处理更有利于抗性基因的去除。此外，有研究人也指出，碱性pH可以有效控制抗性基因的传播。但是，这些研究都忽略的纳米材料对抗性基因的潜在作用。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种利用含硫有机废弃物预发酵产生含半胱氨酸溶液，控制抗性基因在含纳米材料污泥厌氧处理过程中增殖的新方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 通过前期研究表明，纳米材料对抗性基因的影响主要来源于纳米材料对相关微生物的生物化学作用。因此，如果能够利用相关物质降低纳米材料的生物可利用性，则可以有效控制纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖。

[0007] 本发明通过将含硫有机废弃物，如蛋白制品废水、高含硫污泥或畜禽粪便等，厌氧发酵产生发富含半胱氨酸的发酵液，并用于与含纳米材料污泥共厌氧处理，从而大幅降低厌氧消化过程中抗性基因的增殖。

[0008] 用于削减纳米材料导致污泥厌氧处理中抗性基因增殖的方法，利用相关物质降低纳米材料的生物可利用性，减弱纳米材料对相关微生物的生物化学作用；包括以下步骤：

[0009] (1)获取含半胱氨酸的溶液；

[0010] (2)将步骤(1)所得溶液与含纳米材料污泥配比混匀；

[0011] (3)将混匀后的污泥厌氧处理。

[0012] 进一步：步骤(1)中是将有机废水/废弃物厌氧转化为含半胱氨酸的溶液。

[0013] 可选地，步骤(1)中所述有机废水/废弃物为蛋白制品废水、高含硫污泥或畜禽粪便等含硫废弃有机质。

[0014] 可选地，步骤(1)中，控制厌氧发酵温度25～45℃，溶液pH为7～11，厌氧发酵时间1～6 天。

[0015] 可选地，步骤(2)中，控制加入发酵所得溶液后的泥水混合物中半胱氨酸浓度大于5μ mol/L。

[0016] 可选地，步骤(3)中，控制厌氧消化初始pH 6.5～7.5，厌氧消化时间12～20天。

[0017] 可选地，步骤(1)中，控制厌氧发酵温度为30～38℃。

[0018] 可选地，步骤(1)中，控制厌氧发酵pH为8～9.5。

[0019] 可选地，步骤(1)中，控制厌氧发酵时间为2～4天。

[0020] 可选地，步骤(2)中，污泥中所含纳米材料是纳米氧化铜、纳米氧化锌、纳米铜或纳米银中任一种或几种。

[0021] 可选地，步骤(2)中，控制加入发酵所得溶液后的泥水混合物中半胱氨酸浓度大于8μ mol/L。

[0022] 可选地，步骤(3)中，控制厌氧消化初始pH 6.8～7.2。

[0023] 可选地，步骤(3)中，控制厌氧时间为16～20天。

[0024] 由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0025] (1)本方法所采用的发酵液来源于蛋白制品废水、高含硫污泥或畜禽粪便等含硫废弃有机质，这在实现废弃物资源化的同时又显著降低了控制抗性基因增殖的成本。

[0026] (2)本方法可有效控制抗性基因的增殖，将增殖量降低至0～20％。

[0027] (3)本方法具有操作简便及削减效果显著等优点。

具体实施方式

[0028] 以下结合所示实施例对本发明作进一步的说明。

[0029] 实施例1：

[0030] (1)待处理的含纳米氧化铜污泥，经厌氧消化处理后，磺胺类抗性基因sul I和sul II 分别增加7.5倍和3.2倍，四环素类抗性基因tet Q增加8.2倍，多重抗性基因mex B则增加9.0倍。

[0031] (2)将蛋白制品废水进行厌氧预发酵，控制过程温度为30度，溶液pH为8，厌氧发酵时间为2天。

[0032] (3)将发酵所得溶液与含纳米氧化铜污泥混合，控制溶液中半胱氨酸浓度为10μmol/L。

[0033] (4)调节混合物pH为7.0，厌氧消化16天后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加0.2倍和0.15倍，四环素类抗性基因tet Q未检测到增加，多重抗性基因mex B增加 0.05倍。

[0034] 实施例2：

[0035] (1)待处理的含纳米氧化锌污泥，经厌氧消化处理后，磺胺类抗性基因sul I和sul II 分别增加5.2倍和2.8倍，四环素类抗性基因tet Q增加7.5倍，多重抗性基因mex B则增加7.6倍。

[0036] (2)将高含硫污泥进行厌氧预发酵，控制过程温度为37度，溶液pH为9，厌氧发酵时间为1天。

[0037] (3)将发酵所得溶液与含纳米氧化锌污泥混合，控制溶液中半胱氨酸浓度为15μmol/L。

[0038] (4)调节混合物pH为7.2，厌氧消化20天后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加0.18倍和0.11倍，四环素类抗性基因tet Q未检测到增加，多重抗性基因mex B增加 0.09倍。

[0039] 实施例3：

[0040] (1)待处理的含纳米铜污泥，经厌氧消化处理后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加6.8倍和4.5倍，四环素类抗性基因tet Q增加8.8倍，多重抗性基因mex B则增加 9.9倍。

[0041] (2)将畜禽粪便进行厌氧预发酵，控制过程温度为35度，溶液pH为8.5，厌氧发酵时间为3天。

[0042] (3)将发酵所得溶液与含纳米铜污泥混合，控制溶液中半胱氨酸浓度为9μmol/L。

[0043] (4)调节混合物pH为6.8，厌氧消化18天后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加0.20倍和0.19倍，四环素类抗性基因tet Q增加0.15倍，多重抗性基因mex B增加 0.18倍。

[0044] 实施例4：

[0045] (1)待处理的含纳米氧化铜和氧化锌污泥，经厌氧消化处理后，磺胺类抗性基因sul I 和sul II分别增加8.8倍和6.2倍，四环素类抗性基因tet Q增加9.5倍，多重抗性基因 mex B则增加9.9倍。

[0046] (2)将蛋白制品废水进行厌氧预发酵，控制过程温度为37度，溶液pH为9.5，厌氧发酵时间为2天。

[0047] (3)将发酵所得溶液与含纳米氧化铜和氧化锌污泥混合，控制溶液中半胱氨酸浓度为 15μmol/L。

[0048] (4)调节混合物pH为6.9，厌氧消化16天后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加0.13倍和0.17倍，四环素类抗性基因tet Q增加0.08倍，多重抗性基因mex B增加 0.14倍。

[0049] 实施例5：

[0050] (1)待处理的含纳米铜、纳米氧化铜、纳米氧化锌污泥，经厌氧消化处理后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加9.8倍和10.0倍，四环素类抗性基因tet Q增加8.9倍，多重抗性基因mex B则增加9.5倍。

[0051] (2)将畜禽粪便进行厌氧预发酵，控制过程温度为25度，溶液pH为7，厌氧发酵时间为6天。

[0052] (3)将发酵所得溶液与含纳米氧化铜污泥混合，控制溶液中半胱氨酸浓度为5.0μmol/L。

[0053] (4)调节混合物pH为6.5，厌氧消化12天后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加0.19倍和0.12倍，四环素类抗性基因tet Q增加0.10倍，多重抗性基因mex B增加 0.08倍。

[0054] 实施例6：

[0055] (1)待处理的纳米氧化锌、氧化铜污泥，经厌氧消化处理后，磺胺类抗性基因sul I和 sul II分别增加7.5倍和8.7倍，四环素类抗性基因tet Q增加6.9倍，多重抗性基因mex B 则增加7.2倍。

[0056] (2)将蛋白制品废水进行厌氧预发酵，控制过程温度为45度，溶液pH为11，厌氧发酵时间为1天。

[0057] (3)将发酵所得溶液与含纳米氧化铜污泥混合，控制溶液中半胱氨酸浓度为8.9μmol/L。

[0058] (4)调节混合物pH为6.5，厌氧消化12天后，磺胺类抗性基因sul I和sul II分别增加0.11倍和0.02倍，四环素类抗性基因tet Q未检测到增加，多重抗性基因mex B增加 0.06倍。

[0059] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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