本發明涉及污水處理，具體是涉及一種流域水體中抗生素污染治理方法。

背景技術：

1、環境中抗生素的來源主要包括生活污水、醫療廢水以及動物飼料和水產養殖廢水排放等。環境中的抗生素殘留又會通過各種方式重新進入人體，最主要的就是喝了含有抗生素的水、吃了存在抗生素殘留的肉類和蔬菜，另外還可以通過生態循環的方式回到人體。

2、現有技術中，對于流域水體中抗生素污染的治理方法存在以下問題：首先，抗生素在不同水深和介質（水體、沉積物）中分布差異大，單一處理難以全面覆蓋；其次，傳統吸附劑（如活性炭）對抗生素吸附能力有限，且再生成本高。因此，本發明決定設計一種流域水體中抗生素污染治理方法。

技術實現思路

1、為了解決上述問題，本發明提供了一種流域水體中抗生素污染治理方法。

2、一種流域水體中抗生素污染治理方法，包括以下步驟：

3、s1、向抽取的流域水體中施加氧化劑，氧化劑的施加濃度為抽取的流域水體中抗生素總濃度的0.1~0.3%，并施加直流電場，直流電場的電流為40~70ma，電勢梯度為0.4~0.6v/cm，反應時間為60~80min，反應完成后再用ph調節劑調節ph至6~8，固液分離后得到一次處理的水體；

4、s2、再向步驟s1得到的一次處理的水體中施加0.3~0.8g/l的活化微球c，進行紫外光照處理，紫外光強度為50~90μw/cm2，時間為30~50min，再進行膜分離得到回灌水；

5、s3、將步驟s2得到的回灌水以1~3次/1周的回灌頻率回灌入流域水體中，單次回灌方法如下：

6、s3-1、將流域水體按深度分為第一區間、第二區間以及第三區間，第一區間位于流域水體深度的1/4~3/4之間，第二區間位于流域水體深度的1/4~流域水體表面之間，第三區間位于流域水體深度的3/4~流域水體底部之間；

7、s3-2、將所述回灌水分為第一回灌水、第二回灌水、第三回灌水，所述第一回灌水、第二回灌水、第三回灌水的體積比為4~7：3：2；

8、s3-3、向所述第一回灌水中施加占其質量1~2‰的活化微球a后回灌至第一區間；

9、向所述第二回灌水中施加占其質量2~5‰的活化微球b后回灌至第二區間；

10、向所述第三回灌水中施加占其質量5~10‰的活化微球c后回灌至第三區間；

11、其中，所述回灌水的單次回灌量記為v，單位為m3，流域水體的平均流速記為v，單位為m/h，流域水體的深度記為h，單位為m；

12、所述回灌水的單次回灌量、流域水體的平均流速、流域水體的深度之間的關系為：v=hv2。

13、進一步地，所述活化微球a、活化微球b以及活化微球c的制備方法為：

14、將地開石粉碎后，置于氮氣氣氛中，以10~15℃/min的速率升溫至450~550℃，并保溫1.5~2.5h，再研磨得到粒徑為0.1~1.0mm的地開石微球；

15、將菌藻溶液和質量分數為60~70%的氯化鑭溶液按1：200~300的質量比混合，得到混合液，并將所述地開石微球置于溫度為35~55℃的所述混合液中浸漬30~40min，得到負載微球，將負載微球分為粒徑＜0.3mm的負載微球a、粒徑為0.3~0.5mm的負載微球b以及粒徑＞0.5mm的負載微球c；

16、將負載微球a浸入含1~3wt%硅烷的乙醇溶液中，超聲分散20~30min，65~70℃下烘干固化1.5~2h，得到活化微球a；

17、將負載微球b在氮氣保護下，將負載微球置于六甲基二硅氮烷蒸氣中，75~80℃下反應55~65min，得到活化微球b；

18、將負載微球c先在-60~-50℃下冷凍7~8h，室溫解凍3~4h，再在-40~-20℃下冷凍8~10h，室溫解凍3~4h，最后在-5~0℃下冷凍7~8h，解凍至室溫，得到活化微球c。

19、說明：地開石經高溫煅燒后形成多孔結構，通過物理吸附和離子交換捕獲抗生素分子，氯化鑭能在微球表面形成la3?活性位點，通過類芬頓反應催化h2o生成羥基自由基，降解吸附的抗生素，負載的菌藻分泌水解酶，特異性切斷抗生素分子鍵，將抗生素轉化為低毒代謝物；在多次循環冷凍解凍下，通過冰晶擠壓效應，在微球內部形成貫通孔道（孔徑50-200?nm），提升傳質效率，使抗生素擴散速率提高，且在此過程中，菌藻細胞經反復凍融后形成耐逆孢子或生物膜，在流域水體中保持活性。

20、進一步地，所述菌藻溶液的制備方法為：

21、將小球藻和席藻混合制成藻液，小球藻的含量為108~109個/ml、席藻的含量為105~106個/ml；

22、將枯草芽孢桿菌和貝萊斯芽孢桿菌混合制成菌液，枯草芽孢桿菌的含量為108~109cfu/ml，所述貝萊斯芽孢桿菌的含量為107~108cfu/ml；

23、將藻液和菌液以1：0.3~0.5的質量比混合均勻，得到菌藻溶液。

24、說明：小球藻的纖維素、席藻的藻酸銨為活化微球提供豐富的負電荷位點，通過靜電作用吸附抗生素；枯草芽孢桿菌可在ph?2.5~8范圍內穩定降解污染物，貝萊斯芽孢桿菌耐高溫及高鹽環境，且貝萊斯芽孢桿菌通過群體感應抑制病原菌生物膜形成，減少抗生素耐藥基因擴散。

25、進一步地，步驟s1中，所述氧化劑為高鐵酸鹽或過硫酸鹽。

26、說明：高鐵酸鹽的抗環境干擾性強，過硫酸鹽優先攻擊哌嗪環，導致c-n/c-f鍵斷裂；通過苯胺n的電子轉移和磺酰胺鍵裂解實現礦化，二者均是良好的氧化劑。

27、進一步地，步驟s1中，所述ph調節劑為質量分數為8~12%的氫氧化鈉溶液。

28、說明：氫氧化鈉可以使廢水變得更加澄清和透明，此外，氫氧化鈉還可以降低水中的硬度，去除水中的污垢和雜質。

29、進一步地，步驟s2中，所述膜分離采用的膜為醋酸纖維素反滲透膜或聚酰胺納濾膜。

30、說明：醋酸纖維素反滲透膜和聚酰胺納濾膜均可以有效截留抗生素污染物。

31、進一步地，所述抗生素包括四環素、環丙沙星、磺胺甲惡唑中的至少一種。

32、說明：本發明的方法能夠有效針對上述抗生素污染物進行治理。

33、與現有的抗生素污染治理方法相比，本發明的有益效果是：

34、（1）本發明的治理方法，首先通過直流電場與氧化劑的耦合作用，實現抗生素分子的定向氧化，反應完成后調節ph促使抗生素降解產物與金屬離子共沉淀，同步去除膠體態污染物；再施加活化微球c和紫外光照處理，活化微球c以多孔材料為載體，負載催化劑，在紫外光激發下產生光生空穴和電子，實現抗生素的礦化，再通過膜分離選擇性截留殘留抗生素，得到回灌水滿足回灌標準，再分區間回灌，第一區間施加小粒徑活化微球a，懸浮時間長，增強對溶解態抗生素的光催化降解；第三區間施加大粒徑活化微球c，快速沉降覆蓋底泥，抑制重金屬和抗生素的再釋放；第三區間的活化微球c施加量顯著高于第一區間，匹配污染物垂直分布規律，靶向削減底棲生物富集風險。

35、（2）本發明向流域水體中施加活化微球a、活化微球b以及活化微球c，其中各個組分的作用如下：地開石經高溫煅燒后形成多孔結構，通過物理吸附和離子交換捕獲抗生素分子，氯化鑭能在地開石微球表面形成la3?活性位點，通過類芬頓反應催化h2o生成羥基自由基，降解吸附的抗生素，負載的菌藻分泌水解酶，特異性切斷抗生素分子鍵，將抗生素轉化為低毒代謝物；活化微球a表面形成疏水層，使活化微球a能夠附著氣泡，增加浮力；活化微球b表面形成致密層，封閉孔隙，防止水分進入，保持內部空氣，從而降低密度；活化微球c在多次循環冷凍解凍下，通過冰晶擠壓效應，在活化微球c內部形成貫通孔道，提升傳質效率，使抗生素擴散速率提高，且在此過程中，菌藻細胞經反復凍融后形成耐逆孢子或生物膜，在流域水體中保持活性。

36、（3）本發明通過向流域水體中回灌經處理后的回灌水，相比直接投加未被污染的凈化水，可能因純凈水與流域水體的水質差異（如鹽度、溫度）破壞原有流域水體中的生態系統平衡，而回灌水回灌可逐步修復生境，避免突發性環境擾動；且回灌水中殘留的氧化劑可與活化微球催化反應生成自由基，減少額外的藥劑投加，且分區間回灌，一方面促進流域水體中溶解氧均勻擴散，一方面也可以防止活化微球先在同一回灌高度就產生作用而減弱在別的區間的作用。