Zero-valent iron enhanced in-situ advanced anaerobic digestion for the removal of antibiotics and antibiotic resistance genes in sewage sludge

HaidongZhou，ZhengcaoCao，MinquanZhang，ZhenxiYing，LixinMa

期刊：Sci Total Environ IF:7.963

作者单位：上海科技大学 环境与建筑学院

亮点

•开发了零价铁（ZVI）原位高级厌氧消化（AAD）。

•原位AAD提高了CH4产量和除氧氟沙星外的抗生素去除率。

•原位AAD大大提高了微生物群落的丰富度和多样性。

•在原位AAD过程中，AAC（6′）-IB-CR和tetB能有效降低。

•最佳操作为ZVI 1000 mg/L，SRT 20 d，并使用抗生素≤20微克/升。

文章摘要

在中温条件下，研究了零价铁粉（ZVI）强化的原位高级厌氧消化（AAD）去除5种抗生素（磺胺嘧啶（SMR）、磺胺甲恶唑（SMZ）、氧氟沙星（OFL）、四环素（TC）和罗红霉素（ROX））和11种抗生素耐药基因（ARGs）（AAC（6′）-IB-CR、qnrS、ermF、ermT、ermX、，污水污泥中的sul1、sul2、sul3、tetA、tetB和tetG）。探讨了不同ZVI剂量、抗生素浓度和固体停留时间（SRT）对去除的影响。分析了抗生素与精氨酸、微生物群落结构、产气量和产甲烷量的相关系数。所有处理均稳定运行，改良的Gompertz模型较好地描述了累积甲烷产量。在AAD期间，当ZVI剂量为1000 mg/L，SRT为20 d，抗生素浓度为20μg/L时，除OFL外，污水污泥中的抗生素被有效去除。SMZ、SMR、TC和ROX的去除率分别达到97.39%、74.54%、78.61%和56.58%。在原位AAD过程中，AAC（6′）-IB-CR和tetB能有效降低。通过冗余分析，AAC（6′）-IB-CR、ermT、ermX、sul2、tetB和tetG与反应器中的抗生素呈强正相关。主成分分析表明，在污泥中ZVI和抗生素浓度相同的情况下，SRT为10d和20d时，群落结构相似。在1000 mg/L ZVI剂量、SRT 20 d和20μg/L抗生素浓度的操作参数下，丹毒杆菌、疣状芽胞杆菌、梭状芽孢杆菌、钙地孢菌和α-变形杆菌是厌氧消化中的主要微生物。

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