纳米洋葱碳强化厌氧膜生物反应器处理氯霉素废水

作     者：朱明超 李娜 陆勇泽 胡朝霞 陈守文 ZHU Mingchao;LI Na;LU Yongze;HU Zhaoxia;CHEN Shouwen

作者机构：南京理工大学环境与生物工程学院南京210094 东南大学能源与环境学院南京211189 西藏民族大学西藏水污染控制与生态修复国家民委重点实验室咸阳712082 西藏民族大学信息工程学院咸阳712082 

出 版 物：《环境工程学报》 (Chinese Journal of Environmental Engineering)

年 卷 期：2024年第18卷第5期

页      面：1273-1282页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(YFC 3203304) 国家自然科学基金资助项目(52170153、51708295) 西藏重点研发计划资助项目(XZ202301ZY0031G) 江苏省碳达峰与碳中和科技创新项目资助项目(BK2022003) 

主　　题：纳米洋葱碳 厌氧膜生物反应器 氯霉素 抗生素抗性基因 废水处理 

摘      要：针对氯霉素难以生物降解的问题,本研究将纳米洋葱碳(carbon nano-onions,CNOs)作为导电材料投加到厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)去除废水中的氯霉素(chloramphenicol,CAP),探讨了CAP的厌氧降解途径和抗生素抗性基因(ARG)分布的情况,解析了CNOs对氯霉素去除的强化作用。质谱检测结果表明CAP和参与三羧酸循环的物质之间发生了酯化反应,这些降解产物的毒性低于CAP。此外,CNOs的添加促进了部分三羧酸循环酶的上调,进一步降低了CAP的生物毒性。研究还发现CNOs可以增强ARG的水平基因转移,其中intI1基因的相对丰度显著增加。另一方面,AnMBR的膜组件有效截留了ARG。采用序批实验进一步研究CNOs对氯霉素去除的强化作用,结果表明,添加CNOs的实验组中,反应10 h时CAP去除率为90.4%,远高于未添加CNOs的对照组(59.4%)。此外,添加CNOs的厌氧生物体系24 h内甲烷产量为46.1 mL,远高于对照组,且产甲烷滞后时间更短。以上结果表明CNOs强化了厌氧生物体系对氯霉素废水的去除效果,降低了CAP的生物毒性,可为AnMBR处理抗生素废水提供参考。