一种利用异养佐夫色绿藻处理抗生素废水的方法

本发明属于抗生素废水处理的，更具体地，涉及一种利用异养佐夫色绿藻处理抗生素废水的方法。

背景技术：

1、抗生素是具有抗菌或杀菌活性的天然或合成化合物，可用于治疗和预防由细菌感染引起的各种疾病，在医疗和畜牧业中应用广泛。然而无论人还是动物，都不能完全吸收或代谢抗生素，抗生素会以母体或活性代谢产物的形式随尿液和粪便排出。目前大多数污水处理工艺对抗生素的降解能力有限，大量未被降解的抗生素随污水处理厂出水进入水体环境。由此产生的抗生素耐药基因和抗生素耐药菌的进化和传播会导致严重的抗菌药耐药性，增大药物开发难度，影响粮食生产，直接危害人类和其他动物的健康，是我们目前在使用抗生素过程中面临的最大挑战。

2、目前针对抗生素有采用物理吸附、高级氧化和光催化等方法，然而上述方法均不能有效降解水体中的抗生素，且存在处理成本高、易产生二次污染等问题。以细菌为主体的活性淤泥法作为典型的生物处理方法，是目前城市污水处理的核心过程，但其在面对抗生素这类有抑菌效应的污染物时，除自身稳定性遭到破坏以外，还容易造成抗性基因及抗性菌的滋生与传播。

3、微藻是指个体微小、介于陆地微生物和植物细胞之间的一类生物。它们生长繁殖快、适应性强，能利用水体中的有机物等作为养分生长并在细胞内积累大量蛋白质、油脂、类胡萝卜素等生物活性物质。利用微藻处理含抗生素的废水，其处理过程不会产生或释放有毒物质，不会造成耐药基因扩散，但能同时获得大量微藻生物质。这些生物质可进一步加工成肥料、生物燃料、动物饲料等高附加值产品，间接降低处理成本。因此基于微藻的抗生素修复技术被认为是一种兼具生态和经济效益的替代方法。

4、一直以来，藻类被认为像高等植物一样必须通过光合作用才能实现细胞生物质合成，即光自养培养模式。目前关于微藻处理含抗生素废水的研究也主要集中在自养模式下。如专利公开号cn114249500a公开了紫外预处理再培养微藻净化高浓度抗生素废水的方法，专利公开号cn114561293a公开了基于微藻培养净化头孢拉定废水的方法。然而这种自养模式基本只能“靠天吃饭”，受外界环境条件如温度、光强、日照时间等条件限制，对光的依赖强，很难避免藻细胞间的光遮蔽等问题，生长缓慢，细胞浓度较低，其生物量大多低于1g/l，易被其它微生物污染，从而进一步限制了其污染物(尤其是抗生素等新型污染物)的降解效率，规模化处理受限。

5、另外，目前报道的这些用于抗生素处理的藻株其细胞内是否存在高价值活性成分尚不明确。专利公开号cn117384763a公开了一种共基质策略强化微藻净化高毒性抗生素废水处理与生物产能耦合的方法，通过在微藻中添加0.6mm的醋酸钠将微藻的生物量提高了1.36倍，但受光遮蔽影响，整体的生物量仍然处于较低水平，而真实废水因为其浊度高，往往更影响光的穿透。此外，当前研究基本都只处理了单一抗生素，不符合实际废水中多种抗生素共存的现状。

技术实现思路

1、针对上述现有的技术问题，本发明的首要目的在于提供佐夫色绿藻(chromochloris zofingiensis)在抗生素降解中的应用，佐夫色绿藻在含有有机碳源的环境下异养生长，对于抗生素具有优异的降解率。

2、本发明的第二个目的在于提供一种利用异养佐夫色绿藻处理抗生素废水的方法。

3、为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的：

4、本发明请求保护佐夫色绿藻在抗生素降解中的应用，所述佐夫色绿藻在异养条件下进行培养。

5、发明人通过研究发现了一株单细胞微藻佐夫色绿藻，其能够利用有机碳源(如葡萄糖、甘蔗糖蜜或甘露糖等)作为能源和碳源进行异养生长，异养条件下佐夫色绿藻产生的生物量是自养微藻的几十甚至几百倍，且其细胞内能够大量积累高价值类胡萝卜素、虾青素和油脂(含油量达细胞干重的52％)。异养佐夫色绿藻不仅对于单一的抗生素具有优异的降解率，而且对于混合抗生素也具有优异的降解率。

6、优选地，异养条件下进行培养是指：佐夫色绿藻采用含有有机碳源的培养基进行培养。

7、优选地，所述有机碳源在培养基中的浓度为5～100g/l。进一步优选地，所述有机碳源在培养基中的浓度为10～50g/l；更优选地，所述有机碳源在培养基中的浓度为20～30g/l。

8、优选地，所述有机碳源选自葡萄糖、甘蔗糖蜜、甘露糖、果糖、醋酸钠、甘油中的一种或多种。进一步优选地，所述有机碳源为葡萄糖。

9、优选地，所述培养基可以采用本领域常规用于绿藻培养的培养基。更具体而言，所述培养基为cz-m1培养基。更具体而言，cz-m1培养基包括：500～3000mg/l nano3、170～175mg/l kh2po4、145～155mg/l mgso4·7h2o、70～80mg/l k2hpo4、20～30mg/l cacl2·2h2o、20～30mg/l nacl、3～8mg/l fecl3·6h2o、0.12～0.20mg/l mnso4·h2o、0.1～0.5mg/l znso4·7h2o、0.001～0.002mg/l(nh4)6mo7o24·7h2o、0.04～0.08mg/l h3bo3、0.002～0.005mg/l cuso4·5h2o，ph调节至6.5。

10、优选地，所述培养的温度为：20～40℃。进一步优选地，所述培养的温度为：22～28℃。

11、优选地，所述抗生素选自青霉素类抗生素、头孢菌素类抗生素、大环内酯类抗生素、喹诺酮类抗生素、β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、磺胺类抗生素、四环素类抗生素中的一种或多种。

12、更具体而言，所述头孢菌素类抗生素可以为抗生素废水中常规含有的头孢菌素类抗生素，诸如头孢拉定等；所述喹诺酮类抗生素可以为抗生素废水中常规含有的常规喹诺酮类抗生素，诸如诺氟沙星、左氧氟沙星、环丙沙星等；所述喹诺酮类抗生素可以为抗生素废水中常规含有的常规喹诺酮类抗生素，诸如诺氟沙星、左氧氟沙星、环丙沙星等；所述磺胺类抗生素可以为抗生素废水中常规含有的常规磺胺类抗生素，诸如甲氧苄啶、磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶等；所述四环素类抗生素可以为抗生素废水中常规含有的常规四环素类抗生素，诸如四环素等。

13、进一步地，本发明请求保护佐夫色绿藻在混合抗生素降解中提高磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶、四环素降解率的应用。优选地，所述混合抗生素包括磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶、诺氟沙星、甲氧苄啶、环丙沙星、左氧氟沙星、头孢拉定和四环素。

14、进一步地，本发明请求保护一种利用异养佐夫色绿藻处理抗生素废水的方法，包括以下步骤：

15、s1.异养条件培养：佐夫色绿藻在含有有机碳源的培养基中进行活化和扩种，获得佐夫色绿藻种子液；

16、s2.佐夫色绿藻种子液与抗生素废水混合，处理抗生素。

17、优选地，所述佐夫色绿藻种子液与抗生素的体积质量比为10：0.01～100ml/mg。进一步优选地，所述佐夫色绿藻种子液与抗生素的体积质量比为10：0.05～1ml/mg。

18、优选地，活化的条件为：50～250rpm/min，20～40℃。

19、优选地，活化后的藻液按照10％的比例接种至培养基中，培养2～30天。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、本发明发现了佐夫色绿藻具有在无光的黑暗环境下，利用有机碳源异养生长的特点，其生物量是自养条件下的几十甚至几百倍，且其细胞内大量积累高价值类胡萝卜素虾青素和油脂。所述异养微藻对于单一抗生素或混合抗生素均具有优异的降解率。