CN103121768A

CN103121768A - 一种使用微波辐射技术去除水体中抗生素抗性基因的方法

Info

Publication number: CN103121768A
Application number: CN2013100866442A
Authority: CN
Inventors: 赵峰; 王鲁
Original assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Current assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-05-29

Abstract

本发明公开一种去除水体中抗生素抗性基因的方法，属于水处理技术领域，本发明要解决抗生素抗性基因污染水体这一问题。本发明主要通过以下步骤来实现：一、在沉淀池与活性炭滤池之间的管道上加装长度为0.5m~600m的玻璃钢管道，在玻璃钢管道外部加装微波辐射装置；二、将从沉淀池排出的水体，经过玻璃钢管道排入活性炭滤池，水体在玻璃钢管道内受到微波辐射，持续时间为30s~600s，用以破坏水体中所含的抗生素抗性基因；三、经过步骤二处理后的水体再进入活性炭滤池进行过滤，完成水体中抗生素抗性基因的完全去除。本方法简洁合理，具有运行成本低，自动化程度高，便于工业化应用的优势。

Description

一种使用微波辐射技术去除水体中抗生素抗性基因的方法

技术领域

本发明属于水处理领域，尤其涉及一种去除水体中抗生素抗性基因的方法。

背景技术

中国是世界上最大的抗生素生产和消费国。根据2012年美国《科学》杂志的报道，中国年产抗生素达21万吨，其中有近一半用于了牲畜的养殖。抗生素的长期滥用会诱导动物体内产生抗生素抗性基因。抗生素抗性基因经排泄后将对养殖区域及其周边环境造成潜在基因污染。目前，在不同的环境介质，如水体沉积物、水生生物和细菌体内均已检出其存在，并且有研究还发现抗生素抗性基因能够通过可移动的遗传元件在细菌之间传播，进而在环境中扩散，这将会对公共健康和食品安全构成严重威胁。

微波是指频率从300MHz到300GHz，波长为1mm~1m的超高频电磁波。与传统技术相比，微波具有选择性加热、快速高效、设备体积小且无废物生成、节能、清洁、便于控制的优点。微波辐射的机理大体有三种：一，磁性物质在微波场的作用下，磁性组分发生变化，这种变化的迟滞作用产生热能；二，极性分子在外加微波电磁场的作用下，原来杂乱无章的分子随之快速改变方向，分子或原子的电子云发生偏移导致偶极子发生运动，呈现正负极性，由于电磁场的变化频率极高，分子高速的摆动，使分子间摩擦产生热能；三，具有导电性的材料在微波场作用下会产生电流，电流的流动产生热。在微波辐射作用下，介质的加热效应是内部的整体加热，介质内部基本上不存在温度梯度，因此微波可以均匀地加热介质。近年来，人们对微波的辐射机理进行了大量的研究，结果发现，微波辐射还可以加快聚合反应速率和降低反应活化能，加快化学反应速率，而且电磁场对分子间行为的直接作用还可以引起非热效应。

鉴于传统的污水处理工艺不仅难以去除抗生素抗性基因，污水处理厂出水还被认为是地表水、地下水及土壤中抗生素抗性基因的重要来源。因此，使用新型的处理工艺去除水体中的抗生素抗性基因，是确保水质安全、环境安全和生态安全的重要环节。

发明内容

本发明是要解决抗生素抗性基因污染水体这一问题，而提供基于微波辐射技术的抗生素抗性基因去除方法。

本发明基于微波辐射技术的抗生素抗性基因去除方法，通过以下步骤实现：

（一）、在沉淀池与活性炭滤池之间的管道上加装长度为0.5m~600m的玻璃钢管道，在玻璃钢管道外部加装微波辐射装置；

（二）、将从沉淀池排出的水，经过玻璃钢管道排入活性炭滤池，在这个过程中，水体在玻璃钢管道内受到微波辐射的时间为30s~600s；

（三）、经步骤二处理后的水体再进入活性炭滤池进行过滤，完成抗生素抗性基因从水体中的完全去除。

本发明的工作原理是通过使用功率在300W~3000W之间，频率为2450MHz的微波辐射水体，使水体中的抗生素抗性基因被不断加速运动的水分子碰撞，令抗生素抗性基因的分子结构遭到破坏，导致其中所包含的遗传信息缺失，从而达到去除抗生素抗性基因这一目的。

本发明的有益效果：

（一）、通过微波辐射使水体中所含的抗生素抗性基因分子结构遭到破坏，使其断裂为游离的碱基片段，丧失其遗传信息的完整性；

（二）、微波处理方法具有设备简单、操作方便、处理效率高、能耗低的优势，使抗生素抗性基因的处理工艺简化，处置成本降低；

（三）、整个工艺流程简单，易于实现，而且自动化程度高，便于工业化应用。

附图说明

图 1 是实验一中所述基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的处理流程图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：

本实施方式中基于微波辐射技术的剩余污泥脱水方法，按以下步骤进行：

（一）、在沉淀池与活性炭滤池之间的管道上加装一段长度为6m的玻璃钢管道，在玻璃钢管道外部安装微波加载装置；

（二）、将沉淀池出水，经过玻璃钢管道排入活性炭滤池，其中出水在玻璃钢管道内受到微波辐射的时间为30s~90s ；

（三）、经步骤二处理后的出水再进入活性炭滤池进行过滤处理，完成抗生素抗性基因的去除操作。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中玻璃钢管道长度为1m~6m。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中玻璃钢管道长度为6m~24m。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中出水在玻璃钢管道内受到微波辐射的时间为90s~300s。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中出水在玻璃钢管道内受到微波辐射的时间为300s~600s。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中所述的微波辐射频率为2450MHz，而且微波加载装置功率在300W~3000W之间可调。其它步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中所述的微波辐射频率为2450MHz，而且微波加载装置功率为462W。其它步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。

为验证本发明的有益效果，进行了如下实验：

实验一：基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的处理方法是按下列步骤进行的：一、从九龙江流域某污水处理厂排水口下游水体中取水样20L，通过PCR扩增，检出以下十种抗生素抗性基因：整合子基因int1、int2，磺胺类抗性基因sul1、sul2、sul3、sulA，四环素类抗性基因tetA、tetC、tetE、tetM；该水样首先进入沉淀池沉淀30min；二、步骤一中得到的沉淀池出水，通过一段长度为1m的玻璃钢管道通入到活性炭滤池中，与此同时，使用一个加装在该段管道外部的装置功率为462W微波加载装置对其进行300s的微波辐射，其中所述的微波辐射频率为2450MHz；三、步骤二中得到的出水进入活性炭滤池进行过滤处理，相对于未进行微波辐射而直接进行过滤的污水，微波辐射步骤可以达到破坏了水体中的抗生素抗性基因的目的。

出水中整合子基因(int1、int2)、磺胺类抗性基因（sul1、sul2、sul3、sulA）、四环素类抗性基因（tetA、tetC、tetE、tetM）浓度如下表：

Figure 2013100866442100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1.基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于它通过以下步骤实现的：

（一）、在沉淀池与活性炭滤池之间的管道上加装长度为0.5m~600m的玻璃钢管道，在玻璃钢管道外部安装微波加载装置；

（二）、将从沉淀池排出的污水，经过玻璃钢管道排入浓缩池，其中污水在玻璃钢管道内受到微波辐射的时间为30s~600s；

（三）、经步骤二处理后的污水再进入活性炭滤池，完成抗生素抗性基因的去除。

2.如权利要求1所述的基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步骤一中玻璃钢管道的长度为1m~60m。

3.如权利要求1所述的基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步骤一中玻璃钢管道的长度为24m。

4.如权利要求1所述的基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步骤二中污水在玻璃钢管道内受到微波辐射的时间为60s~500s。

5.如权利要求1所述的基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步骤二中污水在玻璃钢管道内受到微波辐射的时间为300s。

6.如权利要求1至5中任一项所述的基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步骤二中所述的微波辐射频率为2450MHz，而且微波加载装置功率在300W~3000W之间可调。

7.如权利要求1至5中任一项所述的基于微波辐射技术的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步骤二中所述的微波辐射频率为2450MHz，而且微波加载装置功率为462W。