專利名稱：一種使用微波輻射技術(shù)去除水體中抗生素抗性基因的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種去除水體中抗生素抗性基因的方法。
背景技術(shù)：
中國是世界上最大的抗生素生產(chǎn)和消費(fèi)國。根據(jù)2012年美國《科學(xué)》雜志的報(bào)道，中國年產(chǎn)抗生素達(dá)21萬噸，其中有近一半用于了牲畜的養(yǎng)殖?？股氐拈L期濫用會(huì)誘導(dǎo)動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生抗生素抗性基因?？股乜剐曰蚪?jīng)排泄后將對養(yǎng)殖區(qū)域及其周邊環(huán)境造成潛在基因污染。目前，在不同的環(huán)境介質(zhì)，如水體沉積物、水生生物和細(xì)菌體內(nèi)均已檢出其存在，并且有研究還發(fā)現(xiàn)抗生素抗性基因能夠通過可移動(dòng)的遺傳元件在細(xì)菌之間傳播，進(jìn)而在環(huán)境中擴(kuò)散，這將會(huì)對公共健康和食品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。微波是指頻率從300MHz到300GHz，波長為ImnTlm的超高頻電磁波。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，微波具有選擇性加熱、快速高效、設(shè)備體積小且無廢物生成、節(jié)能、清潔、便于控制的優(yōu)點(diǎn)。微波輻射的機(jī)理大體有三種:一，磁性物質(zhì)在微波場的作用下，磁性組分發(fā)生變化，這種變化的遲滯作用產(chǎn)生熱能；二，極性分子在外加微波電磁場的作用下，原來雜亂無章的分子隨之快速改變方向，分子或原子的電子云發(fā)生偏移導(dǎo)致偶極子發(fā)生運(yùn)動(dòng)，呈現(xiàn)正負(fù)極性，由于電磁場的變化頻率極高，分子高速的擺動(dòng)，使分子間摩擦產(chǎn)生熱能；三，具有導(dǎo)電性的材料在微波場作用下會(huì)產(chǎn)生電流，電流的流動(dòng)產(chǎn)生熱。在微波輻射作用下，介質(zhì)的加熱效應(yīng)是內(nèi)部的整體加熱，介質(zhì)內(nèi)部基本上不存在溫度梯度，因此微波可以均勻地加熱介質(zhì)。近年來，人們對微波的輻射機(jī)理進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微波輻射還可以加快聚合反應(yīng)速率和降低反應(yīng)活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，而且電磁場對分子間行為的直接作用還可以引起非熱效應(yīng)。鑒于傳統(tǒng)的污水處理工藝不僅難以去除抗生素抗性基因，污水處理廠出水還被認(rèn)為是地表水、地下水及土壤中抗生素抗性基因的重要來源。因此，使用新型的處理工藝去除水體中的抗生素抗性基因，是確保水質(zhì)安全、環(huán)境安全和生態(tài)安全的重要環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決抗生素抗性基因污染水體這一問題，而提供基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因去除方法。本發(fā)明基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因去除方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
(一)、在沉淀池與活性炭濾池之間的管道上加裝長度為0.5nT600m的玻璃鋼管道，在玻璃鋼管道外部加裝微波輻射裝置；
(二)、將從沉淀池排出的水，經(jīng)過玻璃鋼管道排入活性炭濾池，在這個(gè)過程中，水體在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射的時(shí)間為30iT600S ；
(三)、經(jīng)步驟二處理后的水體再進(jìn)入活性炭濾池進(jìn)行過濾，完成抗生素抗性基因從水體中的完全去除。 本發(fā)明的工作原理是通過使用功率在300W 3000W之間，頻率為2450MHz的微波輻射水體，使水體中的抗生素抗性基因被不斷加速運(yùn)動(dòng)的水分子碰撞，令抗生素抗性基因的分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致其中所包含的遺傳信息缺失，從而達(dá)到去除抗生素抗性基因這一目的。本發(fā)明的有益效果:
(一)、通過微波輻射使水體中所含的抗生素抗性基因分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，使其斷裂為游離的堿基片段，喪失其遺傳信息的完整性；
(二)、微波處理方法具有設(shè)備簡單、操作方便、處理效率高、能耗低的優(yōu)勢，使抗生素抗性基因的處理工藝簡化，處置成本降低；
(三)、整個(gè)工藝流程簡單，易于實(shí)現(xiàn)，而且自動(dòng)化程度高，便于工業(yè)化應(yīng)用。


圖1是實(shí)驗(yàn)一中所述基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一:
本實(shí)施方式中基于微波輻射技術(shù)的剩余污泥脫水方法，按以下步驟進(jìn)行:
(一)、在沉淀池與活性炭濾池之間的管道上加裝一段長度為6m的玻璃鋼管道，在玻璃鋼管道外部安裝微波加載裝置；
(二)、將沉淀池出水，經(jīng)過玻璃鋼管道排入活性炭濾池，其中出水在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射的時(shí)間為30s 90s ；
(三)、經(jīng)步驟二處理后的出水再進(jìn)入活性炭濾池進(jìn)行過濾處理，完成抗生素抗性基因的去除操作。
具體實(shí)施方式
二:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是:步驟一中玻璃鋼管道長度為lnT6m。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是:步驟一中玻璃鋼管道長度為6nT24m。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是:步驟二中出水在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射的時(shí)間為90iT300S。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是:步驟二中出水在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射的時(shí)間為300iT600S。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是:步驟二中所述的微波輻射頻率為2450MHz，而且微波加載裝置功率在300W 3000W之間可調(diào)。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是:步驟二中所述的微波輻射頻率為2450MHz，而且微波加載裝置功率為462W。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。 為驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)一:基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的處理方法是按下列步驟進(jìn)行的:一、從九龍江流域某污水處理廠排水口下游水體中取水樣20L，通過PCR擴(kuò)增，檢出以下十種抗生素抗性基因:整合子基因1、磺胺類抗性基因sul\、sul2、suV1、sulk,四環(huán)素類抗性基因tetk、tetC、ieiE、tetW ;該水樣首先進(jìn)入沉淀池沉淀30min ;二、步驟一中得到的沉淀池出水，通過一段長度為Im的玻璃鋼管道通入到活性炭濾池中，與此同時(shí)，使用一個(gè)加裝在該段管道外部的裝置功率為462W微波加載裝置對其進(jìn)行300s的微波輻射，其中所述的微波輻射頻率為2450MHz ;三、步驟二中得到的出水進(jìn)入活性炭濾池進(jìn)行過濾處理，相對于未進(jìn)行微波輻射而直接進(jìn)行過濾的污水，微波輻射步驟可以達(dá)到破壞了水體中的抗生素抗性基因的目的。 出水中整合子基因{int\、int2、、磺胺類抗性基因isuHsuHsuHsulK)、四環(huán)素類抗性基因(tetk^ tetC^ ieiE、tetM)濃度如下表:
權(quán)利要求
1.基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于它通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的: (一)、在沉淀池與活性炭濾池之間的管道上加裝長度為0.5nT600m的玻璃鋼管道，在玻璃鋼管道外部安裝微波加載裝置； (二)、將從沉淀池排出的污水，經(jīng)過玻璃鋼管道排入濃縮池，其中污水在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射的時(shí)間為30iT600S ； (三)、經(jīng)步驟二處理后的污水再進(jìn)入活性炭濾池，完成抗生素抗性基因的去除。
2.如權(quán)利要求1所述的基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步驟一中玻璃鋼管道的長度為lm~60m。
3.如權(quán)利要求1所述的基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步驟一中玻璃鋼管道的長度為24m。
4.如權(quán)利要求1所述的基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步驟二中污水在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射的時(shí)間為60s 500s。
5.如權(quán)利要求1所述的基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步驟二中污水在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射的時(shí)間為300s。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步驟二中所述的微波輻射頻率為2450MHz，而且微波加載裝置功率在300W 3000W之間可調(diào)。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的基于微波輻射技術(shù)的抗生素抗性基因的去除方法，其特征在于步驟二中所述的微波輻射頻率為2450MHz，而且微波加載裝置功率為462W。
全文摘要
本發(fā)明公開一種去除水體中抗生素抗性基因的方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明要解決抗生素抗性基因污染水體這一問題。本發(fā)明主要通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)一、在沉淀池與活性炭濾池之間的管道上加裝長度為0.5m~600m的玻璃鋼管道，在玻璃鋼管道外部加裝微波輻射裝置；二、將從沉淀池排出的水體，經(jīng)過玻璃鋼管道排入活性炭濾池，水體在玻璃鋼管道內(nèi)受到微波輻射，持續(xù)時(shí)間為30s~600s，用以破壞水體中所含的抗生素抗性基因；三、經(jīng)過步驟二處理后的水體再進(jìn)入活性炭濾池進(jìn)行過濾，完成水體中抗生素抗性基因的完全去除。本方法簡潔合理，具有運(yùn)行成本低，自動(dòng)化程度高，便于工業(yè)化應(yīng)用的優(yōu)勢。
文檔編號(hào)C02F9/08GK103121768SQ20131008664
公開日2013年5月29日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者趙峰, 王魯 申請人:中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所