一種使用微波輻射技術去除水體中抗生素抗性基因的方法
2023-05-17 03:37:31
專利名稱：一種使用微波輻射技術去除水體中抗生素抗性基因的方法
技術領域：
本發明屬於水處理領域，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：
中國是世界上最大的抗生素生產和消費國。根據2012年美國《科學》雜誌的報導，中國年產抗生素達21萬噸，其中有近一半用於了牲畜的養殖。抗生素的長期濫用會誘導動物體內產生抗生素抗性基因。抗生素抗性基因經排洩後將對養殖區域及其周邊環境造成潛在基因汙染。目前，在不同的環境介質，如水體沉積物、水生生物和細菌體內均已檢出其存在，並且有研究還發現抗生素抗性基因能夠通過可移動的遺傳元件在細菌之間傳播，進而在環境中擴散，這將會對公共健康和食品安全構成嚴重威脅。微波是指頻率從300MHz到300GHz，波長為ImnTlm的超高頻電磁波。與傳統技術相比，微波具有選擇性加熱、快速高效、設備體積小且無廢物生成、節能、清潔、便於控制的優點。微波輻射的機理大體有三種:一，磁性物質在微波場的作用下，磁性組分發生變化，這種變化的遲滯作用產生熱能；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生偏移導致偶極子發生運動，呈現正負極性，由於電磁場的變化頻率極高，分子高速的擺動，使分子間摩擦產生熱能；三，具有導電性的材料在微波場作用下會產生電流，電流的流動產生熱。在微波輻射作用下，介質的加熱效應是內部的整體加熱，介質內部基本上不存在溫度梯度，因此微波可以均勻地加熱介質。近年來，人們對微波的輻射機理進行了大量的研究，結果發現，微波輻射還可以加快聚合反應速率和降低反應活化能，加快化學反應速率，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。鑑於傳統的汙水處理工藝不僅難以去除抗生素抗性基因，汙水處理廠出水還被認為是地表水、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，是確保水質安全、環境安全和生態安全的重要環節。
發明內容
本發明是要解決抗生素抗性基因汙染水體這一問題，而提供基於微波輻射技術的抗生素抗性基因去除方法。本發明基於微波輻射技術的抗生素抗性基因去除方法，通過以下步驟實現:
(一)、在沉澱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)、將從沉澱池排出的水，經過玻璃鋼管道排入活性炭濾池，在這個過程中，水體在玻璃鋼管道內受到微波輻射的時間為30iT600S ；
(三)、經步驟二處理後的水體再進入活性炭濾池進行過濾，完成抗生素抗性基因從水體中的完全去除。 本發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動的水分子碰撞，令抗生素抗性基因的分子結構遭到破壞，導致其中所包含的遺傳信息缺失，從而達到去除抗生素抗性基因這一目的。本發明的有益效果:
(一)、通過微波輻射使水體中所含的抗生素抗性基因分子結構遭到破壞，使其斷裂為游離的鹼基片段，喪失其遺傳信息的完整性；
(二)、微波處理方法具有設備簡單、操作方便、處理效率高、能耗低的優勢，使抗生素抗性基因的處理工藝簡化，處置成本降低；
(三)、整個工藝流程簡單，易於實現，而且自動化程度高，便於工業化應用。
圖1是實驗一中所述基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的處理流程圖。
具體實施例方式本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一:
本實施方式中基於微波輻射技術的剩餘汙泥脫水方法，按以下步驟進行:
(一)、在沉澱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)、將沉澱池出水，經過玻璃鋼管道排入活性炭濾池，其中出水在玻璃鋼管道內受到微波輻射的時間為30s 90s ；
(三)、經步驟二處理後的出水再進入活性炭濾池進行過濾處理，完成抗生素抗性基因的去除操作。
具體實施方式
二:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟一中玻璃鋼管道長度為lnT6m。其它步驟和參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟一中玻璃鋼管道長度為6nT24m。其它步驟和參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟二中出水在玻璃鋼管道內受到微波輻射的時間為90iT300S。其它步驟和參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟二中出水在玻璃鋼管道內受到微波輻射的時間為300iT600S。其它步驟和參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六:本實施方式與具體實施方式
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。其它步驟和參數與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七:本實施方式與具體實施方式
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。其它步驟和參數與具體實施方式
一至五之一相同。 為驗證本發明的有益效果，進行了如下實驗:實驗一:基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的處理方法是按下列步驟進行的:一、從九龍江流域某汙水處理廠排水口下遊水體中取水樣20L，通過PCR擴增，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,四環素類抗性基因tetk、tetC、ieiE、tetW ;該水樣首先進入沉澱池沉澱30min ;二、步驟一中得到的沉澱池出水，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，使用一個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入活性炭濾池進行過濾處理，相對於未進行微波輻射而直接進行過濾的汙水，微波輻射步驟可以達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)、四環素類抗性基因(tetk^ tetC^ ieiE、tetM)濃度如下表:
權利要求
1.基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的去除方法，其特徵在於它通過以下步驟實現的: (一)、在沉澱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)、將從沉澱池排出的汙水，經過玻璃鋼管道排入濃縮池，其中汙水在玻璃鋼管道內受到微波輻射的時間為30iT600S ； (三)、經步驟二處理後的汙水再進入活性炭濾池，完成抗生素抗性基因的去除。
2.如權利要求1所述的基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的去除方法，其特徵在於步驟一中玻璃鋼管道的長度為lm~60m。
3.如權利要求1所述的基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的去除方法，其特徵在於步驟一中玻璃鋼管道的長度為24m。
4.如權利要求1所述的基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的去除方法，其特徵在於步驟二中汙水在玻璃鋼管道內受到微波輻射的時間為60s 500s。
5.如權利要求1所述的基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的去除方法，其特徵在於步驟二中汙水在玻璃鋼管道內受到微波輻射的時間為300s。
6.如權利要求1至5中任一項所述的基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的去除方法，其特徵在於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。
7.如權利要求1至5中任一項所述的基於微波輻射技術的抗生素抗性基因的去除方法，其特徵在於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
本發明公開一種去除水體中抗生素抗性基因的方法，屬於水處理技術領域，本發明要解決抗生素抗性基因汙染水體這一問題。本發明主要通過以下步驟來實現一、在沉澱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、將從沉澱池排出的水體，經過玻璃鋼管道排入活性炭濾池，水體在玻璃鋼管道內受到微波輻射，持續時間為30s~600s，用以破壞水體中所含的抗生素抗性基因；三、經過步驟二處理後的水體再進入活性炭濾池進行過濾，完成水體中抗生素抗性基因的完全去除。本方法簡潔合理，具有運行成本低，自動化程度高，便於工業化應用的優勢。
文檔編號C02F9/08GK103121768SQ20131008664
公開日2013年5月29日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者趙峰, 王魯 申請人:中國科學院城市環境研究所