[发明专利]富集培养产超广谱β-内酰胺酶耐热性菌群的多级环流膜生物反应装置

说明书

技术领域

本发明涉一种污水处理装置。 

背景技术

抗生素广泛用于人类和动物(畜禽/鱼)的疾病防治或动物的促进生长。然而，长期过量使用或滥用抗生素会对环境和人类健康构成巨大的潜在威胁，这是因为大部分的抗生素以原药及其代谢产物的方式随人、畜禽和鱼的排泄物最终进入自然环境，导致细菌耐药性增强，甚至出现超级细菌，严重威胁人类健康。近年我国医院临床分离的细菌耐药性有明显增长趋势。β-内酰胺类抗生素是一类抗菌能力很强的抗生素，因其具有毒副作用低、抗菌效率高等特点而广泛应用于临床治疗中。细菌为了能在抗生素类药物存在的环境中继续生长和繁殖，启动自身的调节机制，来适应和抵抗抗生素类药物的毒害作用，即对抗生素产生耐药性。微生物对抗生素的耐药机制包括外膜屏障、靶位改变、灭活酶的产生及药物主动外排等，其中大多数微生物对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的重要原因是合成β-内酰胺酶，尤其是第三代头孢菌素应用于临床后，细菌诱导合成了超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)和AmpC酶，导致耐药性的进一步增强。伴随β-内酰胺类抗生素使用范围的扩大，细菌也通过合成β-内酰胺酶而对其产生耐药性，严重影响了β-内酰胺类抗生素的临床疗效。ESBLs是能催化微生物水解6-氨基青霉烷酸(6-APA)、7-氨基头孢烷酸(7-ACA)及其N-酰基衍生物中β-内酰胺环上酰胺键以及第三代头孢菌素如头孢曲松、头孢他啶等的霉，受ESBLs酶抑制剂如克拉维酸抑制的酶。产生ESBLs酶的主要菌类为肺炎克雷伯菌和大肠埃希菌。合成ESBLs是制药废水中活性污泥对抗β-内酰胺类抗生素从而达到降解制药废水中污染物的主要作用机制。所以在实际的工程应用中开发一套不仅仅能够处理污水还能在污水处理过程中富集培养出产ESBLs耐热性菌群的污水处理反应装置对于制药废水和医院污水的处理是迫在眉睫的事情。 

起源于上世纪60年代末的膜生物反应MBR技术，首先引起美国科技人员的注意并将其应用于去除废水中残留的头抱类抗生素药品，以消除此类痕量有机物对环境的影响。Munir等2011年在水处理领域国际权威杂志《Water Research》上发表的一篇名为《Release of antibiotic resistant bacteria and genes in the effluent and bio-solids of five wastewater utilities in Michigan》的文章中比较了膜生物反应器和传统活性污泥法对耐药菌与抗性基因的去除效果，结果表明，MBR具有显著的耐药菌与抗性基因的去除效果 (2.57～7.06log单位)，远远要优于传统活性污泥工艺(2.37～4.56log单位)。鲁南,普红平在一篇名为《膜生物反应器处理抗生素废水》的研究中介绍了将一体式中空纤维膜生物反应器处理四川省某青霉素制药厂的抗生素废水，研究中获得了较好的效果，MBR对于COD的去除率为98%，对氨氮的去除率为87%。 

虽然不少的研究中将膜生物反应器应用于处理含有抗生素的废水处理并取得较好实际运行效果，但是普通的MBR装置具有容易产生膜污染、运行能耗较高、固液气三相不能完全混合、反应器内存在着“死角”、微生物生长条件恶劣等一系列缺点，而且不能为微生物提供较好的生长繁殖条件，更别说富集培养特定的微生物种群。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜无污染、运行能耗较低、固液气三相可完全混合、微生物生长条件良好的富集培养产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)耐热性菌群的多级环流膜生物反应装置。本发明主要是将环流反应机构和污水处理的膜生物反应装置(MBR)结合在一起形成多级环流MBR，使得其内部的气体、液体和固体形成良好的多级环流，并通过对其内部条件的控制使得多级环流MBR装置内产生适合微生物生长的良好环境。 

本发明具体内容如下：