CN103739327B - 一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法 - Google Patents

一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，通过将畜禽粪便与秸秆、锯末等调理剂混合优化碳氮比为20-30和含水率为60-70%，有效地降解残留在畜禽粪便和尿液中的磺胺类抗生素、解决其污染环境、危害人体健康的问题，为今后规模化养殖、畜禽粪无害化、资源化、产业化提供保障。

Description

一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法
技术领域
本发明属于畜牧环保养殖技术领域，具体涉及一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法。
背景技术
传统的针对畜禽养殖污染物控制主要体现在对畜禽粪污中大量的氮、磷、矿物元素及其产生的氨、硫化氢等恶臭气体的控制。然而，近年来，随着我国养殖业的迅速发展，养殖厂为了畜禽降低发病率和死亡率，广发大量使用抗生素类兽药。研究表明，兽药抗生素不能被动物肠胃全部吸收，约30-90%以母体化合物形式随动物粪便排出。据报道，2010年，我国禽畜粪便的排放量达到45亿吨，而这些禽畜粪便作为有机肥施入农田后，兽药抗生素通过土壤的吸附、迁移、降解和植物吸收，以各种途径进入到环境介质，如土壤、水体及大气中，研究发现，畜禽粪便残留抗生素可在食物链累积迁移，最终通过摄食进入人体，构成了对人类健康的潜在危害，最终危害人体健康。然而，抗生素作为新型污染物，其对环境的危害一直没有受到人们的重视，更没有建立相应法律、法规监管。因此，阻止或减少抗生素向作物体内迁移是实现畜禽粪便安全利用的重要保障。
长久以来，堆肥法作为人们处理有机废弃物特别是畜禽粪便，使之资源化、无害化的一种有效手段，在国内外广泛实践着。张树清、Dolliver、Bao、Arikan等研究证实了不同堆肥方式、堆肥条件能对四环素类抗生素实现有效的去除。但是已报道的文献和资料中，堆肥法对磺胺类抗生素的降解几乎处于空白。
因此，亟待研究磺胺类抗生素的降解的堆肥法式、堆肥条件，以利于环境保护和人类健康。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，可有效降解残留在畜禽粪便和尿液中的磺胺类抗生素、解决其污染环境、危害人体健康的问题，为今后规模化养殖、畜禽粪无害化、资源化、产业化提供保障。
本发明的技术方案如下：一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，包括如下步骤，
（1）配置堆肥原料将畜禽粪便用锯末或水稻秸秆混合，使混合肥料中碳/氮值调整为20-30；
（2）调节混合肥料的湿度，使含水率达到60-70%；
（3）将肥料堆入发酵装置，该发酵装置具有堆肥桶，桶底部铺设10cm厚的碎沙石作，肥料堆在碎沙石上；桶底侧部设有排液口，排液口用纱布包裹管口，桶顶设有排气孔，桶顶用塑料薄膜密封；
（4）堆肥过程中，每2天放气一次，堆肥至35天，结束堆肥。
所述锯末用清水浸泡3小时再与肥料混合。
所述混合肥料中碳/氮值调整为25。
所述混合肥料含水率达到65%。
本发明的有益效果为：本发明所述一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，通过将畜禽粪便与秸秆、锯末等调理剂混合优化碳氮比和含水率，有效的实现了对畜禽粪便中磺胺类抗生素的降解，填补了堆肥法降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的空白。
附图说明
图1、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺甲基嘧啶降解效果。
图2、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺甲基嘧啶降解效果。
图3、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺氯哒嗪降解效果。
图4、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺氯哒嗪降解效果。
图5、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺邻二甲氧嘧啶降解效果。
图6、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺邻二甲氧嘧啶降解效果。
图7、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺喹噁啉降解效果。
图8、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺喹噁啉降解效果。
具体实施方式
为了进一步说明本发明所述一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，本发明结合下述实施例说明如下：
一、原料说明:
1、药品与试剂
1）标准品：磺胺甲基嘧啶（SM1，磺胺氯哒嗪（SCP），磺胺邻二甲氧嘧啶（SDM′），磺胺喹噁啉（SQ），均购自德国DR。
2）堆肥药品：购自兽药店磺胺类药物的原药，含量超过98%。
2、发酵装置该发酵装置具有堆肥桶，桶底部铺设10cm厚的碎沙石作，肥料堆在碎沙石上；桶底侧部设有排液口，排液口用纱布包裹管口，桶顶设有排气孔，桶顶用塑料薄膜密封。
3、肥料、锯末和秸秆组分如表1所示。
表1肥料、锯末和秸秆组分
材料 全C 全N C/N 含水率
猪粪 15.32% 0.93% 16.47 53.6%
锯末 50.75% 0.84% 60.41 4.6%
水稻秸秆 40.18% 0.73% 55.04 10.2%
二、厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的实验研究
实验一厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺甲基嘧啶的实验研究
1、设计6个样品，说明如下：
T2：纯猪粪堆肥，不含磺胺类抗生素；
T13：纯猪粪堆肥，磺胺甲基嘧啶添加浓度达到10mg/kg;
T16：纯猪粪堆肥，磺胺甲基嘧啶添加浓度达到20mg/kg;
T14：猪粪混锯末堆肥，C/N调节为25左右，磺胺甲基嘧啶添加浓度达到10mg/kg;
T15：猪粪混秸秆堆肥，C/N调节为25左右，磺胺甲基嘧啶添加浓度达到10mg/kg;
T17：猪粪混锯末堆肥，C/N调节为25左右，磺胺甲基嘧啶添加浓度达到20mg/kg;
T18：猪粪混秸秆堆肥，C/N调节为25左右，磺胺甲基嘧啶添加浓度达到20mg/kg;
2、用水调节将上述7个样品的含水率为65%;
3、取步骤2所得7个样品各50kg,分别堆入发酵装置中；各样品堆料总重量为50kg；
4、堆肥过程中，采用静态强制通风，从发酵装置底部通风管间隙供气，通风速率设置为前2周0.050m3(min·m3),后期0.030m3(min·m3),每5小时鼓风30min,堆肥第14天，将肥料翻堆一次并补水至含水率达到60-70%，堆肥至35天，结束堆肥；
5、检测7天，14天、21天、28天和35天时肥料中磺胺甲基嘧啶降解情况，并记录如图1～2所示。
分析图1～2可知，当肥料中磺胺甲基嘧啶浓度为10mg/kg时，堆肥第21天，与秸秆或锯末混合的肥料中仅剩余微量的磺胺甲基嘧啶，堆肥第35天，肥料中的磺胺甲基嘧啶基本完全降解。肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25时，肥料中磺胺甲基嘧啶在前14天，降解极快。说明将肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25有利于磺胺甲基嘧啶快速降解。
实验二厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺氯哒嗪的实验研究
实验方法和步骤同实施一。第7天，14天、21天、28天和35天时肥料中磺胺氯哒嗪降解情况，并记录如图3～4所示。
分析图3～4可知，当肥料中磺胺氯哒嗪浓度为10mg/kg时，堆肥第21天，肥料中仅剩余微量的磺胺氯哒嗪，堆肥第35天，肥料中的磺磺胺氯哒嗪基本完全降解。肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25时，肥料中磺胺氯哒嗪在前14天，降解极快。说明将肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25有利于磺胺氯哒嗪快速降解。
实验三厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺邻二甲氧嘧啶的实验研究
实验方法和步骤同实施一。第7天，14天、21天、28天和35天时肥料中磺胺氯哒嗪降解情况，并记录如图5～6所示。
分析图5～6可知，当肥料中磺胺邻二甲氧嘧啶浓度为10mg/kg时，堆肥第21天，肥料中仅剩余微量的磺胺邻二甲氧嘧啶，堆肥第35天，肥料中的磺胺邻二甲氧嘧啶基本完全降解。肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25时，肥料中磺胺邻二甲氧嘧啶在前14天，降解极快。说明将肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25有利于磺胺邻二甲氧嘧啶快速降解。
实验四厌氧堆肥降解畜禽粪便中磺胺喹噁啉的实验研究
实验方法和步骤同实施一。第7天，14天、21天、28天和35天时肥料中磺胺喹噁啉降解情况，并记录如图7～8所示。
分析图7～8可知，当肥料中磺胺喹噁啉浓度为10mg/kg时，堆肥第21天，肥料中仅剩余微量的磺胺喹噁啉，堆肥第35天，肥料中的磺胺喹噁啉基本完全降解。肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25时，肥料中磺胺喹噁啉在前14天，降解极快。说明将肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25有利于磺胺喹噁啉快速降解。
总结上述实验结果可知，厌氧堆肥法有利于降解畜禽粪便中磺胺类抗生素，将肥料与锯末或秸秆混合，并调整碳氮比为25时，有利于磺胺类抗生素的快速降解。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，其特征在于，包括如下步骤，
（1）配置堆肥原料将畜禽粪便用锯末或水稻秸秆混合，使混合肥料中碳/氮值调整为20-30；
（2）调节混合肥料的湿度，使含水率达到60-70%；
（3）将肥料堆入发酵装置，该发酵装置具有堆肥桶，桶底部铺设10cm厚的碎沙石作，肥料堆在碎沙石上；桶底侧部设有排液口，排液口用纱布包裹管口，桶顶设有排气孔，桶顶用塑料薄膜密封；
（4）堆肥过程中，每2天放气一次，堆肥至35天，结束堆肥。
2.如权利要求1所述的一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，其特征在于，所述锯末用清水浸泡3小时再与肥料混合。
3.如权利要求1所述的一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，其特征在于，所述混合肥料中碳/氮值调整为25。
4.如权利要求1所述的一种高效降解畜禽粪便中磺胺类抗生素的厌氧堆肥方法，其特征在于，所述混合肥料含水率达到65%。
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