CN107324884A - 一种利用堆肥去除抗生素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用堆肥去除抗生素的方法，将氮肥、光触媒剂和微生物按照一定质量比加入到有机物中，混合均匀，在保持水分的同时，经常进行翻动，堆放一定时间，经检测合格后，即得去除抗生素的堆肥。本发明通过光触媒剂和微生物的配合达到堆放腐熟时间短，去除抗生素效果好的目的。

Description

一种利用堆肥去除抗生素的方法
技术领域
本发明涉及一种利用堆肥去除抗生素的方法。
背景技术
以畜禽粪便为主要原料的具有降解抗生素功效的肥料成为农田抗生素污染的重要来源。在当前的畜牧业中，抗生素已经成为养殖的必要手段，特别是人们常用的鸡粪、猪粪等具有降解抗生素功效的肥料，抗生素的含量也是骇人的。中国科学院广州地球化学研究所的2015 年公布的研究结果表明，2013年中国抗生素总使用量达到约16.2万吨，其中48％被用于人体医疗系统，另外高达52％的抗生素则直接被用于农业养殖。养殖户为了防止禽畜生病传染，往往会喂养大剂量的抗生素，而这些抗生素大部分都没有被吸收，大约有60％～90％以原药和代谢产物的形式随着禽畜粪便排出。而这些粪便往往会直接施用在田里或者以其他形式做成具有降解抗生素功效的肥料施用到田里，这种抗生素一部分很可能被植物吸收，最终又被人体吸收，而另外一部分在富集在土壤中，给地下水等造成威胁。
抗生素不仅能杀灭细菌而且对霉菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体等，对其它致病微生物也有良好的抑制和杀灭作用，使用温室培养的微生物去去除抗生素，收效甚微，目前未有去除抗生素较好的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用堆肥去除抗生素的方法，本发明通过光触媒剂和微生物的配合达到堆放腐熟时间短，去除抗生素效果好的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种利用堆肥去除抗生素的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
将氮肥、光触媒剂和微生物按照质量比加入到有机物中，混合均匀后进行堆放，氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为0～150:0.1～20:0～20:1000，堆放时保持堆肥的水分在40％～70％之间，并间隔2～48h翻动一次，在0～35℃温度下，堆放5～90天，经检测合格，即得去除抗生素的堆肥；
所述氮肥是尿素、氯化铵、硫酸铵和磷酸一铵中的一种或任意比例的两种以上；
所述光触媒剂是纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铁和纳米硫化锌中的一种或任意比例的两种以上；
所述微生物是光合菌、放线菌、酵素扩大菌、芽孢杆菌、酵母菌和土著微生物中的一种或任意比例的两种以上；
所述有机物是作物秸秆、糠醛渣、蘑菇渣、腐植酸、杂草、麦麸、锯末、豆粕、树叶、泥炭、垃圾以及其它废弃物和人畜粪尿中的一种或任意比例的两种以上。
所述土著微生物的制备方法为：
1)采集并对发酵罐消毒：采集清晨露水未干的新鲜植物的全体或残体，并将发酵罐加热至80～200℃，消毒15～40min；
2)发酵：将采集到的新鲜植物的全体或残体和营养物质装入已消毒的发酵罐中混匀，新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为60～95:5～40，密封发酵罐，并通入氧气，使发酵罐中氧气浓度保持在1～25％，并保持发酵罐温度为15～40℃，进行有氧发酵；
3)制备土著微生物：发酵5～15天后，对发酵物进行过滤，所得滤液即为土著微生物原液；土著微生物原液经干燥后，即得土著微生物；
所述营养物质是红糖、果糖、琼脂、牛肉汤、硫酸锌、磷酸二氢钾和硫酸铵中的一种或任意比例的两种以上。
所述氮肥是硫酸铵；所述光触媒剂是纳米二氧化钛和纳米氧化锌按照质量比1:3的组合物；所述微生物是酵母菌和土著微生物按照质量比1:4的组合物，所述酵母菌是酵母；所述有机物是猪粪和糠醛渣按照5:1的组合物；氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为 50:1:2:1000；每隔8小时翻动一次。
土著微生物的制备方法步骤2)中所述新鲜植物的全体或残体是地瓜侧芽和地瓜叶按照质量比1:10的组合物；所述营养物质是红糖和硫酸铵按照质量比100:1的组合物；新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为70:30；氧气浓度为13％，发酵温度是20℃。
土著微生物的制备方法步骤3)中所述发酵时间为7天。发明具有以下有益技术效果：
1、本发明中微生物采用土著微生物和酵母菌的组合物，其中土著微生物具有极其强大的生命力和分解能力，适应环境性强。温室培养的微生物很容易被抗生素杀死，起不到降解抗生素的作用。
2、本发明采用酵母菌，因酵母菌在有氧无氧条件下都可以存活，具有极强的适应性。
3、本发明采用光触媒剂和微生物联合分解，可有效避免微生物因抗生素干扰失活，具有堆放腐熟时间短，去除抗生素效果好的特点。
4、本发明采用纳米二氧化钛和纳米氧化锌为光触媒剂，钛和锌还可以作为有益元素对作物进行营养补充。
具体实施方式
下面结合具体实例进一步说明本发明。
实施例1
将氮肥、光触媒剂和微生物按照质量比加入到有机物中，混合均匀后进行堆放，氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为50:1:2:1000，堆放时保持堆肥的水分在50％～65％之间，并间隔8小时对物料进行翻动，在15～25℃温度下堆放15天，经检测合格后，即得去除抗生素的堆肥。所述氮肥是硫酸铵；所述光触媒剂是纳米二氧化钛和纳米氧化锌按照质量比1:3的组合物；所述微生物是酵母和土著微生物按照质量比1:4的组合物；所述有机物是猪粪和糠醛渣按照5:1的组合物；
其中土著微生物的制备方法为：
1)采集并对发酵罐消毒：采集清晨露水未干的新鲜植物的全体或残体，并将发酵罐加热至120℃，消毒30min；
2)发酵：将采集到的新鲜植物的全体或残体和营养物质装入已消毒的发酵罐中混匀，新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为70:30，密封发酵罐，并通入氧气，保持氧气浓度为13％，发酵罐温度为20℃，进行有氧发酵；
3)制备土著微生物：发酵7天后，对发酵物进行过滤，所得滤液即为土著微生物原液；土著微生物原液经干燥后，即得土著微生物；
所述新鲜植物的全体或残体是地瓜侧芽和地瓜叶按照质量比1:10的组合物；所述营养物质是红糖和硫酸铵按照质量比100:1的组合物。
实施例2
将氮肥、光触媒剂和微生物按照质量比加入到有机物中，混合均匀后进行堆放，氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为50:2:1:1000，堆放时保持堆肥的水分在50％～65％之间，并间隔8小时对物料进行翻动，在15～25℃温度下堆放30天，经检测合格后，即得去除抗生素的堆肥。所述氮肥是硫酸铵；所述光触媒剂是纳米二氧化钛和纳米氧化锌按照质量比1:3的组合物；所述微生物是酵母和土著微生物按照质量比1:4的组合物；所述有机物是猪粪和糠醛渣按照5:1的组合物；
其中土著微生物的制备方法为：
1)采集并对发酵罐消毒：采集清晨露水未干的新鲜植物的全体或残体，并将发酵罐加热至120℃，消毒30min；
2)发酵：将采集到的新鲜植物的全体或残体和营养物质装入已消毒的发酵罐中混匀，新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为70:30，密封发酵罐，并通入氧气，保持氧气浓度为13％，发酵罐温度为20℃，进行有氧发酵；
3)制备土著微生物：发酵7天后，对发酵物进行过滤，所得滤液即为土著微生物原液；土著微生物原液经干燥后，即得土著微生物；
所述新鲜植物的全体或残体是地瓜侧芽和地瓜叶按照质量比1:10的组合物；所述营养物质是红糖和硫酸铵按照质量比100:1的组合物。
实施例3
将氮肥、光触媒剂和微生物按照质量比加入到有机物中，混合均匀后进行堆放，氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为50:2:2:1000，堆放时保持堆肥的水分在50％～65％之间，并间隔8小时对物料进行翻动，在15～25℃温度下堆放25天，经检测合格后，即得去除抗生素的堆肥。所述氮肥是硫酸铵；所述光触媒剂是纳米二氧化钛和纳米氧化锌按照质量比1:3的组合物；所述微生物是酵母和土著微生物按照质量比1:4的组合物；所述有机物是猪粪和糠醛渣按照5:1的组合物；
其中土著微生物的制备方法为：
1)采集并对发酵罐消毒：采集清晨露水未干的新鲜植物的全体或残体，并将发酵罐加热至120℃，消毒30min；
2)发酵：将采集到的新鲜植物的全体或残体和营养物质装入已消毒的发酵罐中混匀，新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为70:30，密封发酵罐，并通入氧气，保持氧气浓度为13％，发酵罐温度为20℃，进行有氧发酵；
3)制备土著微生物：发酵7天后，对发酵物进行过滤，所得滤液即为土著微生物原液；土著微生物原液经干燥后，即得土著微生物；
所述新鲜植物的全体或残体是地瓜侧芽和地瓜叶按照质量比1:10的组合物；所述营养物质是红糖和硫酸铵按照质量比100:1的组合物。
实施例4
将氮肥、光触媒剂和微生物按照质量比加入到有机物中，混合均匀后进行堆放，氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为50:10:5:1000，堆放时保持堆肥的水分在50％～65％之间，并间隔8小时对物料进行翻动，在15～25℃温度下堆放22天，经检测合格后，即得去除抗生素的堆肥。所述氮肥是硫酸铵；所述光触媒剂是纳米二氧化钛和纳米氧化锌按照质量比1:3 的组合物；所述微生物是酵母和土著微生物按照质量比1:4的组合物；所述有机物是猪粪和糠醛渣按照5:1的组合物；
其中土著微生物的制备方法为：
1)采集并对发酵罐消毒：采集清晨露水未干的新鲜植物的全体或残体，并将发酵罐加热至120℃，消毒30min；
2)发酵：将采集到的新鲜植物的全体或残体和营养物质装入已消毒的发酵罐中混匀，新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为70:30，密封发酵罐，并通入氧气，保持氧气浓度为13％，发酵罐温度为20℃，进行有氧发酵；
3)制备土著微生物：发酵7天后，对发酵物进行过滤，所得滤液即为土著微生物原液；土著微生物原液经干燥后，即得土著微生物；
所述新鲜植物的全体或残体是地瓜侧芽和地瓜叶按照质量比1:10的组合物；所述营养物质是红糖和硫酸铵按照质量比100:1的组合物。
实施例5
将光触媒剂按照质量比加入到有机物中，混合均匀后进行堆放，光触媒剂和有机物的质量比为3:1000，堆放时保持堆肥的水分在50％～65％之间，并间隔8小时对物料进行翻动，在15～ 25℃温度下堆放45天，经检测合格后，即得去除抗生素的堆肥。
下面结合实验数据进一步说明本发明的有益效果：
1、实验供试材料
1材料与方法：
1.1试验地点：烟台福山一养猪场。
1.2实验检测：采用高效液相色谱法检测猪粪中土霉素、四环素、金霉素和强力霉素的含量。
1.3供试材料：针对普通堆放(除未加入微生物和光触媒剂外，其它制作方法与实施例1 一致)、实验1(除土著微生物由酵素扩大菌取代外，其它制作方法与实施例1一致)、实施例5和实施例1做效果比较。
1.4试验设计：试验设4个处理，2次重复，分别为普通堆放(除未加入微生物和光触媒剂外，其它制作方法与实施例1一致)、实验1(除微生物和光触媒剂由酵素扩大菌取代外，其它制作方法与实施例1一致)、实施例5和实施例1，于22℃的环境中分别堆放10天、20天和30 天分别检测猪粪中的土霉素、四环素、金霉素和强力霉素的含量。
本实验除实验用处理不同外其他管理均一致。
2结果与分析
实施例1、普通堆放(除未加入微生物和光触媒剂外，其它制作方法与实施例1一致)、实验1(除微生物和光触媒剂由酵素扩大菌取代外，其它制作方法与实施例1一致)、和实施例5处理相比，实施例1和实施例5处理抗生素效果明显好于普通堆放(除未加入微生物和光触媒剂外，其它制作方法与实施例1一致)，土霉素数据见表1、四环素数据见表2、金霉素数据见表3和强力霉素数据见表4。
表1各处理对猪粪中土霉素的影响
表2各处理对猪粪中四环素的影响
表3各处理对猪粪中金霉素的影响
表4各处理对猪粪中强力霉素的影响
由表1可以看出加入光触媒剂的在去除抗生素方面明显好于普通堆放(除未加入微生物和光触媒剂外，其它制作方法与实施例1一致)和实验1(除微生物和光触媒剂由酵素扩大菌取代外，其它制作方法与实施例1一致)，通过土著微生物和光触媒剂配合的实施例1去除抗生素效果好于单纯加光触媒剂的实施例5。

Claims (5)

1.一种利用堆肥去除抗生素的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
将氮肥、光触媒剂和微生物按照质量比加入到有机物中，混合均匀后进行堆放，氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为0～150:0.1～20:0～20:1000，堆放时保持堆肥的水分在40%～70%之间，并间隔2～48h翻动一次，在0～35℃温度下，堆放5～90天，经检测合格，即得去除抗生素的堆肥；
所述氮肥是尿素、氯化铵、硫酸铵和磷酸一铵中的一种或任意比例的两种以上；
所述光触媒剂是纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铁和纳米硫化锌中的一种或任意比例的两种以上；
所述微生物是光合菌、放线菌、酵素扩大菌、芽孢杆菌、酵母菌和土著微生物中的一种或任意比例的两种以上；
所述有机物是作物秸秆、糠醛渣、蘑菇渣、腐植酸、杂草、麦麸、锯末、豆粕、树叶、泥炭、垃圾以及其它废弃物和人畜粪尿中的一种或任意比例的两种以上。
2.如权利要求1所述的利用堆肥去除抗生素的方法，其特征在于：所述土著微生物的制备方法为：
1）采集并对发酵罐消毒：采集清晨露水未干的新鲜植物的全体或残体，并将发酵罐加热
至80～200℃，消毒15～40min；
2）发酵：将采集到的新鲜植物的全体或残体和营养物质装入已消毒的发酵罐中混匀，新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为60～95:5～40，密封发酵罐，并通入氧气，使发酵罐中氧气浓度保持在1～25%，并保持发酵罐温度为15～40℃，进行有氧发酵；
3）制备土著微生物：发酵5～15天后，对发酵物进行过滤，所得滤液即为土著微生物原液；土著微生物原液经干燥后，即得土著微生物；
所述营养物质是红糖、果糖、琼脂、牛肉汤、硫酸锌、磷酸二氢钾和硫酸铵中的一种或任意比例的两种以上。
3.如权利要求1所述的利用堆肥去除抗生素的方法，其特征在于：所述氮肥是硫酸铵；所述光触媒剂是纳米二氧化钛和纳米氧化锌按照质量比1:3的组合物；所述微生物是酵母菌和土著微生物按照质量比1:4的组合物，所述酵母菌是酵母；所述有机物是猪粪和糠醛渣按照5:1的组合物；氮肥、光触媒剂、微生物和有机物的质量比为50:1:2:1000；每隔8小时翻动一次。
4.如权利要求1至3所述的利用堆肥去除抗生素的方法，其特征在于：土著微生物的制备方法步骤2）中所述新鲜植物的全体或残体是地瓜侧芽和地瓜叶按照质量比1:10的组合物；所述营养物质是红糖和硫酸铵按照质量比100:1的组合物；新鲜植物的全体或残体和营养物质的质量比为70:30；氧气浓度为13%，发酵温度是20℃。
5.如权利要求1至4所述的利用堆肥去除抗生素的方法，其特征在于：土著微生物的制备方法步骤3）中所述发酵时间为7天。
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