CN108456068A

CN108456068A - 一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法

Info

Publication number: CN108456068A
Application number: CN201810286156.9A
Authority: CN
Inventors: 赵立欣; 王健; 孟海波; 沈玉君; 王玥伟
Original assignee: Chinese Academy of Agricultural Engineering CAAE
Current assignee: Chinese Academy of Agricultural Engineering CAAE
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2018-08-28

Abstract

本发明公开了一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，包括以下步骤：将沼渣与鲜猪粪、小麦干秸秆、稀释500倍的木醋液按照重量百分比混合，搅拌均匀后得到混合物，再向混合物中添加生物炭，混合物与生物炭的干物质比例为80‑100:1，并混合均匀，得到堆肥原料；将堆肥原料置于好氧发酵罐中进行好氧堆肥，即得到去除抗生素的堆肥产品。本发明方法通过添加辅料可以缩短堆体升温时间、延长高温期，促进沼渣堆肥过程中抗生素降解，降低堆肥产品中的抗生素残留，降低沼渣后续利用风险。

Description

一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法

技术领域

发明涉及农业环保技术领域，具体为一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法。

背景技术

2013年中国抗生素总使用量达到16.2万吨，其中52％用于畜禽养殖业。这些抗生素大部分没有被动物直接吸收，约有30％–90％以原形态和代谢产物的形式随着畜禽粪便排出。大量的粪便如不经处理被排放到环境中，不仅会引起环境污染，其中残留的抗生素还会随着粪便的直接施用被植物吸收，还会导致环境中耐药菌大量繁殖，诱导产生抗生素抗性。四环素类抗生素主要包括四环素、土霉素、金霉素、强力霉素等，是畜禽养殖业中普遍使用的抗生素种类，检出率和检出浓度均较高，检出浓度可高达764mg·kg^-1。

厌氧发酵是畜禽粪便资源化处理及利用的重要途径，但对其中的四环素类抗生素去除率仅为60％–80％。同时，四环素类抗生素亲水性较低，在沼液中残留较少，大部分残留在沼渣中，因此研究如何去除沼渣中四环素类抗生素具有重要的意义。

好氧高温堆肥可有效去除畜禽粪便中的四环素类抗生素，降解率最高可达99％。目前针对好氧堆肥去除沼渣中抗生素的技术较少，沼渣的养分含量低、碳氮比例不合理、好氧微生物菌群量和活性较低，使好氧堆肥启动困难，单独使用沼渣物料进行好氧堆肥存在升温难、高温期维持时间短等问题。通过辅料添加可以调节碳氮比、含水率、提高孔隙率和堆肥养分，实现快速升温、延长高温期，有利于堆肥快速高效进行。本发明研制了一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的方法，通过优化辅料配比和堆肥过程控制，可有效去除沼渣中四环素类抗生素，降低沼渣后续利用风险。

发明内容

发明的目的在于提供一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，本堆肥方法对四环素类的去除率高，且堆肥原料来源广，成本低，周期短，通过辅料添加可以调节碳氮比、含水率、提高孔隙率和堆肥养分，实现快速升温、延长高温期，有利于堆肥快速高效进行。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，包括以下步骤：

步骤一：将沼渣与鲜猪粪、小麦干秸秆、稀释500倍的木醋液按照重量百分比混合，搅拌均匀后得到混合物；

步骤二：将步骤一的混合物中加入生物炭，混合物与生物炭的比例为80-100：1，并混合均匀，得到堆肥原料；

步骤三：将堆肥原料置于好氧发酵罐中进行好氧堆肥，得到堆肥产品。

优选的，所述沼渣为以畜禽粪便为主要发酵原料的沼气工程所产生的剩余物通过固液分离所得的固态部分，其含水率在55％–70％；所述鲜猪粪为自健康养殖猪体排出7天内的猪粪，含水率在60％–70％；所述小麦干秸秆的含水率在5％–10％，切碎程度为1–2cm；所述木醋液是以玉米芯、木屑等林业加工废气物为原料，通过焖烧所产生烟气自然冷凝形成的液态物质，其含水率为85％–90％。

优选的，所述堆肥原料中各组分的重量百分比为：沼渣50％–55％、鲜猪粪10％–15％、小麦干秸秆15％–20％、木醋液(稀释500倍)20％–25％。

优选的，所述生物炭为缺氧条件下以木屑或玉米秸秆为原料热裂解的固体产物，其含水率为90％–95％、粒径为5–10mm。

优选的，所述步骤三好氧堆肥过程中，每隔45min鼓风曝气一次，通风时间为5min，通风量为0.5L·kg^-1·min^-1，当堆肥温度达到60℃后开始人工翻堆，堆肥前10天每隔3天进行1次人工翻堆，之后每隔5天进行1次人工翻堆，20天后即可完成好氧发酵，得到堆肥产物。

优选的，所述的堆肥方法对土霉素的去除率为94.7-95.1％、对四环素的去除率为95.3-97.4％、对金霉素的去除率为98.1-98.8％、对强力霉素的去除率为92.9-94.3％。

优选的，所述生物炭为木屑生物炭或玉米秸秆生物炭。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

(1)单独使用沼渣物料进行好氧堆肥存在升温难、高温期维持时间短等问题。本发明添加的堆肥辅料来源广泛、成本低，生物炭和小麦干秸秆有利于调节堆体孔隙结构和碳氮比例，增加堆肥有机质含量，促进堆肥腐熟；木醋液含有的酚类物质能够促进微生物生命活动，加速有机物降解，对提高升温速率、缩短堆肥时间、降低碳损失率、降低氨挥发有明显的促进作用；鲜猪粪中微生物菌群活性高、营养含量高，可显著缩短堆肥升温期、延长堆肥高温期。因此，本发明所使用的堆肥辅料，可有效提高沼渣堆肥效率、缩短堆肥周期、促进四环素类抗生素降解。

(2)本发明设计合理，通过原料与辅料的合理复配，经过高温堆肥后，不仅使沼渣中四环素类抗生素在很大程度上得到了去除，使其去除率达到了90％以上，而且提高了肥料的品质。

附图说明

图1为本发明的技术路线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，包括以下步骤：

步骤一：采集以鸡粪为主要发酵原料的沼气工程所产生的固液混合物通过固液分离得到的固态沼渣，含水率为62％；将含水率10％的小麦干秸秆切碎，切碎程度为1–2cm；采集鲜猪粪，含水率为70％。

步骤二：称取质量百分比为50％的沼渣、15％的小麦干秸秆、10％的鲜猪粪搅拌，期间不断加入质量百分比为25％的木醋液(稀释500倍)混合均匀，得到混合物。

步骤三：在混合物中加入1.25％的玉米秸秆生物炭，再次搅拌混匀将混合物堆制置于好氧发酵罐，以小型鼓风机供气，每隔45min鼓风曝气一次，通风时间为5min，通风量为0.5L·kg^-1·min^-1，当堆肥温度达到60℃后开始人工翻堆，堆肥前10天每隔3天进行1次人工翻堆，之后每隔5天进行1次人工翻堆。堆肥过程中发现辅料的添加提高加快了堆体的升温，在堆肥第5天达到60℃以上，并保持该温度5天，完成了堆体的腐熟。堆肥20天后，好氧发酵完成，得到堆肥产品。

实施前的物料与上述所得的堆肥产品按照《有机肥料中土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量测定高效液相色谱法》(GBT 32951-2016)的方法测定土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量，结果显示对土霉素的去除率可达94.7％，四环素的去除率可达95.3％，金霉素的去除率可达98.1％，强力霉素的去除率可达92.9％。

单独使用沼渣物料进行好氧堆肥存在升温难、高温期维持时间短等问题。本发明添加的堆肥辅料来源广泛、成本低，生物炭和小麦干秸秆有利于调节堆体孔隙结构和碳氮比例，增加堆肥有机质含量，促进堆肥腐熟；木醋液含有的酚类物质能够促进微生物生命活动，加速有机物降解，对提高升温速率、缩短堆肥时间、降低碳损失率、降低氨挥发有明显的促进作用；鲜猪粪中微生物菌群活性高、营养含量高，可显著缩短堆肥升温期、延长堆肥高温期。因此，本发明所使用的堆肥辅料，可有效提高沼渣堆肥效率、缩短堆肥周期、促进四环素类抗生素降解。

本发明设计合理，通过原料与辅料的合理复配，经过高温堆肥后，不仅使沼渣中四环素类抗生素在很大程度上得到了去除，使其去除率达到了90％以上，而且提高了肥料的品质。

实施例2

步骤一：采集以猪粪为主要发酵原料的沼气工程所产生的固液混合物通过固液分离得到的固态沼渣，含水率为65％；将含水率10％的小麦干秸秆切碎，切碎程度为1–2cm；采集鲜猪粪，含水率为70％。

步骤二：称取质量百分比为50％的沼渣、18％的小麦干秸秆、12％的鲜猪粪搅拌，期间不断加入质量百分比为20％的木醋液(稀释500倍)混合均匀，得到混合物。

步骤三：在混合物中加入1％的木屑生物炭，再次搅拌混匀将混合物堆制置于好氧发酵罐，以小型鼓风机供气，每隔45min鼓风曝气一次，通风时间为5min，通风量为0.5L·kg^-1·min^-1，当堆肥温度达到60℃后开始人工翻堆，堆肥前10天每隔3天进行1次人工翻堆，之后每隔5天进行1次人工翻堆。堆肥过程中发现辅料的添加提高加快了堆体的升温，在堆肥第5天达到60℃以上，并保持该温度5天，完成了堆体的腐熟。堆肥20天后，好氧发酵完成，得到堆肥产品。

实施前的物料与上述所得的堆肥产品按照《有机肥料中土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量测定高效液相色谱法》(GBT 32951-2016)的方法测定土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量，结果显示对土霉素的去除率可达95.1％，四环素的去除率可达97.4％，金霉素的去除率可达98.8％，强力霉素的去除率可达94.3％。

对实施例1和实施例2添加辅料后对沼渣中四环素类抗生素的去除率进行对比，结果见表1：

表1各处理中土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的降解结果

抗生素种类	实施例1	实施例2
			土霉素	94.7％	95.1％
四环素	95.3％	97.4.％
			金霉素	98.1％	98.8％
强力霉素	92.9％	94.3％

采用本发明方法，添加辅料可以缩短堆体升温时间，延长高温，促进沼渣堆肥过程中抗生素降解，降低堆肥产物中抗生素残留。单独使用沼渣物料进行好氧堆肥存在升温难、高温期维持时间短等问题。本发明添加的堆肥辅料来源广泛、成本低，生物炭和小麦干秸秆有利于调节堆体孔隙结构和碳氮比例，增加堆肥有机质含量，促进堆肥腐熟；木醋液含有的酚类物质能够促进微生物生命活动，加速有机物降解，对提高升温速率、缩短堆肥时间、降低碳损失率、降低氨挥发有明显的促进作用；鲜猪粪中微生物菌群活性高、营养含量高，可显著缩短堆肥升温期、延长堆肥高温期。因此，本发明所使用的堆肥辅料，可有效提高沼渣堆肥效率、缩短堆肥周期、促进四环素类抗生素降解。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法其特征在于：所述沼渣为以畜禽粪便为主要发酵原料的沼气工程所产生的剩余物通过固液分离所得的固态部分，其含水率在55％–70％；所述鲜猪粪为自健康养殖猪体排出7天内的猪粪，含水率在60％–70％；所述小麦干秸秆的含水率在5％–10％，切碎程度为1–2cm；所述木醋液是以玉米芯、木屑等林业加工废气物为原料，通过焖烧所产生烟气自然冷凝形成的液态物质，其含水率为85％–90％。

3.如权利要求1所述的辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，其特征在于：所述堆肥原料中各组分的重量百分比为：沼渣50％–55％、鲜猪粪10％–15％、小麦干秸秆15％–20％、木醋液(稀释500倍)20％–25％。

4.如权利要求1所述的辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，其特征在于：所述生物炭为缺氧条件下以木屑或玉米秸秆为原料热裂解的固体产物，其含水率为90％–95％、粒径为5–10mm。

5.如权利要求1所述的辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，其特征在于：所述步骤三好氧堆肥过程中，每隔45min鼓风曝气一次，通风时间为5min，通风量为0.5L·kg^-1·min^-1，当堆肥温度达到60℃后开始人工翻堆，堆肥前10天每隔3天进行1次人工翻堆，之后每隔5天进行1次人工翻堆，20天后即可完成好氧发酵，得到堆肥产品。

6.如权利要求1所述的辅料添加快速去除沼渣中四环素类抗生素的堆肥方法，其特征在于：所述生物炭为木屑生物炭或玉米秸秆生物炭。