CN108642092A - 一种强化抗生素厌氧降解的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于抗生素生物处理技术领域，具体涉及一种2强化抗生素厌氧降解的方法，在抗生素污染的有机废弃物厌氧发酵过程中加入少量的CaO2，在不弱化有机废弃物厌氧发酵的前提下，利用CaO2与水反应产生羟基自由基的氧化特性以及该反应生成氧气所创造的微好氧环境，提高抗生物厌氧降解效率的方法，该方法可应用于抗生素生产废料、抗生素污染有机废弃物厌氧发酵过程中，与其他方法相比，本发明中所提出的通过添加过氧化钙强化抗生素厌氧降解的方法，简便易行、操作简单、成本低廉、具有很强的应用价值。

Description

一种强化抗生素厌氧降解的方法
技术领域
本发明属于抗生素生物处理技术领域，具体涉及一种强化抗生素厌氧降解的方法。
背景技术
抗生素广泛应用于细菌性感染疾病的防治以及促进动物生长中。全球抗生素生产量的近90％被用于畜禽养殖业。然而，在禽畜养殖业中相当一部分的抗生素没有被完全利用，以药物原形或者代谢产物的形式随动物粪便排出体外。环境中存在的抗生素会产生巨大的环境毒理效应，并且会诱导细菌产生耐药性，从而严重影响人类以及动植物健康。
厌氧发酵技术被广泛的应用于有机废弃物处理领域中，也是禽畜粪便的无害化处理的重要手段之一。在抗生素污染的有机废弃物厌氧发酵过程中，所残留的抗生素不可避免的被引入厌氧发酵系统，抗生素的厌氧降解引起了越来越多的关注，但是由于抗生素具有水溶性好、稳定性高的特点，其厌氧降解往往存在效率低、所需处理时间长的缺点。强化抗生素的厌氧降解是降低抗生素等环境毒理效应及抗生素抗性基因的关键。中国专利CN106754474A公开了一种抗生素菌渣厌氧发酵促进剂及其制备和应用的方法，其所提出的促进剂主要成分包括功能微生物、微量元素和载体，主要利用功能微生物和微量元素双重调控提高抗生素菌渣的厌氧降解，但是其促进剂成分组成复杂、制备过程复杂；中国专利CN106540398A提出了一种抗生素菌渣经过碱热联合预处理进行厌氧发酵的方法，经过此方法菌渣中残留抗生素基本被完全清除，抗生素菌渣效价降低90％以上，并且能够得到甲烷气体，但是其仍存在一定的局限性，如预处理过程中需要投入大量的能量及化学药品，从而增加了运行成本。
发明内容
本发明目的是提供一种强化抗生素厌氧降解的方法，该方法操作简单、成本低廉，有效提高了抗生素厌氧降解的效率。
本发明提出了一种强化抗生素厌氧降解的方法，直接在抗生素污染的有机废弃物厌氧发酵体系中添加CaO2。
进一步的，CaO2的用量为0.8-1.6g/LR，LR为厌氧发酵所使用反应器的工作体积。
进一步的，厌氧发酵体系中固体浓度为4-20％。
进一步的，发酵温度为35-37℃。
进一步的，CaO2的粒径为10-40目。
进一步的，抗生素包括四环素、土霉素、金霉素、诺氟沙星、磺胺类中的任意一种或多种。
进一步的，厌氧发酵体系中的接种物包括厌氧污泥或沼液中的任一种或多种。
进一步的，抗生素污染的有机废弃物包括抗生素污染的动物粪便、抗生素生产过程中产生的菌渣或抗生素污染的污泥中的任意一种或多种。
进一步的，厌氧发酵体系中的底物与接种物干重比例为4:1到2:1之间。
本发明提出了上述方法在抗生素污染的有机废物厌氧发酵领域中的应用。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明直接在抗生素污染的有机废弃物厌氧发酵过程中加入少量的CaO2，在不影响有机废弃物厌氧发酵的前提下，利用CaO2与水反应产生羟基自由基的氧化特性以及该反应生成氧气所创造的微好氧环境，提高抗生物厌氧降解效率。微好氧的环境能够加速厌氧发酵过程的水解速度，从而提高甲烷产量。CaO2和水反应产生的Ca(OH)2与沼气中CO2反应生成CaCO3，固定一部分的CO2，从而提高沼气中甲烷的含量，并且，生成的CaCO3作为厌氧发酵体系的一种缓冲物质可以提高系统的稳定性。最终实现通过添加CaO2强化抗生素厌氧降解的目的。
本发明无需对原有厌氧发酵设备改造，简便易行、操作简单、成本低廉、具有很强的应用价值。
本发明所适用的厌氧发酵过程底物广泛，可为抗生素生产菌渣、抗生素污染的畜禽粪便及抗生素污染的污泥等有机废弃物，所适用的发酵浓度范围广，厌氧发酵过程中固体浓度可在4-20％之间；CaO2用量少，CaO2用量为0.8-1.6g/LR(工作体积)。
附图说明
图1是实施例1中T0、T1、T2组发酵过程中甲烷产量图。
图2是实施例1中T0、T1、T2、T3组中四环素去除率效果图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
使用玉米秸秆和抗生素污染的鸡粪为发酵底物，厌氧污泥为接种物，底物与接种物干重比例为2:1，采用中温厌氧发酵，在300ml发酵瓶中进行，工作体积为200ml。设置发酵过程中总固体浓度设置为4％，玉米秸秆和鸡粪的比例为3:1(基于挥发性固体)，发酵温度为37℃。
共设置4组实验，T0组不添加四环素及CaO2，研究混合发酵的甲烷潜力；T1组四环素初始浓度为25mg/L，不添加CaO2，研究抗生素添加对混合发酵甲烷潜力的影响以及抗生素的厌氧降解情况；T2组四环素初始浓度为25mg/L，CaO2的用量为0.8g/LR(反应器工作体积)，研究过氧化钙对四环素厌氧降解的强化作用；TC组加入四环素前进行消毒，四环素初始浓度为25mg/L，不添加CaO2，研究固体物质对四环素的吸附作用；发酵开始前，用氮气曝气3min，以去除体系中的氧气。在此过程中，所使用抗生素为四环素，初始浓度为25mg/L，所使用CaO2直径1mm左右。实验开始前将CaO2和玉米秸秆及鸡粪混合，然后一起加入到发酵瓶中。
实验过程中沼气产量采用湿式气体流量计测定；沼气中甲烷含量采用气相色谱测定(SP6890，鲁南瑞虹化工仪器有限公司，TCD检测器，Porapak Q填充柱，柱温、气化室和检测器温度分别为50℃、100℃和80℃，载气为氩气)；四环素浓度采用高效液相色谱测定(HPLC 1200series，安捷伦科技有限公司，紫外检测器，检测波长355nm，SHIM-PACK·VP-ODS色谱柱，流流动相为0.01mol/L草酸溶液、乙腈及甲醇的混合液(76∶16∶8，体积比，pH＝2.5)，流速1.0mL/min)。
玉米秸秆与鸡粪混合发酵过程中甲烷产量如图1所示。从图1可见厌氧发酵体系中的四环素会明显抑制混合发酵体系的甲烷产量(T1组相对于T0组减少了8.8％)，加入过氧化钙后能够明显减轻四环素对混合发酵的影响(T2相对于T1组提高了7.2％)。并且添加CaO2后，四环素的去除速率明显加快(如图2所示)。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：直接在抗生素污染的有机废弃物厌氧发酵体系中添加CaO2。
2.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：CaO2的用量为0.8-1.6g/LR，LR为厌氧发酵所使用反应器的工作体积。
3.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：厌氧发酵体系中固体浓度为4-20％。
4.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：发酵温度为35-37℃。
5.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：CaO2的粒径为10-40目。
6.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：抗生素包括四环素、土霉素、金霉素、诺氟沙星、磺胺类中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：厌氧发酵体系中的接种物包括厌氧污泥或沼液中的任一种或多种。
8.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：厌氧发酵体系中的底物与接种物干重比例为在4:1到2:1之间。
9.根据权利要求1所述的强化抗生素厌氧降解的方法，其特征在于：抗生素污染的有机废弃物包括抗生素污染的动物粪便、抗生素生产过程中产生的菌渣或抗生素污染的污泥中的任意一种或多种。
10.权利要求1-9任一项所述的方法在抗生素污染的有机废物厌氧发酵中的应用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109867564A (zh) * 2019-01-31 2019-06-11 盐城师范学院 一种消除沼液农用生物肥料软包装胀气并提高肥效的方法
CN110372420A (zh) * 2019-08-26 2019-10-25 铜川市农业科学研究所 一种降解畜禽粪便中抗生素的方法
CN113072276A (zh) * 2021-04-01 2021-07-06 湖南大学 一种利用过氧化钙降解污泥中的四环素并提高发酵短链脂肪酸产量的方法
CN114455704A (zh) * 2022-03-01 2022-05-10 南京大学 一种深度生物脱氮强化及内分泌干扰毒性削减的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013138928A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Himark Biogas Inc. Use of anaerobic digestion to destroy antibiotics in organic waste
CN104593433A (zh) * 2015-01-14 2015-05-06 郑州大学 一种抗生素菌渣处理方法和设备
CN106929540A (zh) * 2017-04-05 2017-07-07 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013138928A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Himark Biogas Inc. Use of anaerobic digestion to destroy antibiotics in organic waste
CN104593433A (zh) * 2015-01-14 2015-05-06 郑州大学 一种抗生素菌渣处理方法和设备
CN106929540A (zh) * 2017-04-05 2017-07-07 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周绿山等: "过氧化钙降解水体中的阿莫西林掌", 《化学工程师》 *
朱佳 等: "四环素在厌氧发酵过程中的降解作用", 《中国沼气》 *
李伟明: "四环素类抗生素降解途径及其主要", 《应用生态学报》 *
桂肖山等: "CaO2 投加量及投加方式对剩余污泥厌氧发酵产生短链脂", 《中国环境科学》 *
王丽琼等: "氧化法降解制药废水中残留四环素", 《化学与生物工程》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109867564A (zh) * 2019-01-31 2019-06-11 盐城师范学院 一种消除沼液农用生物肥料软包装胀气并提高肥效的方法
CN110372420A (zh) * 2019-08-26 2019-10-25 铜川市农业科学研究所 一种降解畜禽粪便中抗生素的方法
CN113072276A (zh) * 2021-04-01 2021-07-06 湖南大学 一种利用过氧化钙降解污泥中的四环素并提高发酵短链脂肪酸产量的方法
CN114455704A (zh) * 2022-03-01 2022-05-10 南京大学 一种深度生物脱氮强化及内分泌干扰毒性削减的方法
CN114455704B (zh) * 2022-03-01 2022-12-27 南京大学 一种深度生物脱氮强化及内分泌干扰毒性削减的方法

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