CN112934932B - 一种抗生素菌渣无害化处理方法 - Google Patents
一种抗生素菌渣无害化处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112934932B CN112934932B CN202110398157.4A CN202110398157A CN112934932B CN 112934932 B CN112934932 B CN 112934932B CN 202110398157 A CN202110398157 A CN 202110398157A CN 112934932 B CN112934932 B CN 112934932B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antibiotic
- residues
- harmless
- persulfate
- treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 title claims abstract description 109
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 title claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 17
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims description 21
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 claims description 17
- 238000009264 composting Methods 0.000 claims description 14
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 14
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 14
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 claims description 8
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 6
- NNRXCKZMQLFUPL-WBMZRJHASA-N (3r,4s,5s,6r,7r,9r,11r,12r,13s,14r)-6-[(2s,3r,4s,6r)-4-(dimethylamino)-3-hydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-14-ethyl-7,12,13-trihydroxy-4-[(2r,4r,5s,6s)-5-hydroxy-4-methoxy-4,6-dimethyloxan-2-yl]oxy-3,5,7,9,11,13-hexamethyl-oxacyclotetradecane-2,10-dione;(2r,3 Chemical group OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]([C@H](O)CO)O[C@@H]1O[C@H](CO)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O.O([C@@H]1[C@@H](C)C(=O)O[C@@H]([C@@]([C@H](O)[C@@H](C)C(=O)[C@H](C)C[C@@](C)(O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@H](C[C@@H](C)O2)N(C)C)O)[C@H]1C)(C)O)CC)[C@H]1C[C@@](C)(OC)[C@@H](O)[C@H](C)O1 NNRXCKZMQLFUPL-WBMZRJHASA-N 0.000 claims description 3
- 229940126574 aminoglycoside antibiotic Drugs 0.000 claims description 3
- 239000002647 aminoglycoside antibiotic agent Substances 0.000 claims description 3
- WBPYTXDJUQJLPQ-VMXQISHHSA-N tylosin Chemical group O([C@@H]1[C@@H](C)O[C@H]([C@@H]([C@H]1N(C)C)O)O[C@@H]1[C@@H](C)[C@H](O)CC(=O)O[C@@H]([C@H](/C=C(\C)/C=C/C(=O)[C@H](C)C[C@@H]1CC=O)CO[C@H]1[C@@H]([C@H](OC)[C@H](O)[C@@H](C)O1)OC)CC)[C@H]1C[C@@](C)(O)[C@@H](O)[C@H](C)O1 WBPYTXDJUQJLPQ-VMXQISHHSA-N 0.000 claims description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 35
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 6
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 5
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 4
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 241000207199 Citrus Species 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 235000020971 citrus fruits Nutrition 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000589151 Azotobacter Species 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 2
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 206010059866 Drug resistance Diseases 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 1
- 229930182566 Gentamicin Natural products 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- IYRDVAUFQZOLSB-UHFFFAOYSA-N copper iron Chemical compound [Fe].[Cu] IYRDVAUFQZOLSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229960002518 gentamicin Drugs 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 230000003859 lipid peroxidation Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000009270 solid waste treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
- C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
- C05F17/50—Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
- C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
- C05G5/12—Granules or flakes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
本发明涉及抗生素菌渣无害化处理技术领域，具体涉及一种抗生素菌渣无害化处理方法，具体的，以过硫酸盐为氧化剂，铜粉为活化剂，在紫外条件下超声氧化处理后实现抗生素菌渣的无害化处理；本发明通过紫外超声联合氧化处理，在高效去除抗生素菌渣中抗生素残留的同时实现抗生素菌渣中抗性基因的消减，避免抗生素菌渣再利用造成二次污染问题的发生。方法简单、高效并且无需过多的化学试剂和苛刻的条件，不会产生二次污染，是一种清洁、可持续利用的技术。通过实验验证，本发明方法处理得到的无害化抗生素菌渣中抗生素残留量小于1mg/kg，在40min内就可以实现抗生素去除效率99.99％，抗性基因去除率大于6log。
Description
技术领域
本发明涉及抗生素菌渣无害化处理技术领域，具体涉及一种抗生素菌渣无害化处理的方法。
背景技术
抗生素菌渣是指抗生素发酵生产过程中产生的菌丝废渣，属于工业废弃物，主要成分为菌丝体、发酵过程中产生的代谢产物、培养基的降解物、残留有机溶剂以及残留抗生素等。抗生素常用于促进牲畜生长和预防疾病，但抗生素的滥用和药物不正确的后续处理方法会导致抗生素及其代谢物和转化产物进入医院和城市污水。而在环境中，抗生素不仅是化学污染物，其还会诱导产生抗性基因和耐药菌，甚至出现携带多种抗性基因的“超级细菌”，导致抗生素治疗无效，给生态环境和人类健康造成潜在危害；因此，抗生素菌渣中含有抗生素残留导致其直接进行再循环利用会引发环境中细菌耐药的风险，因此抗生素菌渣必须首先经过处理去除其中抗生素残留以及抗性基因后，然后才能实现无害化利用。如果处置不当，会严重危害生态环境和人体健康。2008年抗生素菌渣被列入了新修订的《国家危险废物名录》，抗生素菌渣属于化学药品原料药生产过程中的培养基废物，须按危险废物进行管理。因此如何合理处置抗生素菌渣，提供一种抗生素菌渣的无害化处理方法，解决抗生素菌渣的出路已经成为非常迫切的任务。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种抗生素菌渣无害化处理方法，通过紫外超声联合氧化处理，在高效去除抗生素菌渣中抗生素残留的同时实现抗生素菌渣中抗性基因的消减，避免抗生素菌渣再利用造成二次污染问题的发生。
本发明的技术方案之一，一种抗生素菌渣无害化处理方法，包括以下步骤：以过硫酸盐为氧化剂，铜粉为活化剂，在紫外条件下超声氧化处理后实现抗生素菌渣的无害化处理。
进一步地，抗生素、过硫酸盐以及铜的摩尔比为1:(30-50):(5-10)，其中过硫酸盐以过硫酸根计。
进一步地，抗生素菌渣在进行无害化处理前，调节pH值至3-5，含水率80-90％。
进一步地，所述紫外条件下超声氧化处理在40-60℃条件下进行，氧化处理时间20-40min。
进一步地，所述紫外波长200-300nm，超声频率100-200KHz。
进一步地，所述抗生素菌渣为氨基糖苷类抗生素菌渣、四环类抗生素菌渣、泰乐菌素菌渣和红霉素菌渣中的一种。
本发明的技术方案之二，上述抗生素菌渣无害化处理方法处理得到的无害化抗生素菌渣。
本发明的技术方案之三，上述无害化抗生素菌渣在制备有机肥中的应用。
本发明的技术方案之四，一种有机肥，以上述无害化抗生素菌渣为原料经堆肥发酵制得。
本发明的技术方案之五，上述有机肥的制备方法，包括以下步骤：无害化抗生素菌渣和有机固体废弃物混匀后，调节pH值至7.0-7.5，水分含量60-65％，进行好氧堆肥发酵后干燥、粉碎造粒得有机肥。
进一步地，所述好氧堆肥发酵时间25-30天，堆肥过程中每3-5天翻堆一次。
进一步地，所述无害化抗生素菌渣和有机固体废弃物的混合质量比为1：(2-5)。
进一步地，所述有机固体废弃物为禽畜粪便、市政污泥、餐厨垃圾、农林垃圾中的一种或多种混合物。
本发明的技术原理：
过硫酸盐能够产生硫酸根自由基(SO4-·),其具有强氧化性，可以破坏抗生素的分子结构，有效降低抗生素菌渣中的抗生素残留，但是，过硫酸盐自身的氧化能力有限，因此在本发明的技术方案中进一步加入了铜粉，其能够激发过硫酸盐释放更多的硫酸根自由基，从而达到活化过硫酸盐的技术效果，实现抗生素残留的高效降解；同时，为了保证抗生素残留的高效降解以及抗性因子的去除，本发明的氧化过程选择在紫外超声联合条件下进行；一方面，紫外光可以直接干扰微生物中的DNA结构物质的复制和翻译过程，破坏双链DNA结构，从而破坏抗性基因，而这样的干扰作用又在超声波的空化作用下得到极大的加强，氧化作用和紫外超声条件产生协同作用，使得单独进行紫外处理无法去除的抗生素抗性细菌得以消减；另一方面，超声处理还可以使过硫酸盐中的O-O键均质化，从而产生硫酸根自由基，对于过硫酸盐的活化作用进一步加强。超声处理还可以增强溶液中的传质过程，加速氧化反应的发生，提高抗生素菌渣无害化处理的效率。酸性以及加热条件下有助于引发铜粉对过硫酸盐的活化作用，提高紫外超声联合处理抗生素菌渣的处理效率。
经过本发明抗生素菌渣无害化处理方法处理得到的无害化抗生素菌渣中保留了抗生素菌渣中原有的蛋白质、氨基酸等对植物生长有益的有机营养物质，是理想的有机肥原料，但是由于其中的营养物质成分分子量过大导致将所得的无害化抗生素菌渣直接作为有机肥施用时不易被植物直接吸收利用；因此，在本发明，将得到的无害化菌渣菌渣和有机固体废弃物进行混匀后好氧堆肥发酵，促使无害化菌渣菌渣中的大分子物质降解，提高有机肥肥效和生物利用率。而将无害化抗生素菌渣和有机固体废弃物进行混合堆肥发酵过程中，无害化抗生素菌渣中残留的铜离子、硫酸根自由基还可以影响抗性因子宿主菌的变化，对有机固体废弃物堆肥过程中抗性基因的产生造成影响，避免堆肥过程中抗性基因的回升。有助于提高堆肥中ARGs的削减，降低堆肥产品中ARGs的生态环境风险。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明方法能够在保证高效去除抗生素菌渣中抗生素残留的前提下保留多糖、蛋白质、氨基酸等对植物生长有益的有机营养物质，实现菌渣中有机物的选择性去除；同时，紫外超声联合氧化过程还有效去除了抗生素菌渣中的抗性基因，相较于其他废弃物处理技术，本发明方法简单、高效并且无需过多的化学试剂和苛刻的条件，不会产生二次污染，是一种清洁、可持续利用的技术。通过实验验证，本发明方法处理得到的无害化抗生素菌渣中抗生素残留量小于1mg/kg，在40min内就可以实现抗生素去除效率99.99％，抗性基因去除率大于6log。
本发明将抗生物菌渣和有机固体废弃物进行混合好氧堆肥发酵过程在提高无害化菌渣菌渣生物利用率的同时还实现了有机固体废弃物的二次利用，解决了现有技术中有机固体废弃物处理困难的技术问题。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
取庆大霉素的残留量为2600mg/kg的抗生素菌渣调节pH值至4.5，含水率85％后加热至50℃，然后按照抗生素：过硫酸根：铜＝1:50:8的摩尔比依次向抗生素菌渣中添加过硫酸铵和铜粉，混合均匀后再250nm紫外辐照，200KHz超声频率条件下氧化30min。得无害化处理抗生素菌渣。
其中铜粉的制备方法：搅拌条件下向40℃的浓度为10g/L的硫酸铜溶液中加入与铜离子等摩尔量的纳米铁，持续搅拌至溶液为红褐色后抽滤得上层物质，干燥即为铜粉颗粒。
实施例2
取抗生素菌渣调节pH值至5，含水率90％后加热至40℃，然后按照抗生素：过硫酸根：铜＝1:30:10的摩尔比依次向抗生素菌渣中添加过硫酸铵和铜粉，混合均匀后在280nm紫外辐照，100KHz超声频率条件下氧化40min。得无害化处理抗生素菌渣。
其中铜粉的制备方法：搅拌条件下向40℃的浓度为10g/L的硫酸铜溶液中加入与铜离子等摩尔量的纳米铁，持续搅拌至溶液为红褐色后抽滤得上层物质，干燥即为铜粉颗粒。
实施例3
取抗生素菌渣调节pH值至3，含水率80％后加热至60℃，然后按照抗生素：过硫酸根：铜＝1:40:5的摩尔比依次向抗生素菌渣中添加过硫酸铵和铜粉，混合均匀后在200nm紫外辐照，150KHz超声频率条件下氧化20min。得无害化处理抗生素菌渣。
其中铜粉的制备方法：搅拌条件下向40℃的浓度为10g/L的硫酸铜溶液中加入与铜离子等摩尔量的纳米铁，持续搅拌至溶液为红褐色后抽滤得上层物质，干燥即为铜粉颗粒。
实施例4
取抗生素菌渣调节pH值至4.5，含水率85％后加热至50℃，然后按照抗生素：过硫酸根：铜＝1:50:8的摩尔比依次向抗生素菌渣中添加过硫酸铵和铜，混合均匀后在250nm紫外辐照，200KHz超声频率条件下氧化30min。得无害化处理抗生素菌渣。
其中铜粉的制备方法：搅拌条件下向40℃的浓度为10g/L的硫酸铜溶液中加入铜离子两倍摩尔量的纳米铁，持续搅拌至溶液为红褐色后抽滤得上层物质，干燥即为铜粉颗粒。
实施例5
同实施例1，区别在于，省略铜粉的加入。
实施例6
同实施例1，区别在于，省略超声条件。
实施例7
同实施例1，区别在于，省略紫外条件。
实施例8
同实施例1，区别在于氧化温度为常温条件。
对实施例1-9制备的无害化抗生素菌渣进行抗生素残留和抗性基因去除率检测，其中抗性基因去除率为根据说明书采用试剂盒(TIANamp Silo DNA Kit)提取滤膜上的DNA，然后采用定量PCR方法检测抗性基因丰度，具体方法为本领域常用技术手段，在此不做赘述；结果见表1；
表1
通过表1数据可以得出，本发明方法处理抗生素菌渣可以实现抗生素去除效率99.99％，抗性基因去除率高达6log良好效果，对于抗生素菌渣的再利用提供了必要的基础。而实施例4通过在制备铜粉过程中在置换出铜单质的同时，由于投加的铁是过量的，导致置换出的铜单质附着于过量的铁表面，形成铁表面附着大量铜单质微粒的铜铁混合物，这种附着一方面可以减少重复使用时铜微粒的流失，更重要的，铁同样可以活化过硫酸盐，二者之间产生相互作用使铜粒子起到催化活性中心的作用，提高铜的活化性能，激活水和空气中的氧，产生具有强氧化性能和细胞毒性的活性氧，而一系列的活性氧会对细胞大分子造成损伤，进而导致酶抑制、脂质过氧化和蛋白质改变等，最终造成细胞内的DNA或RNA结构被破坏，丧失支配和传播抗性基因的能力，增强去除抗性基因的效果。
实施例10
将实施例1所得无害化抗生素菌渣和有机固体废弃物(禽畜粪便)按照1:5的质量比混合，调节pH值至7.2，水分含量65％后进行槽式好氧堆肥发酵30天，每隔5天翻堆一次。堆肥发酵结束后，干燥、粉碎造粒得有机肥。
实施例11
同实施例10，区别在于，在进行堆肥发酵前，向无害化抗生素菌渣和有机固体废弃物混合物中接种8％(w/w)的含有108cfu/mL木质素降解菌和106cfu/mL固氮菌的混合菌种液。
实施例12
同实施例10，区别在于，有机固体废弃物(禽畜粪便)调节pH值至7.2，水分含量65％后直接进行槽式好氧堆肥发酵30天，每隔5天翻堆一次。堆肥发酵结束后，干燥、粉碎造粒得有机肥。
实施例13
将实施例1制得的无害化抗生素菌渣直接干燥、粉碎造粒得有机肥。
对实施例10-12制得的所得的堆肥发酵产物、禽畜粪便原料进行抗性基因去除率检测，采用实时荧光定量聚合酶链式反应的方法对抗生素菌渣中的抗性基因进行定量检测得ARGs丰度为5.2×108拷贝/g。本发明中基因表达的丰度是指基因转录成mRNA的数量，基因丰度是指基因组中该基因的拷贝数量，基因丰度高，即这个基因的数量多，所述菌渣可以通过定量检测评估抗性基因的基因丰度。本发明中的抗生素残留量和抗性基因的定量检测方法均采用常规方法进行；结果见表2；
表2
| 禽畜粪便 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 |
| 2.5×10<sup>4</sup>拷贝/g | 4.2×10<sup>3</sup>拷贝/g | 1.3×10<sup>3</sup>拷贝/g | 1.8×10<sup>4</sup>拷贝/g |
通过表2数据可以得出，通过堆肥发酵可以在一定程度上降低禽畜粪便所存在的抗性基因浓度，但是降低幅度不明显，而和本发明制得的无害化抗生素菌渣一同发酵，则使得其中的抗性基因的量显著降低，在堆肥过程中接种木质素降解菌和固氮菌则使得抗性基因浓度进一步下降，其原因在于，接种木质素降解菌可以提高对分温度并延长高温期，高温堆肥环境则有助于降低抗性基因浓度。
选取某柑橘种植基地，对实施例10-13所得的有机肥进行肥料施放对比实验，在果林中随机选取100株树龄4年的柑橘树进行实验，分为5组，第1组作为空白实验，第2-5组分别穴施实施例10-13制得的有机肥，施肥量1.5kg/棵，分3次施加。柑橘成熟时，记录产量，取平均值见表3。
表3
| 第一组 | 第二组 | 第三组 | 第四组 | 第五组 | |
| 产量，kg/株 | 75 | 88 | 92 | 83 | 80 |
通过表3可以得出，将有机固体废弃物和无害化抗生素菌渣混合发酵有助于提升有机肥的肥效，在堆肥发酵过程中投加含有固氮菌的菌种液有助于进一步提升肥效，其原因在于在堆肥中，固氮菌能够将植物不能直接利用的氮转化为可以吸收利用的形式，以提高堆肥产品农艺质量。
除上述实验外，本发明还将上述实施例所用的抗生素菌渣分别更换为抗生素残留量在1000-3000mg/kg的新鲜的氨基糖苷类抗生素菌渣、四环类抗生素菌渣、泰乐菌素菌渣和红霉素菌渣等其他种类，结果均显示本发明方法处理得到的无害化抗生素菌渣中抗生素残留量小于1mg/kg，在40min内就可以实现抗生素去除效率99.99％，抗性基因去除率大于6log。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种抗生素菌渣无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：以过硫酸盐为氧化剂，铜粉为活化剂，在紫外条件下超声氧化处理后实现抗生素菌渣的无害化处理；
抗生素、过硫酸盐以及铜的摩尔比为1:(30-50):(5-10)，其中过硫酸盐以过硫酸根计；
抗生素菌渣在进行无害化处理前，调节pH值至3-5，含水率80-90％；
所述紫外条件下超声氧化处理在40-60℃条件下进行，氧化处理时间20-40min；
所述紫外波长200-300nm，超声频率100-200KHz；
所述抗生素菌渣中抗生素残留量为1000-3000mg/kg。
2.根据权利要求1所述的抗生素菌渣无害化处理方法，其特征在于，所述抗生素菌渣为氨基糖苷类抗生素菌渣、四环类抗生素菌渣、泰乐菌素菌渣和红霉素菌渣中的一种。
3.一种经过权利要求1-2任一项所述的抗生素菌渣无害化处理方法处理得到的无害化抗生素菌渣。
4.一种根据权利要求3所述的无害化抗生素菌渣在制备有机肥中的应用。
5.一种有机肥，其特征在于，以权利要求3所述的无害化抗生素菌渣为原料经堆肥发酵制得。
6.一种根据权利要求5所述的有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：无害化抗生素菌渣和有机固体废弃物混匀后，调节pH值至7.0-7.5，水分含量60-65％，进行好氧堆肥发酵后干燥、粉碎造粒得有机肥。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110398157.4A CN112934932B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 一种抗生素菌渣无害化处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110398157.4A CN112934932B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 一种抗生素菌渣无害化处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112934932A CN112934932A (zh) | 2021-06-11 |
| CN112934932B true CN112934932B (zh) | 2022-05-24 |
Family
ID=76232520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110398157.4A Expired - Fee Related CN112934932B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 一种抗生素菌渣无害化处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112934932B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115554645B (zh) * | 2022-09-27 | 2023-09-05 | 丽珠集团福州福兴医药有限公司 | 一种水热协同nZVI活化过硫酸盐处理抗生素菌渣的方法 |
| CN115672951B (zh) * | 2022-09-27 | 2024-06-28 | 中南大学 | 一种抗生素菌渣的高效无害化处理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101630824B1 (ko) * | 2015-10-01 | 2016-06-15 | 안봉희 | 농축부산물을 활용한 친환경 복합 퇴비의 제조방법 |
| CN111410376A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-14 | 工大环境股份有限公司 | 一种用于工业园区废水催化水解预处理方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101608735B1 (ko) * | 2014-09-01 | 2016-04-04 | 최일현 | 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 및 그 제조방법 |
| CN206375838U (zh) * | 2016-11-28 | 2017-08-04 | 鑫宏润（天津）农业生物技术服务有限公司 | 一种有机肥料抗生素降解设备 |
| CN107337496A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用泰乐菌素菌渣制取有机肥的方法 |
| CN107353114A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用四环类抗生素菌渣制取有机肥的方法 |
| CN107337497A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-11-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用氨基糖苷类抗生素菌渣制取有机肥的方法 |
| CN110041142A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-07-23 | 上海化工研究院有限公司 | 一种采用抗生素发酵废渣制备氨基酸水溶肥的方法 |
| CN110713942B (zh) * | 2019-11-28 | 2022-07-08 | 安徽师范大学 | 一种耐铜锌的盐酸土霉素降解菌及其发酵液和应用 |
-
2021
- 2021-04-14 CN CN202110398157.4A patent/CN112934932B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101630824B1 (ko) * | 2015-10-01 | 2016-06-15 | 안봉희 | 농축부산물을 활용한 친환경 복합 퇴비의 제조방법 |
| CN111410376A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-14 | 工大环境股份有限公司 | 一种用于工业园区废水催化水解预处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112934932A (zh) | 2021-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109182193B (zh) | 微生物菌剂及其制备方法和应用 | |
| CN112934932B (zh) | 一种抗生素菌渣无害化处理方法 | |
| Wang et al. | Effect of distillery sewage sludge addition on performance and bacterial community dynamics during distilled grain waste composting | |
| CN104478098A (zh) | 用于处理煤化工废水的微生物制剂 | |
| CN104438283B (zh) | 一种利用微生物加速好氧降解城市固体垃圾废物的方法 | |
| JP2015167912A (ja) | 畜産糞尿処理システム | |
| CN104445642A (zh) | 一种城市污水处理复合材料及制备方法和应用 | |
| CN106587559A (zh) | 一种污泥厌氧消化的方法 | |
| CN113354490A (zh) | 一种利用电子束辐照提高头孢菌素发酵菌渣好氧堆肥效果的方法 | |
| KR20130000366A (ko) | 복합미생물을 이용하여 하수슬러지를 지렁이 처리하여 제조하는 인공토양 제조 방법 | |
| CN104894033A (zh) | 一种降解cod的复合菌剂及其制备方法 | |
| CN110981563B (zh) | 一种抗生素菌渣的处理方法及其应用 | |
| CN114315441B (zh) | 一种好氧堆肥中抗生素抗性基因强化去除方法 | |
| CN108795806B (zh) | 一种抑制氨气排放的高效堆肥复合菌种的制备方法及使用方法 | |
| JP3732089B2 (ja) | 廃水処理用微生物培養物の調製方法 | |
| CN101215532A (zh) | 一种巨大芽孢杆菌及其在酵素菌中的应用和应用方法 | |
| CN110591975A (zh) | 一种用于处理市政污泥的固定化嗜热微生物菌群及其制备、使用方法 | |
| CN110498584B (zh) | 一种市政污泥发酵助剂 | |
| CN105347481B (zh) | 生物发酵耦合人工湿地系统净化低碳氮比生活污水的方法 | |
| CN110683650A (zh) | 畜禽养殖废水处理剂及其使用方法 | |
| CN113087552B (zh) | 一种抗生素菌渣制备有机肥的方法及其产品 | |
| KR20100033134A (ko) | 하수처리장 슬러지의 악취 제거를 위하여 토종미생물을 이용한 탈취장치 | |
| CN110499256B (zh) | 一种降解有机酸臭物的草酸青霉及其放大培养方法和应用 | |
| JP2008036593A (ja) | 下水汚泥の処理方法 | |
| CN111186917A (zh) | 利用微生物菌剂处理酿酒废水菌渣的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220524 |