[发明专利]一种高效缓解猪粪厌氧发酵系统四环素抑制的方法

说明书

本发明公开了一种高效缓解猪粪厌氧发酵系统四环素抑制的方法，将猪粪中残存的四环素引入猪粪中温厌氧发酵系统，向猪粪厌氧发酵系统中投加生物炭，用于缓解猪粪发酵过程四环素毒性的抑制。本发明实现猪粪厌氧发酵系统中四环素毒性抑制的缓解。提高四环素毒性胁迫条件下猪粪厌氧发酵系统的能源回收效率，具有操作简单，成本低廉，环境友好的特点。

技术领域

本发明属于环境废弃物资源化处置技术领域，具体涉及一种高效缓解猪粪厌氧发酵系统四环素抑制的方法。

背景技术

四环素是生猪养殖过程中常用的广谱性抗生素，适量投加有利于提高生猪免疫力，但其不能被生猪消化系统完全代谢，易残留积累于猪粪中。厌氧发酵技术被认为猪粪资源化处置的绿色技术之一。然而，猪粪中残存四环素的微生物毒性对厌氧发酵系统中的微生物代谢具有抑制作用，会降低猪粪发酵的能源回收效率。如何缓解猪粪厌氧发酵系统中四环素的毒性抑制问题对猪粪的高效资源化处置具有重要意义。

对环境中的四环素等抗生素类物质的去除，常用的方法是物化吸附法，化学催化降解法与生物降解法。①物化吸附法是利用具有强大吸附能力的吸附材料对四环素进行吸附去除。其缺点是只能将四环素由溶解态转变为吸附态，无法实现四环素的彻底降解去除，且在猪粪厌氧发酵系统中，其他高浓度物质会与四环素竞争吸附点位，极大降低吸附剂对四环素的吸附能力。另外，由于吸附剂的吸附能力是一次性的，若想实现猪粪发酵系统中四环素的持续去除，需要连续投加吸附剂，成本较高，因此该方法难以工程应用于缓解猪粪厌氧发酵中四环素的毒性抑制；②化学降解法是光催化原理，将贵金属催化剂引入系统，实现四环素的降解。然而在猪粪厌氧发酵系统中，污泥浓度色度很高，难以通过光催化方法实现四环素降解，且贵金属催化剂成本高，工程应用难度大。③生物降解法是通过培养，驯化，筛选，分离具有哦四环素降解能力的纯微生物菌种，实现四环素的高效降解。但在成分多样的猪粪发酵系统中，微生物种群结构复杂，直接引入的纯种微生物难以在系统中持续增殖，容易被淘汰。因此该方法难以用于猪粪发酵系统中四环素毒性抑制的缓解。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种高效缓解猪粪厌氧发酵系统四环素抑制的方法，实现猪粪厌氧发酵系统中四环素毒性抑制的缓解。提高四环素毒性胁迫条件下猪粪厌氧发酵系统的能源回收效率，具有操作简单，成本低廉，环境友好的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高效缓解猪粪厌氧发酵系统四环素抑制的方法，将残存有四环素的猪粪引入厌氧发酵系统，向猪粪厌氧发酵系统中投加生物炭，用于缓解猪粪发酵过程四环素毒性的抑制。

所述生物炭制备原料为生物质废弃物，柏木木屑。

所述生物炭向厌氧发酵系统中的投加用量为15g/L。

所述生物炭通过限氧热解法制备，热解温度为500℃，反应时间为1.5小时，制备的生物炭筛分至粒径0.25-1毫米，干燥后备用。

所述猪粪厌氧发酵系统的基质猪粪，微生物种泥取自稳定运行一年以上的中温厌氧发酵系统，猪粪与种泥的挥发性固体比值为2:1。

所述猪粪厌氧发酵系统在中温(35-37℃)条件下批次模式运行。

所述四环素的投加量设置为0mg/L,50ug/L,500ug/L,5mg/L。

所述厌氧发酵系统在反应系统运行前，用99.9％纯度的氮气对系统进行持续曝气，时间为5分钟，后立即用橡胶塞和铝盖将系统密封，以保证系统运行所需的厌氧环境，系统运行过程中保持该封闭状态至运行结束。

本发明的有益效果：

本发明可实现猪粪中四环素对厌氧发酵过程毒性抑制的缓解；

本发明可提升猪粪厌氧发酵系统中残存四环素的去除效率，降低发酵液处置的生态风险；