[發明專利]一種高效緩解豬糞厭氧發酵系統四環素抑制的方法

在審

• 申請號: 202111535911.0
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114230117A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王高駿;儲雨曦;陳璐;陳榮
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C10L3/08;C02F103/20;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

本發明公開了一種高效緩解豬糞厭氧發酵系統四環素抑制的方法，將豬糞中殘存的四環素引入豬糞中溫厭氧發酵系統，向豬糞厭氧發酵系統中投加生物炭，用于緩解豬糞發酵過程四環素毒性的抑制。本發明實現豬糞厭氧發酵系統中四環素毒性抑制的緩解。提高四環素毒性脅迫條件下豬糞厭氧發酵系統的能源回收效率，具有操作簡單，成本低廉，環境友好的特點。

技術領域

本發明屬于環境廢棄物資源化處置技術領域，具體涉及一種高效緩解豬糞厭氧發酵系統四環素抑制的方法。

背景技術

四環素是生豬養殖過程中常用的廣譜性抗生素，適量投加有利于提高生豬免疫力，但其不能被生豬消化系統完全代謝，易殘留積累于豬糞中。厭氧發酵技術被認為豬糞資源化處置的綠色技術之一。然而，豬糞中殘存四環素的微生物毒性對厭氧發酵系統中的微生物代謝具有抑制作用，會降低豬糞發酵的能源回收效率。如何緩解豬糞厭氧發酵系統中四環素的毒性抑制問題對豬糞的高效資源化處置具有重要意義。

對環境中的四環素等抗生素類物質的去除，常用的方法是物化吸附法，化學催化降解法與生物降解法。①物化吸附法是利用具有強大吸附能力的吸附材料對四環素進行吸附去除。其缺點是只能將四環素由溶解態轉變為吸附態，無法實現四環素的徹底降解去除，且在豬糞厭氧發酵系統中，其他高濃度物質會與四環素競爭吸附點位，極大降低吸附劑對四環素的吸附能力。另外，由于吸附劑的吸附能力是一次性的，若想實現豬糞發酵系統中四環素的持續去除，需要連續投加吸附劑，成本較高，因此該方法難以工程應用于緩解豬糞厭氧發酵中四環素的毒性抑制；②化學降解法是光催化原理，將貴金屬催化劑引入系統，實現四環素的降解。然而在豬糞厭氧發酵系統中，污泥濃度色度很高，難以通過光催化方法實現四環素降解，且貴金屬催化劑成本高，工程應用難度大。③生物降解法是通過培養，馴化，篩選，分離具有哦四環素降解能力的純微生物菌種，實現四環素的高效降解。但在成分多樣的豬糞發酵系統中，微生物種群結構復雜，直接引入的純種微生物難以在系統中持續增殖，容易被淘汰。因此該方法難以用于豬糞發酵系統中四環素毒性抑制的緩解。

發明內容

為了克服以上技術問題，本發明的目的在于提供一種高效緩解豬糞厭氧發酵系統四環素抑制的方法，實現豬糞厭氧發酵系統中四環素毒性抑制的緩解。提高四環素毒性脅迫條件下豬糞厭氧發酵系統的能源回收效率，具有操作簡單，成本低廉，環境友好的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高效緩解豬糞厭氧發酵系統四環素抑制的方法，將殘存有四環素的豬糞引入厭氧發酵系統，向豬糞厭氧發酵系統中投加生物炭，用于緩解豬糞發酵過程四環素毒性的抑制。

所述生物炭制備原料為生物質廢棄物，柏木木屑。

所述生物炭向厭氧發酵系統中的投加用量為15g/L。

所述生物炭通過限氧熱解法制備，熱解溫度為500℃，反應時間為1.5小時，制備的生物炭篩分至粒徑0.25-1毫米，干燥后備用。

所述豬糞厭氧發酵系統的基質豬糞，微生物種泥取自穩定運行一年以上的中溫厭氧發酵系統，豬糞與種泥的揮發性固體比值為2:1。

所述豬糞厭氧發酵系統在中溫(35-37℃)條件下批次模式運行。

所述四環素的投加量設置為0mg/L,50ug/L,500ug/L,5mg/L。

所述厭氧發酵系統在反應系統運行前，用99.9％純度的氮氣對系統進行持續曝氣，時間為5分鐘，后立即用橡膠塞和鋁蓋將系統密封，以保證系統運行所需的厭氧環境，系統運行過程中保持該封閉狀態至運行結束。

本發明的有益效果：

本發明可實現豬糞中四環素對厭氧發酵過程毒性抑制的緩解；

本發明可提升豬糞厭氧發酵系統中殘存四環素的去除效率，降低發酵液處置的生態風險；