去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法
2023-05-13 08:21:26
專利名稱：去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法
技術領域：
本發明涉及一種可去除畜禽糞便中類固醇雌激素的方法，能高效去除類固醇雌激素，極大地避免了畜禽糞便農用後引起的類固醇雌激素二次汙染，並具操作簡單、成本低廉的優勢。
背景技術：
在迄今公認的內分泌幹擾物中，類固醇雌激素(Steroid estrogens)被認為具有最強的內分泌幹擾性和生物活性，對人體健康的威脅十分直接，極低濃度就能導致不孕率和生殖系統疾病發病率的上升，如雄魚雌化、嬰兒性早熟等。調查顯示，環境中有90%的雌激素總含量來自畜禽的排洩。隨著集約化養殖業的發展以及畜禽養殖業中飼料生長性添加劑廣泛使用，畜禽糞便類固醇雌激素汙染日益加劇。當汙染的畜禽糞便還田利用後，類固醇雌激素將部分吸附於土壤中，部分隨徑流進入水環境，不僅導致了農田土壤汙染，也引起了 水環境汙染，最終影響人類的生活。因此，在畜禽糞便農用前，實現類固醇雌激素的高效去除對於人類健康而言極其重要。然而，目前常規的畜禽糞便堆肥法，並未將去除類固醇雌激素作為主要目的之一。因而，這些堆肥法產出的畜禽糞便肥仍含有較高濃度的類固醇雌激素，其去除率僅為20 — 40%左右。
發明內容
本發明要接近的技術問題是提供一種簡單、低耗、高效去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法。為了接近上述技術問題，本發明提供一種去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，將畜禽糞便經常規堆肥處理後所得的堆制肥50kg依次進行以下步驟I)、第一階段調節堆制肥中的水分重量含量為5(Γ60 %，然後轉移至封閉容器中，在室溫下堆置65 80小時；備註說句室溫一般是指22 28°C ；2)、第二階段在第一階段所得的堆肥中接種可降解類固醇雌激素的微生物菌劑，再加入秸杆均勻混合，得堆肥混合物；調節堆肥混合物含水量為4(Γ50%，ρΗ5. 5飛，然後平鋪於地面形成堆肥(厚度為7^10 cm)，並在平鋪後的堆肥上方覆蓋透明農膜，堆置時間為1Γ40天，在堆置過程中依靠翻堆以及覆蓋或去除透明農膜來控制堆肥內的溫度為< 40°C (最佳為3(T40°C);—般每Γ4天翻堆I次；3)、第三階段將第二階段所得的堆肥轉移至封閉容器中進行發酵處理，控制發酵過程中封閉容器內的堆肥的溫度為彡45 °C，發酵處理時間為6 8天。
作為本發明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的改進步驟2)所述的第二階段中可降解類固醇雌激素的微生物菌劑包括惡臭假單胞菌、白腐菌、糞產鹼菌和枯草芽孢桿菌；在第一階段所得的堆肥中分別接種40(T600mL的惡臭假單胞菌液(惡臭假單胞菌的細胞濃度彡5X107 CFU/ml)、40(T600mL的白腐菌液(白腐菌的細胞濃度彡IXlO8 CFU/ml)、40(T600mL的糞產鹼菌液(糞產鹼菌的細胞濃度彡5X IO6 CFU/ml)、40(T600mL的枯草芽孢桿菌液(枯草芽孢桿菌的細胞濃度彡5X IO7 CFU/ml);以及加入2. (Γ2. 5 kg乾燥(例如為自然曬乾)的秸杆。
作為本發明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的進一步改進第二階段的堆置時間為當環境溫度為8 20°C時，堆置時間為29 40天；當環境溫度為2(T30°C時，堆置時間為22 28天；當環境溫度為30 35°C時，堆置時間為14 21天。備註說明I、本發明第二階段的堆置時間視環境溫度而定，環境溫度是指日平均氣溫。當環境溫度小於8°C時，由於效果較差，因此不建議堆置。2、在任何環境溫度下，必須保證使堆肥內的溫度彡400C (3(T40°C為最佳溫度)。如果溫度超過40°C，則必須採取方法以降低堆肥內溫度，例如採取翻堆、去除透明農膜、甚至轉移至較涼快的位置。如果溫度不到30°C，則加蓋透明農膜依靠其自身發酵所產生的溫度來實現。3、環境溫度較低時，儘量將堆肥平鋪於能接收到太陽的地面(注若遇到雨天，則應將堆肥移至室內)。作為本發明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的進一步改進步驟
1)和步驟3)中用到的封閉容器為農膜密封袋。作為本發明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的進一步改進步驟
2)中用濃度為O.8^1. 2 mo I Γ1的鹽酸溶液調節pH至5. 5飛。備註說明本發明中不能使用硫酸溶液進行pH值的調節，原因是硫酸會與激素形成結合態，導致降解較為困難。本發明以常規堆肥法產出的堆制肥(如養殖場或農戶自行的堆肥產物)為基礎，研發的簡單、低成本、高效的去除畜禽糞便堆制肥中的類固醇雌激素的方法。採用該方法進一步處理畜禽糞便堆制肥後，可實現生物活性強的類固醇雌激素雌酮E1、雌二醇E2、雌三醇E3、乙炔雌二醇EE2去除率達95%以上。本發明具有如下有益效果I)、厭氧/好氧/厭氧的循環模式大大提高了雌激素的生物降解，第一階段厭氧過程促進了吸附有機質上的類固醇雌激素的釋放，從而大幅提高了第二階段好氧過程的生物降解效率。第三階段的厭氧過程又能進一步促進雌激素的解吸並發揮了部分厭氧生物降解作用。與單一好氧模式相比，厭氧/好氧/厭氧的循環模式中類固醇雌激素的降解率可提高 30 - 40%。2)、在好氧過程中，接種了多種針對性的微生物菌種。與對照不接種菌種相比，接種組的降解效率提高30 — 40%。3)、方法中涉及的含水量、pH、溫度均為優化條件，能有效促進多種雌激素的降解。4)、在第二階段(好氧階段)中選用透明農膜覆蓋，既能發揮一定的保溫作用，又能使外層堆肥接收到大部分太陽光，發揮一定的光降解作用。
具體實施例方式實施例I、一種去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，將畜禽糞便經常規堆肥處理後所得的堆制肥(以下簡稱堆制肥)50 kg進行以下步驟I)、第一階段取市售農膜(規格不限，使用時不破損即可)，製成長約I. 2米、寬約O. 7米的袋子 作為農膜密封袋。調節堆制肥中的水分含量為55% (重量含量)，然後轉移至農膜密封袋中，壓實，將農膜密封袋的袋口紮緊，從而確保堆制肥處於厭氧狀態；在室溫下(22-28°C)堆置3天(SP72小時)。2)、第二階段惡臭假單胞菌、白腐菌、糞產鹼菌和枯草芽孢桿菌這四種微生物均為常規菌種，例如可購自中國普通微生物菌種保藏管理中心等菌種庫。惡臭假單胞菌的保藏號為CGMCC 1.1130，白腐菌的保藏號為CGMCC 5. 776，糞產鹼菌的保藏號為CGMCC 1.924，枯草芽孢桿菌的保藏號為CGMCC 1.1468。將購買到的上述菌種分別於牛肉膏蛋白腖培養基(牛肉膏5g、蛋白腖10 g、氯化鈉5g、葡萄糖5g，蒸餾水定容至ILdMfpH 7.0，121°C滅菌20min)活化搖菌一周(活化搖菌的工藝條件為將接種後的菌種瓶放置于振蕩箱內搖菌，速度為15(Γ200轉/分，溫度為30°C);作為接種入堆肥的可降解類固醇雌激素的微生物菌劑。經檢測惡臭假單胞菌的細胞濃度達5X107 CFU/ml以上；白腐菌的細胞濃度為IXlO8 CFU/ml以上、糞產鹼菌的細胞濃度為5X IO6 CFU/ml以上、枯草芽孢桿菌的細胞濃度為5 X IO7 CFU/ml以上。從農膜密封袋中取出第一階段所得的堆肥，在該第一階段所得的堆肥中接種500mL的惡臭假單胞菌液、500mL的白腐菌液、500mL的糞產鹼菌液、500mL的枯草芽孢桿菌液；再加入2. 5 kg的秸杆(為自然曬乾後的秸杆)，均勻混合，得堆肥混合物；調節堆肥混合物含水量為45% (重量含量)，用濃度為I mol L—1的鹽酸溶液調節PH5. 8，然後平鋪於地面(厚度為7 10 cm)形成堆肥，並在平鋪後的堆肥上方覆蓋透明農膜。此時，處於初夏，日平均氣溫約為2(T25°C，因此設定堆置時間為25天(約3周半)，每周翻堆2 3次，白天氣溫較高時可去除覆蓋的透明農膜，夜晚氣溫較低時加蓋透明農膜保溫；從而實現控制堆肥內的溫度為3(T40°C。3)、第三階段將第二階段所得的堆肥再轉移至農膜密封袋(同步驟I)所用)中進行發酵處理，內插一支溫度計，將農膜密封袋的上端紮緊，定期觀察溫度，保持發酵過程中堆肥內部溫度為彡45°C，放置I周(B卩，發酵處理時間為I周)後即可。備註說明若發酵過程中堆肥內部溫度有所下降，則可移至室內的較高溫度處，或在農膜密封袋外覆蓋一些保溫材料。經LC-MS (參考 Nieto 等，Journal of Chromatography A, 2008)法檢測，堆制肥的原始數據和處理後所得物的各項數據的對比如下表I ;表I
權利要求
1.去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，其特徵是將畜禽糞便經常規堆肥處理後所得的堆制肥50kg依次進行以下步驟 1)、第一階段 調節堆制肥中的水分重量含量為50飛0%，然後轉移至封閉容器中，在室溫下堆置65 80小時； 2)、第二階段 在第一階段所得的堆肥中接種可降解類固醇雌激素的微生物菌劑，再加入秸杆均勻混合，得堆肥混合物； 調節堆肥混合物含水量為4(Γ50%，ρΗ5. 5飛，然後平鋪於地面形成堆肥，並在平鋪後的堆肥上方覆蓋透明農膜，堆置時間為1Γ40天，在堆置過程中依靠翻堆以及覆蓋或去除透明農膜來控制堆肥內的溫度為< 40°C ； 3)、第二階段 將第二階段所得的堆肥轉移至封閉容器中進行發酵處理，控制發酵過程中封閉容器內的堆肥的溫度為彡45°C，發酵處理時間為6 8天。
2.根據權利要求I所述的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，其特徵是 步驟2)所述的第二階段中可降解類固醇雌激素的微生物菌劑包括惡臭假單胞菌、白腐菌、糞產鹼菌和枯草芽孢桿菌； 在第一階段所得的堆肥中分別接種40(T600mL的惡臭假單胞菌液、40(T600mL的白腐菌液、40(T600mL的糞產鹼菌液、40(T600mL的枯草芽孢桿菌液；以及加入2. (Γ2. 5 kg乾燥的稻杆。
3.根據權利要求2所述的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，其特徵是 所述第二階段的堆置時間為 當環境溫度為8 20°C時，堆置時間為29 40天； 當環境溫度為2(T30°C時，堆置時間為22 28天； 當環境溫度為3(T35°C時，堆置時間為1Γ21天。
4.根據權利要求2或3所述的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，其特徵是 所述步驟I)和步驟3)中用到的封閉容器為農膜密封袋。
5.根據權利要求4所述的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，其特徵是所述步驟2)中用濃度為O. 8^1. 2 mo I Γ1的鹽酸溶液調節pH至5. 5飛。
全文摘要
本發明公開了一種去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，將畜禽糞便經常規堆肥處理後所得的堆制肥依次進行以下步驟 1)、第一階段調節堆制肥中的水分重量含量為50~60％，然後轉移至封閉容器中在室溫下堆置；2)、第二階段在第一階段所得的堆肥中接種可降解類固醇雌激素的微生物菌劑，再加入秸稈均勻混合，得堆肥混合物；調節堆肥混合物含水量為40~50％，pH5.5~6，然後平鋪於地面形成堆肥，堆置時間為14~40天；3)、第三階段將第二階段所得的堆肥轉移至封閉容器中進行發酵處理，控制發酵過程中封閉容器內的堆肥的溫度為≥45℃，發酵處理時間為6~8天。
文檔編號C05F17/00GK102875206SQ20121038774
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月14日 優先權日2012年10月14日
發明者都韶婷, 金崇偉, 劉越 申請人:浙江工商大學