《去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法.pdf(10页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102875206 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 7 5 2 0 6 A *CN102875206A* (21)申请号 201210387747.8 (22)申请日 2012.10.14 C05F 17/00(2006.01) (71)申请人浙江工商大学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区学 正街18号 (72)发明人都韶婷 金崇伟 刘越 (74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公 司 33212 代理人金祺 (54) 发明名称 去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种去除畜禽粪便堆制。
2、肥中类 固醇雌激素的方法,将畜禽粪便经常规堆肥处理 后所得的堆制肥依次进行以下步骤: 1)、第一阶 段:调节堆制肥中的水分重量含量为5060,然 后转移至封闭容器中在室温下堆置;2)、第二阶 段:在第一阶段所得的堆肥中接种可降解类固醇 雌激素的微生物菌剂,再加入秸秆均匀混合,得 堆肥混合物;调节堆肥混合物含水量为4050, pH5.56,然后平铺于地面形成堆肥,堆置时间为 1440天;3)、第三阶段:将第二阶段所得的堆肥 转移至封闭容器中进行发酵处理,控制发酵过程 中封闭容器内的堆肥的温度为45,发酵处理 时间为68天。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书8页 (19)中华人民共和。
3、国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 1/1页 2 1.去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法,其特征是:将畜禽粪便经常规堆肥处 理后所得的堆制肥50kg依次进行以下步骤: 1)、第一阶段: 调节堆制肥中的水分重量含量为5060,然后转移至封闭容器中,在室温下堆置 6580小时; 2)、第二阶段: 在第一阶段所得的堆肥中接种可降解类固醇雌激素的微生物菌剂,再加入秸秆均匀混 合,得堆肥混合物; 调节堆肥混合物含水量为4050,pH5.56,然后平铺于地面形成堆肥,并在平铺后的 堆肥上方覆盖透明农膜,堆置时间为1440天,在堆置过程中依靠翻堆以及覆盖或去除透 。
4、明农膜来控制堆肥内的温度为40; 3)、第三阶段: 将第二阶段所得的堆肥转移至封闭容器中进行发酵处理,控制发酵过程中封闭容器内 的堆肥的温度为45,发酵处理时间为68天。 2.根据权利要求1所述的去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法,其特征是: 步骤2)所述的第二阶段中:可降解类固醇雌激素的微生物菌剂包括恶臭假单胞菌、白 腐菌、粪产碱菌和枯草芽孢杆菌; 在第一阶段所得的堆肥中分别接种400600mL的恶臭假单胞菌液、400600mL的白腐 菌液、400600mL的粪产碱菌液、400600mL的枯草芽孢杆菌液;以及加入2.02.5 kg干燥 的秸秆。 3.根据权利要求2所述的去除畜禽粪便堆制肥。
5、中类固醇雌激素的方法,其特征是: 所述第二阶段的堆置时间为: 当环境温度为820时,堆置时间为2940天; 当环境温度为2030时,堆置时间为2228天; 当环境温度为3035时,堆置时间为1421天。 4.根据权利要求2或3所述的去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法,其特征 是: 所述步骤1)和步骤3)中用到的封闭容器为农膜密封袋。 5.根据权利要求4所述的去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法,其特征是:所 述步骤2)中用浓度为0.81.2 mol L -1 的盐酸溶液调节pH至5.56。 权 利 要 求 书CN 102875206 A 1/8页 3 去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方。
6、法 技术领域 0001 本发明涉及一种可去除畜禽粪便中类固醇雌激素的方法,能高效去除类固醇雌激 素,极大地避免了畜禽粪便农用后引起的类固醇雌激素二次污染,并具操作简单、成本低廉 的优势。 背景技术 0002 在迄今公认的内分泌干扰物中,类固醇雌激素(Steroid estrogens)被认为具有 最强的内分泌干扰性和生物活性,对人体健康的威胁十分直接,极低浓度就能导致不孕率 和生殖系统疾病发病率的上升,如雄鱼雌化、婴儿性早熟等。调查显示,环境中有90的雌 激素总含量来自畜禽的排泄。随着集约化养殖业的发展以及畜禽养殖业中饲料生长性添加 剂广泛使用,畜禽粪便类固醇雌激素污染日益加剧。当污染的畜禽粪。
7、便还田利用后,类固醇 雌激素将部分吸附于土壤中,部分随径流进入水环境,不仅导致了农田土壤污染,也引起了 水环境污染,最终影响人类的生活。因此,在畜禽粪便农用前,实现类固醇雌激素的高效去 除对于人类健康而言极其重要。然而,目前常规的畜禽粪便堆肥法,并未将去除类固醇雌激 素作为主要目的之一。因而,这些堆肥法产出的畜禽粪便肥仍含有较高浓度的类固醇雌激 素,其去除率仅为2040左右。 发明内容 0003 本发明要接近的技术问题是提供一种简单、低耗、高效去除畜禽粪便堆制肥中类 固醇雌激素的方法。 0004 为了接近上述技术问题,本发明提供一种去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的 方法,将畜禽粪便经常规堆肥。
8、处理后所得的堆制肥50kg依次进行以下步骤: 0005 1)、第一阶段: 0006 调节堆制肥中的水分重量含量为5060,然后转移至封闭容器中,在室温下堆置 6580小时; 0007 备注说句:室温一般是指2228; 0008 2)、第二阶段: 0009 在第一阶段所得的堆肥中接种可降解类固醇雌激素的微生物菌剂,再加入秸秆均 匀混合,得堆肥混合物; 0010 调节堆肥混合物含水量为4050,pH5.56,然后平铺于地面形成堆肥(厚度为 710 cm),并在平铺后的堆肥上方覆盖透明农膜,堆置时间为1440天,在堆置过程中依靠 翻堆以及覆盖或去除透明农膜来控制堆肥内的温度为40(最佳为3040);。
9、一般每 14天翻堆1次; 0011 3)、第三阶段: 0012 将第二阶段所得的堆肥转移至封闭容器中进行发酵处理,控制发酵过程中封闭容 器内的堆肥的温度为45,发酵处理时间为68天。 说 明 书CN 102875206 A 2/8页 4 0013 作为本发明的去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法的改进: 0014 步骤2)所述的第二阶段中:可降解类固醇雌激素的微生物菌剂包括恶臭假单胞 菌、白腐菌、粪产碱菌和枯草芽孢杆菌; 0015 在第一阶段所得的堆肥中分别接种400600mL的恶臭假单胞菌液(恶臭假单胞菌 的细胞浓度510 7 CFU/ml)、400600mL的白腐菌液(白腐菌的细胞浓度1。
10、10 8 CFU/ ml)、400600mL的粪产碱菌液(粪产碱菌的细胞浓度510 6 CFU/ml)、400600mL的枯草 芽孢杆菌液(枯草芽孢杆菌的细胞浓度510 7 CFU/ml);以及加入2.02.5 kg干燥(例如 为自然晒干)的秸秆。 0016 作为本发明的去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法的进一步改进:第二阶 段的堆置时间为: 0017 当环境温度为820时,堆置时间为2940天; 0018 当环境温度为2030时,堆置时间为2228天; 0019 当环境温度为3035时,堆置时间为1421天。 0020 备注说明: 0021 1、本发明第二阶段的堆置时间视环境温度而定,环。
11、境温度是指日平均气温。当环 境温度小于8时,由于效果较差,因此不建议堆置。 0022 2、在任何环境温度下,必须保证使堆肥内的温度40(3040为最佳温度)。 如果温度超过40,则必须采取方法以降低堆肥内温度,例如采取翻堆、去除透明农膜、甚 至转移至较凉快的位置。如果温度不到30,则加盖透明农膜依靠其自身发酵所产生的温 度来实现。 0023 3、环境温度较低时,尽量将堆肥平铺于能接收到太阳的地面(注:若遇到雨天,则 应将堆肥移至室内)。 0024 作为本发明的去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法的进一步改进:步骤 1)和步骤3)中用到的封闭容器为农膜密封袋。 0025 作为本发明的去除畜禽粪。
12、便堆制肥中类固醇雌激素的方法的进一步改进:步骤 2)中用浓度为0.81.2 mol L -1 的盐酸溶液调节pH至5.56。 0026 备注说明:本发明中不能使用硫酸溶液进行pH值的调节,原因是硫酸会与激素形 成结合态,导致降解较为困难。 0027 本发明以常规堆肥法产出的堆制肥(如养殖场或农户自行的堆肥产物)为基础,研 发的简单、低成本、高效的去除畜禽粪便堆制肥中的类固醇雌激素的方法。采用该方法进一 步处理畜禽粪便堆制肥后,可实现生物活性强的类固醇雌激素雌酮E1、雌二醇E2、雌三醇 E3、乙炔雌二醇EE2去除率达95%以上。 0028 本发明具有如下有益效果: 0029 1)、厌氧好氧厌氧的。
13、循环模式大大提高了雌激素的生物降解,第一阶段厌氧 过程促进了吸附有机质上的类固醇雌激素的释放,从而大幅提高了第二阶段好氧过程的生 物降解效率。第三阶段的厌氧过程又能进一步促进雌激素的解吸并发挥了部分厌氧生物降 解作用。与单一好氧模式相比,厌氧好氧厌氧的循环模式中类固醇雌激素的降解率可 提高3040。 0030 2)、 在好氧过程中,接种了多种针对性的微生物菌种。与对照不接种菌种相比,接 说 明 书CN 102875206 A 3/8页 5 种组的降解效率提高3040。 0031 3)、方法中涉及的含水量、pH、温度均为优化条件,能有效促进多种雌激素的降解。 0032 4)、在第二阶段(好氧阶段。
14、)中选用透明农膜覆盖,既能发挥一定的保温作用,又能 使外层堆肥接收到大部分太阳光,发挥一定的光降解作用。 具体实施方式 0033 实施例1、一种去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法,将畜禽粪便经常规堆 肥处理后所得的堆制肥(以下简称堆制肥)50 kg进行以下步骤: 0034 1)、第一阶段: 0035 取市售农膜(规格不限,使用时不破损即可),制成长约1.2米、宽约0.7米的袋子 作为农膜密封袋。 0036 调节堆制肥中的水分含量为55(重量含量),然后转移至农膜密封袋中,压实,将 农膜密封袋的袋口扎紧,从而确保堆制肥处于厌氧状态;在室温下(22-28)堆置3天(即 72小时)。 0037 。
15、2)、第二阶段: 0038 恶臭假单胞菌、白腐菌、粪产碱菌和枯草芽孢杆菌这四种微生物均为常规菌种,例 如可购自中国普通微生物菌种保藏管理中心等菌种库。 0039 恶臭假单胞菌的保藏号为CGMCC 1.1130, 0040 白腐菌的保藏号为CGMCC 5.776, 0041 粪产碱菌的保藏号为CGMCC 1.924, 0042 枯草芽孢杆菌的保藏号为CGMCC 1.1468。 0043 将购买到的上述菌种分别于牛肉膏蛋白胨培养基(牛肉膏5g、蛋白胨10 g、氯化钠 5g 、葡萄糖 5g,蒸馏水定容至1L,调节pH 7.0,121灭菌 20min)活化摇菌一周(活化摇 菌的工艺条件为将接种后的菌种。
16、瓶放置于振荡箱内摇菌,速度为150200 转分,温度为 30);作为接种入堆肥的可降解类固醇雌激素的微生物菌剂。 0044 经检测:恶臭假单胞菌的细胞浓度达510 7 CFU/ml 以上;白腐菌的细胞浓度为 110 8 CFU/ml以上、粪产碱菌的细胞浓度为510 6 CFU/ml以上、枯草芽孢杆菌的细胞浓 度为510 7 CFU/ml以上。 0045 从农膜密封袋中取出第一阶段所得的堆肥,在该第一阶段所得的堆肥中接种 500mL的恶臭假单胞菌液、500mL的白腐菌液、500mL的粪产碱菌液、500mL的枯草芽孢杆菌 液;再加入2.5 kg的秸秆(为自然晒干后的秸秆),均匀混合,得堆肥混合物;。
17、 0046 调节堆肥混合物含水量为45(重量含量),用浓度为1 mol L -1 的盐酸溶液调节 pH5.8,然后平铺于地面(厚度为710 cm)形成堆肥,并在平铺后的堆肥上方覆盖透明农膜。 0047 此时,处于初夏,日平均气温约为2025,因此设定堆置时间为25天(约3周半), 每周翻堆23次,白天气温较高时可去除覆盖的透明农膜,夜晚气温较低时加盖透明农膜 保温;从而实现控制堆肥内的温度为3040。 0048 3)、第三阶段: 0049 将第二阶段所得的堆肥再转移至农膜密封袋(同步骤1)所用)中进行发酵处理,内 插一支温度计,将农膜密封袋的上端扎紧,定期观察温度,保持发酵过程中堆肥内部温度为。
18、 说 明 书CN 102875206 A 4/8页 6 45,放置1周(即,发酵处理时间为1周)后即可。 0050 备注说明:若发酵过程中堆肥内部温度有所下降,则可移至室内的较高温度处,或 在农膜密封袋外覆盖一些保温材料。 0051 经LC-MS(参考Nieto等,Journal of Chromatography A, 2008)法检测,堆制肥 的原始数据和处理后所得物的各项数据的对比如下表1; 0052 表1 0053 0054 对比例1-1、相对于实施例1作如下改动: 0055 取消步骤1),将畜禽粪便经常规堆肥处理后所得的堆制肥(简称堆制肥)直接进行 第二阶段的处理。 0056 即,在。
19、步骤2)中以“堆制肥”替代“第一阶段所得的堆肥”。其余内容同实施例1 的步骤2)。 0057 取消步骤3)。 0058 经LC-MS法检测,堆制肥的原始数据和处理后所得物的各项数据的对比如下表2; 0059 表2 0060 0061 对比例1-2、相对于实施例1作如下改动: 0062 取消步骤1),将堆制肥直接进行第二阶段的处理。 0063 即,在步骤2)中以“堆制肥”替代“第一阶段所得的堆肥”。其余内容同实施例1 的步骤2)。 0064 步骤3)同实施例1。 说 明 书CN 102875206 A 5/8页 7 0065 经LC-MS法检测,堆制肥的原始数据和处理后所得物的各项数据的对比如下。
20、表3; 0066 表3 0067 0068 对比例1-3、相对于实施例1作如下改动: 0069 取消步骤3)。 0070 经LC-MS法检测,堆制肥的原始数据和处理后所得物的各项数据的对比如下表4; 0071 表4 0072 0073 对比例1-4、将步骤2)中的含水量由45改成60%,将pH由5.8改成6.5,其余同 实施例1。 0074 对比例1-5、将步骤2)中的控制堆肥内的温度由3040改成2028,其余同实 施例1。 0075 对比例1-6、将步骤2)中的控制堆肥内的温度由3040改成4555,其余同实 施例1。 0076 对比例1-7、将步骤2)中的平铺地面厚度由710 cm改成1。
21、520 cm,其余同实施 例1。 0077 对比例1-8、将步骤2)中的接种4个菌种改为不接种,其余同实施例1。 0078 对比例1-9、将步骤2)用盐酸调节pH改成用相同摩尔浓度的硫酸调节pH,其余同 实施例1。 0079 对比例1-10、取消实施例1中“50 g的秸秆”的使用,其余同实施例1。 0080 经LC-MS法检测,堆制肥的原始数据和上述处理后所得物的各项数据的对比如下 说 明 书CN 102875206 A 6/8页 8 表5; 0081 表5 0082 0083 实施例2、 0084 在第一阶段,调节堆制肥中的水分含量为50(重量含量),在28下堆置80小 时。其余同实施例1。。
22、 0085 经LC-MS法检测,堆制肥的原始数据和处理后所得物的各项数据的对比如下表7; 0086 表7 0087 堆制肥(原始)经本发明处理后的堆制肥 雌酮E1(g kg -1 )129.12 5.91 雌二醇E2(g kg -1 ) 56.01 0.23 雌三醇E3(g kg -1 )45.11 1.02 乙炔雌二醇EE2(g kg -1 )87.19 0.81 0088 实施例3、 0089 将实施例1的步骤2)改成以下内容,其余同实施例1。 说 明 书CN 102875206 A 7/8页 9 0090 调节堆肥混合物含水量为50(重量含量),用浓度为1 mol L -1 的盐酸溶液调。
23、节 pH6,然后平铺于地面(厚度为710 cm),并在平铺后的堆肥上方覆盖透明农膜。 0091 此时,处于盛夏,日平均气温约为3035,因此设定堆置时间为17天(约2周半), 每周翻堆45次,白天气温较高是可去除覆盖的透明农膜,夜晚气温较低时加盖透明农膜 保温;从而实现控制堆肥内的温度为3040。 0092 经LC-MS法检测,堆制肥的原始数据和处理后所得物的各项数据的对比如下表8; 0093 表8 0094 堆制肥(原始)经本发明处理后的堆制肥 雌酮E1(g kg -1 )12.15 0.60 雌二醇E2(g kg -1 ) 5.31 0.19 雌三醇E3(g kg -1 )3.74 0.1。
24、5 乙炔雌二醇EE2(g kg -1 )7.39 0.52 0095 实施例4、 0096 将实施例1的步骤2)改成以下内容,其余同实施例1。 0097 调节堆肥混合物含水量为40(重量含量),用浓度为1 mol L -1 的盐酸溶液调节 pH5.5,然后平铺于地面(厚度为710 cm),并在平铺后的堆肥上方覆盖透明农膜。尽量将堆 肥平铺于能接收到太阳的地面(注:若遇到雨天,则应将堆肥移至室内)。 0098 此时,处于春季,日平均气温约为1015,因此设置堆置时间为35天(约5周),每 周翻堆23次,白天气温较高是可去除覆盖的透明农膜,夜晚气温较低时加盖透明农膜保 温;从而实现控制堆肥内的温度。
25、为3040。 0099 经LC-MS法检测,畜禽粪便经常规堆肥处理后所得的堆制肥的原始数据和处理后 的各项数据的对比如下表9; 0100 表9 0101 堆制肥(原始)经本发明处理后的堆制肥 雌酮E1(g kg -1 )54.66 2.72 雌二醇E2(g kg -1 )34.78 0.67 雌三醇E3(g kg -1 )29.19 1.09 乙炔雌二醇EE2(g kg -1 )30.71 1.00 0102 最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发 明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容 说 明 书CN 102875206 A 8/8页 10 直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。 说 明 书CN 102875206 A 10 。