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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(nóng)用后引起的類固醇雌激素二次污染，并具操作簡單、成本低廉的優(yōu)勢。
背景技術(shù)：
在迄今公認(rèn)的內(nèi)分泌干擾物中，類固醇雌激素(Steroid estrogens)被認(rèn)為具有最強(qiáng)的內(nèi)分泌干擾性和生物活性，對(duì)人體健康的威脅十分直接，極低濃度就能導(dǎo)致不孕率和生殖系統(tǒng)疾病發(fā)病率的上升，如雄魚雌化、嬰兒性早熟等。調(diào)查顯示，環(huán)境中有90%的雌激素總含量來自畜禽的排泄。隨著集約化養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展以及畜禽養(yǎng)殖業(yè)中飼料生長性添加劑廣泛使用，畜禽糞便類固醇雌激素污染日益加劇。當(dāng)污染的畜禽糞便還田利用后，類固醇雌激素將部分吸附于土壤中，部分隨徑流進(jìn)入水環(huán)境，不僅導(dǎo)致了農(nóng)田土壤污染，也引起了 水環(huán)境污染，最終影響人類的生活。因此，在畜禽糞便農(nóng)用前，實(shí)現(xiàn)類固醇雌激素的高效去除對(duì)于人類健康而言極其重要。然而，目前常規(guī)的畜禽糞便堆肥法，并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(chǎn)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要接近的技術(shù)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(shù)問題，本發(fā)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(jīng)常規(guī)堆肥處理后所得的堆制肥50kg依次進(jìn)行以下步驟I)、第一階段調(diào)節(jié)堆制肥中的水分重量含量為5(Γ60 %，然后轉(zhuǎn)移至封閉容器中，在室溫下堆置65 80小時(shí)；備注說句室溫一般是指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，再加入秸桿均勻混合，得堆肥混合物；調(diào)節(jié)堆肥混合物含水量為4(Γ50%，ρΗ5. 5飛，然后平鋪于地面形成堆肥(厚度為7^10 cm)，并在平鋪后的堆肥上方覆蓋透明農(nóng)膜，堆置時(shí)間為1Γ40天，在堆置過程中依靠翻堆以及覆蓋或去除透明農(nóng)膜來控制堆肥內(nèi)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(zhuǎn)移至封閉容器中進(jìn)行發(fā)酵處理，控制發(fā)酵過程中封閉容器內(nèi)的堆肥的溫度為彡45 °C，發(fā)酵處理時(shí)間為6 8天。
作為本發(fā)明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的改進(jìn)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(chǎn)堿菌和枯草芽孢桿菌；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(xì)胞濃度彡5X107 CFU/ml)、40(T600mL的白腐菌液(白腐菌的細(xì)胞濃度彡IXlO8 CFU/ml)、40(T600mL的糞產(chǎn)堿菌液(糞產(chǎn)堿菌的細(xì)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(xì)胞濃度彡5X IO7 CFU/ml);以及加入2. (Γ2. 5 kg干燥(例如為自然曬干)的秸桿。

作為本發(fā)明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的進(jìn)一步改進(jìn)第二階段的堆置時(shí)間為當(dāng)環(huán)境溫度為8 20°C時(shí)，堆置時(shí)間為29 40天；當(dāng)環(huán)境溫度為2(T30°C時(shí)，堆置時(shí)間為22 28天；當(dāng)環(huán)境溫度為30 35°C時(shí)，堆置時(shí)間為14 21天。備注說明I、本發(fā)明第二階段的堆置時(shí)間視環(huán)境溫度而定，環(huán)境溫度是指日平均氣溫。當(dāng)環(huán)境溫度小于8°C時(shí)，由于效果較差，因此不建議堆置。2、在任何環(huán)境溫度下，必須保證使堆肥內(nèi)的溫度彡400C (3(T40°C為最佳溫度)。如果溫度超過40°C，則必須采取方法以降低堆肥內(nèi)溫度，例如采取翻堆、去除透明農(nóng)膜、甚至轉(zhuǎn)移至較涼快的位置。如果溫度不到30°C，則加蓋透明農(nóng)膜依靠其自身發(fā)酵所產(chǎn)生的溫度來實(shí)現(xiàn)。3、環(huán)境溫度較低時(shí)，盡量將堆肥平鋪于能接收到太陽的地面(注若遇到雨天，則應(yīng)將堆肥移至室內(nèi))。作為本發(fā)明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的進(jìn)一步改進(jìn)步驟
1)和步驟3)中用到的封閉容器為農(nóng)膜密封袋。作為本發(fā)明的去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法的進(jìn)一步改進(jìn)步驟
2)中用濃度為O.8^1. 2 mo I Γ1的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至5. 5飛。備注說明本發(fā)明中不能使用硫酸溶液進(jìn)行pH值的調(diào)節(jié)，原因是硫酸會(huì)與激素形成結(jié)合態(tài)，導(dǎo)致降解較為困難。本發(fā)明以常規(guī)堆肥法產(chǎn)出的堆制肥(如養(yǎng)殖場或農(nóng)戶自行的堆肥產(chǎn)物)為基礎(chǔ)，研發(fā)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。采用該方法進(jìn)一步處理畜禽糞便堆制肥后，可實(shí)現(xiàn)生物活性強(qiáng)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(dá)95%以上。本發(fā)明具有如下有益效果I)、厭氧/好氧/厭氧的循環(huán)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(jìn)了吸附有機(jī)質(zhì)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(jìn)一步促進(jìn)雌激素的解吸并發(fā)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(huán)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(duì)性的微生物菌種。與對(duì)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(yōu)化條件，能有效促進(jìn)多種雌激素的降解。4)、在第二階段(好氧階段)中選用透明農(nóng)膜覆蓋，既能發(fā)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(fā)揮一定的光降解作用。
具體實(shí)施例方式實(shí)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(jīng)常規(guī)堆肥處理后所得的堆制肥(以下簡稱堆制肥)50 kg進(jìn)行以下步驟I)、第一階段取市售農(nóng)膜(規(guī)格不限，使用時(shí)不破損即可)，制成長約I. 2米、寬約O. 7米的袋子 作為農(nóng)膜密封袋。調(diào)節(jié)堆制肥中的水分含量為55% (重量含量)，然后轉(zhuǎn)移至農(nóng)膜密封袋中，壓實(shí)，將農(nóng)膜密封袋的袋口扎緊，從而確保堆制肥處于厭氧狀態(tài)；在室溫下(22-28°C)堆置3天(SP72小時(shí))。2)、第二階段惡臭假單胞菌、白腐菌、糞產(chǎn)堿菌和枯草芽孢桿菌這四種微生物均為常規(guī)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(hào)為CGMCC 1.1130，白腐菌的保藏號(hào)為CGMCC 5. 776，糞產(chǎn)堿菌的保藏號(hào)為CGMCC 1.924，枯草芽孢桿菌的保藏號(hào)為CGMCC 1.1468。將購買到的上述菌種分別于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(牛肉膏5g、蛋白胨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后的菌種瓶放置于振蕩箱內(nèi)搖菌，速度為15(Γ200轉(zhuǎn)/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(jīng)檢測惡臭假單胞菌的細(xì)胞濃度達(dá)5X107 CFU/ml以上；白腐菌的細(xì)胞濃度為IXlO8 CFU/ml以上、糞產(chǎn)堿菌的細(xì)胞濃度為5X IO6 CFU/ml以上、枯草芽孢桿菌的細(xì)胞濃度為5 X IO7 CFU/ml以上。從農(nóng)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(chǎn)堿菌液、500mL的枯草芽孢桿菌液；再加入2. 5 kg的秸桿(為自然曬干后的秸桿)，均勻混合，得堆肥混合物；調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)PH5. 8，然后平鋪于地面(厚度為7 10 cm)形成堆肥，并在平鋪后的堆肥上方覆蓋透明農(nóng)膜。此時(shí)，處于初夏，日平均氣溫約為2(T25°C，因此設(shè)定堆置時(shí)間為25天(約3周半)，每周翻堆2 3次，白天氣溫較高時(shí)可去除覆蓋的透明農(nóng)膜，夜晚氣溫較低時(shí)加蓋透明農(nóng)膜保溫；從而實(shí)現(xiàn)控制堆肥內(nèi)的溫度為3(T40°C。3)、第三階段將第二階段所得的堆肥再轉(zhuǎn)移至農(nóng)膜密封袋(同步驟I)所用)中進(jìn)行發(fā)酵處理，內(nèi)插一支溫度計(jì)，將農(nóng)膜密封袋的上端扎緊，定期觀察溫度，保持發(fā)酵過程中堆肥內(nèi)部溫度為彡45°C，放置I周(B卩，發(fā)酵處理時(shí)間為I周)后即可。備注說明若發(fā)酵過程中堆肥內(nèi)部溫度有所下降，則可移至室內(nèi)的較高溫度處，或在農(nóng)膜密封袋外覆蓋一些保溫材料。經(jīng)LC-MS (參考 Nieto 等，Journal of Chromatography A, 2008)法檢測，堆制肥的原始數(shù)據(jù)和處理后所得物的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的對(duì)比如下表I ;表I
權(quán)利要求
1.去除畜禽糞便堆制肥中類固醇雌激素的方法，其特征是將畜禽糞便經(jīng)常規(guī)堆肥處理后所得的堆制肥50kg依次進(jìn)行以下步驟 1)、第一階段 調(diào)節(jié)堆制肥中的水分重量含量為50飛0%，然后轉(zhuǎn)移至封閉容器中，在室溫下堆置65 80小時(shí)； 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，再加入秸桿均勻混合，得堆肥混合物； 調(diào)節(jié)堆肥混合物含水量為4(Γ50%，ρΗ5. 5飛，然后平鋪于地面形成堆肥，并在平鋪后的堆肥上方覆蓋透明農(nóng)膜，堆置時(shí)間為1Γ40天，在堆置過程中依靠翻堆以及覆蓋或去除透明農(nóng)膜來控制堆肥內(nèi)的溫度為< 40°C ； 3)、第二階段 將第二階段所得的堆肥轉(zhuǎn)移至封閉容器中進(jìn)行發(fā)酵處理，控制發(fā)酵過程中封閉容器內(nèi)的堆肥的溫度為彡45°C，發(fā)酵處理時(shí)間為6 8天。
2.根據(jù)權(quán)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，其特征是 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(chǎn)堿菌和枯草芽孢桿菌； 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(chǎn)堿菌液、40(T600mL的枯草芽孢桿菌液；以及加入2. (Γ2. 5 kg干燥的稻桿。
3.根據(jù)權(quán)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，其特征是 所述第二階段的堆置時(shí)間為 當(dāng)環(huán)境溫度為8 20°C時(shí)，堆置時(shí)間為29 40天； 當(dāng)環(huán)境溫度為2(T30°C時(shí)，堆置時(shí)間為22 28天； 當(dāng)環(huán)境溫度為3(T35°C時(shí)，堆置時(shí)間為1Γ21天。
4.根據(jù)權(quán)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，其特征是 所述步驟I)和步驟3)中用到的封閉容器為農(nóng)膜密封袋。
5.根據(jù)權(quán)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，其特征是所述步驟2)中用濃度為O. 8^1. 2 mo I Γ1的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至5. 5飛。
全文摘要
本發(fā)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(jīng)常規(guī)堆肥處理后所得的堆制肥依次進(jìn)行以下步驟 1)、第一階段調(diào)節(jié)堆制肥中的水分重量含量為50~60％，然后轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)堆肥混合物含水量為40~50％，pH5.5~6，然后平鋪于地面形成堆肥，堆置時(shí)間為14~40天；3)、第三階段將第二階段所得的堆肥轉(zhuǎn)移至封閉容器中進(jìn)行發(fā)酵處理，控制發(fā)酵過程中封閉容器內(nèi)的堆肥的溫度為≥45℃，發(fā)酵處理時(shí)間為6~8天。
文檔編號(hào)C05F17/00GK102875206SQ20121038774
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月14日
發(fā)明者都韶婷, 金崇偉, 劉越 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)