[发明专利]一种金霉素固体废弃物的无害化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微生物对含金霉素的固体废弃物进行无害化处理的方法，属于环境微生物与固体废弃物处理技术领域。

背景技术

金霉素(Chlortetracycline)属于四环素类抗生素，是一种广谱性抗生素，对多种革兰氏阳性和阴性菌、螺旋体、立克次氏体、支原体、衣原体等具有抑制作用，广泛应用于畜禽养殖和水产养殖等产业当中。该类抗生素经过畜禽代谢后，大部分以原形或母核的形式随着畜禽粪便排入环境，会对环境和人体健康构成潜在危害。畜禽粪便中残留抗生素的环境污染及其控制日益受到关注。另一方面，金霉素在发酵生产过程中会产生大量的固体废弃物，如金霉素菌渣，它是金霉素发酵液经过预处理后，过滤剩余的残渣，主要由菌丝体、发酵剩余的培养基原料、生产菌中间代谢产物、水分以及残留的金霉素等物质组成。其营养成分丰富，尤其是蛋白质含量较高，约占干重45-55％，同时还含有脂肪、淀粉、纤维素和多种矿质元素等物质，是一种潜在利用价值较高的固体废弃物。然而，由于金霉素菌渣中含有金霉素残留等生物毒性物质，被我国列为危险固体废弃物，只能通过焚烧或填埋方法进行处置。目前，生产企业大多采用焚烧方法处置，处理成本高，难度大，弃之可惜，而且存在二次污染的潜在风险。

利用生物方法降解环境中的污染物，具有成本低、效率高、无二次污染等优点，具有很好的发展前景。畜禽粪便中残留的金霉素通过堆肥方法进行生物处理已有研究报道，而针对金霉素菌渣这种高毒性和强酸性(pH值为2-3)的固体废弃物，通过生物方法对其进行无害化处理的相关研究，目前尚未见报导。在全球面临资源和能源匮乏挑战的今天，如果能找的一条安全、经济、环保的生物处理金霉素固体废弃物的方法，不仅对防治固体废弃物中残留金霉素的环境污染问题具有现实意义，而且对未来的菌渣资源化利用和循环经济发展具有重要科学价值与应用前景。

发明内容

针对金霉素菌渣固体废弃物中金霉素残留量高、生物毒性强、降解难度大和目前所用方法处理成本高等问题，本发明旨在提供一种利用微生物对金霉素菌渣进行无害化处理的方法。

本发明所述的一种含金霉素的固体废弃物的无害化处理方法，是以金霉素菌渣为主要原料，添加特定的适量辅料，接种金霉素降解微生物，在特定培养条件下，对菌渣进行生物降解处理，使菌渣中残留金霉素等生物毒性物质降解而达到对菌渣无害化处理的系统化方法。

本发明所提供的技术方案是通过以下步骤实现的：

1、降解菌株选用与活化培养

金霉素菌渣初始pH值为2.0-3.0，金霉素含量为0.5-2.5％(占干基)，属于一种金霉素残留浓度高且酸性强的固体废弃物。因此，菌渣生物降解处理必需选用能耐受强酸性和高浓度金霉素的菌株，同时对金霉素具有降解能力的菌株。本发明中选用微生物为小刺青霉、桔青霉、哈刺木霉和草酸青霉等金霉素降解菌种，尤其以桔青霉LJ318、哈刺木霉LJ245，草酸青霉LJ302和小刺青霉LJ220作为优选菌株，这些菌株均已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)。菌株活化使用马丁氏培养基或马铃薯葡萄糖培养基，活化条件为：温度28-30℃，150-180r/min震荡培养24-48h，然后转接到更大容器中继续培养，如此操作2-4代。

2、菌渣原料预处理

本发明所述新鲜菌渣初始含水量为≤80％(重量比)，新鲜菌渣的外形呈不规则的大块颗粒状，生物处理前，需将菌渣破碎成1-5mm大小的颗粒，可根据需要选择高温或不经过高温处理。

3、辅料选择与预处理

选择麦片、麸皮、糠皮、木屑、秸秆等农副产品作辅料，121℃灭菌20-30min。

4、原辅材料混合

以破碎后的金霉素新鲜菌渣为主要原料，添加少量辅料共同组成发酵底物，金霉素菌渣所占比例为87.5-95.0％(按湿基量计算)，辅料添加比例为菌渣重量的5.0-12.5％，辅料种类可选择1-3种。

5、接种与发酵处理

按原料重2-15％的接种量，将活化后的菌液(1种或多种)接种到菌渣培养底物中，搅拌均匀，放入发酵容器或设备中。发酵容器或设备的温度设置为18-35℃，优选28-30℃，相对湿度为90-95％。根据菌渣发酵进展情况，进行搅拌或通空气处理，并定期取样，测定金霉素残留量、pH值以及水分等指标。

生物发酵处理后的金霉素菌渣中粗蛋白含量为54-61％(占干基)，粗灰分含量为12-15％(占干基)，水分含量为14-30％。菌渣pH值可由发酵前的2.0-3.0上升为发酵后的7.1-8.4，菌渣中金霉素降解率最高可达98％以上。