利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法，该方法首先通过具有抗性的短小芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、黑曲霉和绿色木霉对沼液中抗生素进行第一次发酵降解，然后再利用分解藻剂结合红外辐射技术进一步将抗生素降解成小分子物质，最后通过高温蒸汽杀菌消毒将微生物进行灭活。该方法能有效降解沼液中的抗生素为小分子无毒物质，还能杀灭沼液中的虫卵，从根本上解决了沼液中抗生素对环境的危害，同时经过杀菌消毒的沼液还能制作为植物的叶面肥，循环利用，变废为宝。

【技术实现步骤摘要】
利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法
本专利技术属于环境污染修复
，特别涉及一种利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法。
技术介绍
随着集约化养殖的大力发展，兽用抗生素已成为现代农业与养殖业不可或缺的组成部分。但是抗生素经过动物肠道并不能被完全吸收，大部分的会以原形或代谢产物的形式由粪便和尿液排出体外，从而造成养殖场沼液中抗生素大量累积的情况。目前，在畜禽养殖过程中广泛使用的抗生素包括喹诺酮类、多肽类、四环素类、大环内酯类、磺胺类、氨基糖苷类六大类。由于此类抗生素结构复杂、生物降解困难且水溶性较好，很容易在环境中存储和积累。这些抗生素进入环境中会对微生物及植物种群产生严重影响，进而对人类的健康、生存造成危害，因此被视为重要的污染物。微生物降解为目前常用的技术手段，具有效果好、环保无害的优点。抗生素的微生物降解是指在微生物作用下，抗生素残留物的结构和理化性质发生改变，从大分子化合物降解为小分子化合物，最终转变为水和二氧化碳，在这过程中，具有抗生素抗性的菌株起最重要的作用。中国专利CN201710281415.4公开了一种利用微生物复合菌群降解畜禽粪污的工艺方法，在降解粪便抗生素过程中使用粪球产碱菌、硝化脱氮菌、硫化自养除臭菌、低温忌养菌、放线菌、嗜热杆菌、纤维素分解菌、芽孢杆菌复合菌群，发酵降解抗生素；专利CN201510636598.8公开了一种去除禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的方法，使用高温堆肥结合产黄纤维单胞菌降解畜禽粪便中的氟喹诺酮类抗生素；专利CN201710077317.9公布了一种高效降解畜禽粪便中抗生素的堆肥方法，该方法使用凹凸棒土、活性炭和黄孢原毛平革菌进行对抗生素的降解。上述方法中均采用了微生物进行抗生素降解，但忽略了微生物菌株对人体或者环境所造成的潜在致病危险，忽略了菌株对抗生素的敏感性，没有抗生素抗性的菌株被抗生素抑制生产，从而不能降解抗生素，且沼液中抗生素种类繁多，单一菌株和方法不能将这些抗生素的残留全部除去，效果降低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法。本专利技术采用复合菌剂对抗生素进行初步降解，并结合分解藻剂和红外辐射技术，更加全面地降解沼液中抗生素，且所用菌株对环境和人体均无致病性，均具有抗生素抗性，能分泌相应的抗生素降解酶，最后能通过高温除去。本专利技术所用材料均为绿色环保材料，不会对环境造成二次污染。本专利技术的技术方案如下：一种利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法，包括以下步骤：(1)收集沼液，将其引流至室内降解池中；(2)往沼液中撒入复合发酵菌剂，然后启动搅拌装置，200～300r/min不断搅拌，进行第一次发酵降解沼液中的抗生素，在室温条件下搅拌5～7天；(3)发酵结束后，加入分解藻剂，搅拌均匀后，启动红外辐射装置进行红外辐射，并采用搅拌装置以100～200r/min转速不断搅拌，每天照射5h，共照射3～5天，进一步降解抗生素；(4)红外辐射结束后，启动蒸汽发生器，向沼液中不间断地通入高温蒸汽，采用高温进一步降解抗生素，以及杀死沼液中的虫卵、有害微生物，连续通入高温蒸汽12～16h。作为本专利技术的进一步说明：所述复合发酵菌剂由以下重量份的组分组成：短小芽孢杆菌菌剂5～10％、鞘氨醇单胞菌菌剂10～15％、黑曲霉菌剂4～10％、绿色木霉菌剂3～5％。作为本专利技术的进一步说明：所述复合发酵菌剂加入量为200～600g/m3。作为本专利技术的进一步说明：所述复合发酵菌剂是通过以下制作方法制得：第一步，菌种活化，将初代菌使用涂布法接种到相应固体培养基中，25～37℃培养5～7天；第二步，筛选和纯化抗性菌株，用无菌接种环从培养基中挑选生长良好的正确的菌株，使用三线法接种于含抗生素的相应的固体培养基中，培养箱温度设置为25～37℃；待菌株进入生长期即生长到第三线时，使用无菌接种环挑选第三线中生长良好的单一菌落接种于新的含抗生素的相应的固体培养基中，25～37℃条件下进行纯化培养，记录每种菌株进入生长期的时间为T；第三步，抗性菌株液体发酵，待纯化的菌株生长到第三线中端时，使用无菌接种环将第三线中的菌落接种到相应的无抗生素添加的液体培养基中，震荡培养，培养时间为T，培养温度为25～37℃，培养时间结束后，离心，收集菌体并称重；第四步，抗性菌株菌剂的制备，将收集的各菌种的菌体与稻壳粉及保护剂按1:3:0.3的比例混合，喷雾干燥，即得菌剂；第五步，复合抗性菌剂的使用，将4种菌剂按照比例进行混合均匀，即为复合发酵菌剂。作为本专利技术的进一步说明：所述复合发酵菌株所用培养基为：短小芽孢杆菌和鞘氨醇单胞菌所用培养基包括蛋白胨12g、酵母提取物10g、磷酸氢二钾1.2g、磷酸二氢钾0.5g、硫酸镁4.5g、氯化钠1g，加水至1000mL，调节pH为7.2～7.5；绿色木霉和黑曲霉所用培养基包括马铃薯200g、葡萄糖20g，加水1000mL，其中，固体培养基中加入琼脂10～15g/1000mL，液体培养基中无琼脂。作为本专利技术的进一步说明：所述含抗生素的培养基中加入抗生素为青霉素、卡那霉素、四环素、红霉素、氟苯尼考，加入量为0.05％:(0.01～0.05)％:0.15％:0.05％:(0.02～0.1)％。作为本专利技术的进一步说明：所述菌剂保护剂为β-环糊精和吐温-80，按1:0.2比例混合加入。作为本专利技术的进一步说明：所述分解藻剂为红藻、三氯化铁和氯化钠混合。作为本专利技术的进一步说明：所述分解藻剂的添加量为红藻30～50g、三氯化铁8～18g、氯化钠15～19g；将三氯化铁和氯化钠溶解于100mL水中，高温灭菌后，再将红藻接入无菌水中，在光照下，25℃震荡培养3～5天。作为本专利技术的进一步说明：所述红外辐射照射波长为8～22μm，功率为300W～550W，辐射装置与物料间垂直距离为10～20cm。作为本专利技术的进一步说明：分解藻剂的添加量为400～800mL/m3。本专利技术的技术原理如下：在降解过程中，具有降解抗生素功能的微生物主要是具有抗生素抗性的耐药菌。在降解过程中，如果降解菌株没有抗生素抗性，则不能产生相应的降解酶，或者被沼液中抗生素抑制从而不能生长，无法产生降解作用。在对复合菌种传代过程时在培养基中加入抗生素，可使微生物适应抗生素存在的环境，产生一定的抗生素抗性，通过分离纯化能在抗生素培养基中生长的菌株即可获得降解抗生素所需要的具有抗生素抗性微生物。在本专利技术中，我们在培养基中添加了青霉素、卡那霉素、四环素、红霉素、氟苯尼考，它们分别是β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、四环素类抗生素、大环内酯类抗生素和氯霉素类抗生素，是目前动物养殖中常用的抗生素种类，抗生素的添加量最高为0.4％，低浓度抗生素对微生物培养能够起到筛选作用，使具有抗生素抗性的微生物得以保留。使用菌种为短小芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、黑曲霉和绿色木霉，该菌种均可通过高温进行灭活，发酵结束后可以通过高温将具有耐药性菌种灭活，减少抗性菌株对环境造成的二次污染。β-环糊精和吐温-80作为菌剂的保护剂被添加入菌剂中，为了让复合菌种能更容易保藏和运输，我们将复合菌种制作成固体菌剂，在制作过程中，特别是后期干燥，由于高温和干燥的作用会使菌种失活，β-环糊精具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）收集沼液，将其引流至室内降解池中；（2）往沼液中撒入复合发酵菌剂，然后启动搅拌装置，200~300r/min不断搅拌，进行第一次发酵降解沼液中的抗生素，在室温条件下搅拌5~7天；（3）发酵结束后，加入分解藻剂，搅拌均匀后，启动红外辐射装置进行红外辐射，并采用搅拌装置以100~200r/min转速不断搅拌，每天照射5h，共照射3~5天，进一步降解抗生素；（4）红外辐射结束后，启动蒸汽发生器，向沼液中不间断地通入高温蒸汽，采用高温进一步降解抗生素，以及杀死沼液中的虫卵、有害微生物，连续通入高温蒸汽12~16h。

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）收集沼液，将其引流至室内降解池中；（2）往沼液中撒入复合发酵菌剂，然后启动搅拌装置，200~300r/min不断搅拌，进行第一次发酵降解沼液中的抗生素，在室温条件下搅拌5~7天；（3）发酵结束后，加入分解藻剂，搅拌均匀后，启动红外辐射装置进行红外辐射，并采用搅拌装置以100~200r/min转速不断搅拌，每天照射5h，共照射3~5天，进一步降解抗生素；（4）红外辐射结束后，启动蒸汽发生器，向沼液中不间断地通入高温蒸汽，采用高温进一步降解抗生素，以及杀死沼液中的虫卵、有害微生物，连续通入高温蒸汽12~16h。2.根据权利要求1所述一种利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法，其特征在于，所述复合发酵菌剂由以下重量份的组分组成：短小芽孢杆菌菌剂5~10%、鞘氨醇单胞菌菌剂10~15%、黑曲霉菌剂4~10%、绿色木霉菌剂3~5%；所述复合发酵菌剂加入量为200~600g/m3。3.根据权利要求1所述的利用微生物和红外辐射降解养殖场沼液中抗生素的方法，其特征在于，所述复合发酵菌剂是通过以下制作方法制得：第一步，菌种活化，将初代菌使用涂布法接种到相应固体培养基中，25~37℃培养5~7天；第二步，筛选和纯化抗性菌株，用无菌接种环从培养基中挑选生长良好的正确的菌株，使用三线法接种于含抗生素的相应的固体培养基中，培养箱温度设置为25~37℃；待菌株进入生长期即生长到第三线时，使用无菌接种环挑选第三线中生长良好的单一菌落接种于新的含抗生素的相应的固体培养基中，25~37℃条件下进行纯化培养，记录每种菌株进入生长期的时间为T；第三步，抗性菌株液体发酵，待纯化的菌株生长到第三线中端时，使用无菌接种环将第三线中的菌落接种到相应的无抗生素添加的液体培养基中，震荡培养，培养时间为T，培养温度为25~37℃，培养时间结束后，离心，收集菌体并称重；第四步，抗性菌株菌剂的制备，将收集的各菌种的菌体与稻壳粉及保护剂按...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈先锐，
申请(专利权)人：陈先锐，
类型：发明
国别省市：广西,45