本实用新型专利技术涉及一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置，涉及畜禽粪便发酵处理技术领域；技术方案是包括预处理搅拌罐，厌氧发酵罐和好氧发酵罐，预处理搅拌罐通过第一输送管与厌氧发酵罐相连接，厌氧发酵罐通过第二输送管与好氧发酵罐相连接；厌氧发酵罐罐体包括外壁和内胆，外壁和内胆之间的夹层内设置有光源层；本实用新型专利技术装置占地面积小，能耗低，发酵周期快，实用性强，适用于处理液体、固体、半固体状态等各种状态的禽畜粪便；使整个处理过程无臭味，处理后的禽畜粪便减少了有害微生物，增加了有益微生物光合细菌，无抗生素和重金属残留，可作为有机肥原料或直接用于农田施肥。
A device for degradation of antibiotics and heavy metals in animal manure
【技术实现步骤摘要】
一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置
本技术涉及畜禽粪便发酵处理
，尤其涉及一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置。
技术介绍
为了达到防治动物疾病和促进动物生长的目的，很多畜禽饲料中添加了抗生素，同时，一些饲料原料的添加也会带入某些重金属，经过畜禽食用导致了畜禽粪便中高浓度的抗生素和重金属残留，随着我国规模化养殖业的发展，畜禽粪便产量急剧增加，并广泛用于有机肥还田，导致大量抗生素和重金属排入环境，对土壤、水质造成污染，通过食物链循环进入人体，对人类健康造成巨大危害。目前针对畜禽粪便中抗生素污染去除的方法主要是堆肥处理，但是堆肥处理周期较长，对环境温度有一定的要求，抗生素降解效率普遍较低。且禽畜粪污固液混杂，难降解有机物、抗生素含量高，处理难度大。对于难降解的有机物如果直接采用生物法降解，很难有较高的降解效率。针对降解畜禽粪便中重金属的方法目前主要是堆肥钝化法，即在堆肥过程中加入钝化剂，降低重金属的生物有效性。常用的钝化剂有物理钝化剂、化学钝化剂和生物钝化剂。但是堆肥处理有处理周期长、占地面积大、受环境温度影响、钝化不彻底、无法将重金属彻底分离出来等缺点。
技术实现思路
本技术克服现有技术存在的不足，提供一种有效降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置。本技术是通过如下技术方案实现的。一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置，包括预处理搅拌罐，厌氧发酵罐和好氧发酵罐，所述的预处理搅拌罐的出料口通过第一输送管与所述的厌氧发酵罐的入料口相连接，所述的厌氧发酵罐的出料口通过第二输送管与所述的好氧发酵罐相连接；所述的厌氧发酵罐罐体包括外壁和透明材质的内胆，所述的外壁和内胆之间的夹层内设置有光源层，所述的预处理搅拌罐用于臭氧水和畜禽粪便的混合搅拌，所述的厌氧发酵罐用于光合细菌的厌氧发酵，所述的好氧发酵罐用于光合细菌的有氧发酵。进一步的，所述的第一输送管上设置有第一定量输送泵和第一流量调节阀，所述的第二输送管上设置有第二定量输送泵和第二流量调节阀。进一步的，所述的预处理搅拌罐上设置有臭氧检测器。进一步的，所述的厌氧发酵罐为密闭的罐体，其中的光源层与外壁之间设置有保温层。所述的保温层内设置有水循环管路，通过热水在循环组件循环保温，调节厌氧发酵罐中的温度条件。进一步的，所述的厌氧发酵罐罐体上部设置有第一金属离子检测器和加料口，加料口用于添加光合细菌菌种和絮凝剂，第一金属离子检测器用于检测发酵罐体内铜离子、锌离子的浓度，根据两种离子的降解程度调整发酵时间。进一步的，所述的厌氧发酵罐罐体底部设置有沉淀物排出口，用于排出絮凝后的沉淀物。进一步的，所述的内胆内设置有搅拌装置，用于搅拌接种菌、预处理后的发酵液及絮凝剂，并根据发酵状态设定搅拌速度。进一步的，所述的好氧发酵罐连接有第二金属离子检测器，可以实时检测好氧发酵罐罐体内发酵液镉离子、六价铬离子及铅离子的浓度，根据三种离子的降解程度调整发酵时间，并设有无菌空气注入口，根据发酵需氧量调节流量。依据本技术所述的装置，实现一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的方法，包括以下步骤，如图3所示：a）将畜禽粪便与臭氧水加入到预处理搅拌罐中进行混合搅拌30-120min，得到混合物A。b）混合物A经过第一输送管被送至厌氧发酵罐，在厌氧发酵罐内胆中，调节光照强度和罐内温度，将混合物A中接种光合细菌进行厌氧发酵得到发酵产物B，发酵时间为30-120min。c）在发酵产物B中加入絮凝剂，在厌氧发酵罐内沉降后，排出沉淀物，得到发酵液C。d）将发酵液C经过第二输送管送至好氧发酵罐，接种光合细菌进行好氧发酵，得到最终发酵产物；发酵时间为30-120min。优选的，所述的光合细菌为固定化后的沼泽红假单胞菌、球形红细菌、荚膜红细菌中的一种或任意组合。优选的，所述混合物A中接种的光合细菌中由重量百分比50-100%的沼泽红假单胞菌和0-50%的其它光合细菌组成，所述的其它光合细菌为球形红细菌或荚膜红细菌或二者的组合。优选的，所述发酵液C中接种的光合细菌中由重量百分比50-100%的球形红细菌和0-50%的其它光合细菌组成，所述的其它光合细菌为沼泽红假单胞菌或荚膜红细菌或二者的组合。优选的，将禽畜粪便原料与浓度为0.5～20ppm的臭氧水按料液比1:1-10的比例混合。所述的厌氧发酵条件为光照2000～5000lux，发酵温度为20～40℃，pH值为6~8，接菌量为0.5～30g/L，菌龄为生长指数期光合细菌。所述的好氧发酵条件为发酵温度为20～40℃，pH值为6~8，接菌量为0.5～20g/L，菌龄为生长稳定期光合菌。所述的絮凝剂优选为聚氯化铝或聚丙烯酰胺。所述的絮凝剂浓度为50-90mg/L。臭氧具有超强的氧化性，可以直接氧化降解抗生素，也可在作用过程中产生更具强氧化性的羟基自由基(•OH)而分解抗生素。且臭氧水易得，臭氧作用快速高效、无残留、不产生二次污染，非常适合与下一步处理结合使用，非常符合现代绿色环保的要求。
光合细菌是一种自养生物，繁殖速度快，易于人工培养，且近年来光合细菌广泛应用于废水、污水及土壤中重金属的处理方面，因此本技术利用光合细菌对重金属的降解作用，根据禽畜粪便中重金属含量特点，将光合细菌用于畜禽粪便中以降解重金属。重金属离子对光合细菌都有一定的毒性，几种金属离子对光合菌的毒性大小依次为Cu2+>Cd2+>Cr(VI)>Pb2+（见表1），而畜禽粪便中重金属含量依次为Zn>Cu>Cr>Pb>Cd（见表2），因此本技术采用两步发酵法，第一步主要降解毒性较强的铜离子和含量较高的锌离子，利用光合细菌的吸附作用，将铜离子和锌离子吸附在光合菌的细胞表面并通过絮凝剂沉降，将其从发酵液中分离出来，避免铜离子对第二步发酵环境中光合细菌的伤害作用；第二步主要对镉、铬及铅进行降解，利用光合细菌的半胱氨酸脱巯基酶的作用，将重金属镉、铬、铅生成硫化物沉淀并从畜禽粪便中分离出来。表1重金属离子对光合细菌的生长抑制浓度（mg/L）类型Cu2+Zn2+Cd2+Cr6+Pb2+沼泽红假单胞菌5.1/2.920.4127.8球形红细菌5.0/20.020.0200.0表2畜禽粪便中主要重金属含量（mg/kg）类型CuZnCdCrPb牛粪44.0~179.4151.9~340.530.04~3.48.75~93.08.4~29.1猪粪299.6~748.9599.1~6954.30.37~4.613.4~74.45.5~22.8羊粪28.7~62.2123.4~136.71.3~1.48.0~10.912.4~19.8鸡粪61.6~233.0262.4~509.20.03~3.213.7~185.98.8~36.6限量标准100400315050本方法通过采用臭氧水对畜禽粪便中的磺胺类、奎诺酮类、四环素类等抗生素进行降解，使畜禽粪便中抗生素的降解效率达到95%以上；同时分解了粪便中的臭味物质，利于下步的发酵处理；之后，先通过厌氧发酵去除了毒性较强的铜离子、锌离子，并使用絮凝剂将重金属元素彻底从发酵液中去除；再次使用好氧发酵去除重金属离子：镉、铬、铅等；好氧发酵对重金属离子的去除率大于90%。这种分步发酵的方式避免了铜、锌离子对光合细菌的毒性伤害本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置，其特征在于，包括预处理搅拌罐（1），厌氧发酵罐（2）和好氧发酵罐（3），所述的预处理搅拌罐（1）的出料口通过第一输送管（4）与所述的厌氧发酵罐（2）的入料口相连接，所述的厌氧发酵罐（2）的出料口通过第二输送管（5）与所述的好氧发酵罐（3）相连接；所述的厌氧发酵罐（2）罐体包括外壁（202）和透明材质的内胆（201），所述的外壁（202）和内胆（201）之间的夹层内设置有光源层（203）。
【技术特征摘要】
1.一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置，其特征在于，包括预处理搅拌罐（1），厌氧发酵罐（2）和好氧发酵罐（3），所述的预处理搅拌罐（1）的出料口通过第一输送管（4）与所述的厌氧发酵罐（2）的入料口相连接，所述的厌氧发酵罐（2）的出料口通过第二输送管（5）与所述的好氧发酵罐（3）相连接；所述的厌氧发酵罐（2）罐体包括外壁（202）和透明材质的内胆（201），所述的外壁（202）和内胆（201）之间的夹层内设置有光源层（203）。2.根据权利要求1所述的一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置，其特征在于，所述的第一输送管（4）上设置有第一定量输送泵（401）和第一流量调节阀（402），所述的第二输送管（5）上设置有第二定量输送泵（501）和第二流量调节阀（502）。3.根据权利要求1所述的一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置，其特征在于，所述的预处理搅拌罐（1）上设置有臭氧检测器（6）。4.根据权利要求1所述的一种降解畜禽粪便中抗生素和重金属的装置，其特征在于，所述的光源层...
【专利技术属性】
技术研发人员：张治家，樊金华，林晓峰，白建勤，李保珍，齐良泉，刘莉娟，
申请(专利权)人：山西龙盘微生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山西,14
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