阅读说明：本技术 一种污泥炭高效降解猪粪中抗生素的方法 (Method for efficiently degrading antibiotics in pig manure by using sludge charcoal ) 是由 潘高尚 董滨 肖婷婷 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种污泥炭高效降解猪粪中抗生素的方法,包括以下步骤：取污水处理厂含有三氯化铁调理剂的污泥,将污泥脱水后进行干化,然后将干化后的污泥进行高温热解,冷却后进行粉碎,得污泥炭颗粒；取农作废弃物与新鲜的猪粪、污泥炭颗粒混合,碳氮比控制在20-30：1,含水量控制在45-50％,投入废铁屑,得堆肥混合物料；将堆肥混合物料平铺在堆肥发酵池中,在自然通风的条件下进行堆肥发酵。本发明能够解决污泥堆肥中抗生素降解率低的问题,实现“以废治废”高效降解猪粪中的多种残留抗生素。(The invention discloses a method for efficiently degrading antibiotics in pig manure by using sludge charcoal, which comprises the following steps: taking sludge containing a ferric trichloride conditioner in a sewage treatment plant, dehydrating the sludge, drying, performing high-temperature pyrolysis on the dried sludge, cooling, and crushing to obtain sludge carbon particles; mixing the farming waste with fresh pig manure and sludge carbon particles, wherein the carbon-nitrogen ratio is controlled to be 20-30: 1, controlling the water content at 45-50%, and adding waste scrap iron to obtain a compost mixed material; and (3) flatly paving the compost mixture in a compost fermentation tank, and performing compost fermentation under the condition of natural ventilation. The method can solve the problem of low degradation rate of antibiotics in sludge compost, and realizes the high-efficiency degradation of various residual antibiotics in pig manure by using waste to treat waste.)

一种污泥炭高效降解猪粪中抗生素的方法

技术领域

本发明涉及畜禽粪便处理技术领域，尤其涉及一种污泥炭高效降解猪粪中抗生素的方法。

背景技术

中国作为一个农业大国，其畜牧业快速发展，随之而来的是大量的畜禽粪便的产生。在经济利益的驱动下，为了预防和治疗动物的一些疾病以及加速动物生长，作为饲料添加剂的抗生素的使用量亦是不断提高，抗生素的滥用比其他国家更为严重。然而，参与动物新陈代谢和有效被利用的抗生素仅占少部分，大部分都随动物尿液和粪便以原药形式排出体外到土壤和水体环境中，因此经济有效的降解畜禽粪便中抗生素是亟需解决的环境问题。目前对于畜禽粪便当中残留的高含量抗生素大多仅仅采用高温堆肥来降解，但是该方法的处理周期长并且抗生素的降解的不够完全，降解率较低。

随着我国城镇化脚步的加快，城镇污水处理设施得以完善，但随之而来的便是污泥处理处置问题。污泥由于含水率高增加了污泥处理处置填埋用地和运输费用，三氯化铁作为有效的污泥脱水调理剂被大量的使用，因此脱水污泥当中残留了大量的三氯化铁，三氯化铁系强氧化剂，具有很好的氧化作用。另外废铁屑是一种廉价的工业生产废料，其表面与空气接触氧化形成了薄的氧化层，氧化层内部为零价铁，其含量＞99.50％，废铁屑内部零价铁粒子表面具有很多的催化反应点，能够还原去除多种有毒有害污染物，因其具有低毒、廉价且不会对环境产生二次污染等优点，在环境污染治理中受到重视。

根据以上研究背景，本发明基于脱水污泥特点，创新提出利用脱水污泥制备污泥炭结合废铁屑作为堆肥辅料，以解决污泥堆肥中抗生素降解率低的问题。

发明内容

本发明提供了一种污泥炭高效降解猪粪中抗生素的方法，以解决污泥堆肥中抗生素降解率低的问题，实现“以废治废”高效降解猪粪中的多种残留抗生素。

一种污泥炭高效降解猪粪中抗生素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取污水处理厂含有三氯化铁调理剂的污泥，将污泥脱水后进行干化，然后将干化后的污泥进行高温热解，冷却后进行粉碎，得污泥炭颗粒；

(2)取农作废弃物与新鲜的猪粪、污泥炭颗粒混合，碳氮比控制在20-30：1，含水量控制在45-50％，投入废铁屑，得堆肥混合物料；

(3)将堆肥混合物料平铺在堆肥发酵池中，在自然通风的条件下进行堆肥发酵。

进一步地，所述脱水是将污泥送至脱水机中脱水至污泥含水量降至50％-55％。

进一步地，所述干化是将脱水后的污泥送至干燥机中干化至污泥含水率降至28-32％。

进一步地，所述高温热解是将干化后的污泥输送到热解炉，在900℃下热解0.5h。

进一步地，所述农作物废弃物为玉米秸秆、水稻秸秆、食用菌废料经粉碎后的混合物。

进一步地，所述玉米秸秆、水稻秸秆、食用菌废料的比例为1:1:1。

进一步地，所述玉米秸秆、水稻秸秆的粉碎长度为1-3cm，所述食用菌废料的粉碎粒径为1-3cm。

进一步地，所述污泥炭颗粒的粉碎粒径为0.3-0.5cm。

进一步地，所述农作废弃物、新鲜的猪粪、污泥炭颗粒的比例为1:3:1-1:5:1，所述废铁屑投入的重量为农作废弃物、新鲜的猪粪、污泥炭颗粒总重量的0.05-0.1％。

进一步地，所述堆肥发酵包括：

(1)升温期：将堆肥混合物料平铺在堆肥发酵池中开始发酵，进入升温期，升温期为 2-5天，在升温期每36h进行一次翻堆；

(2)高温期：堆体温度在55-65℃之间，高温期为9-12天，高温期每24h进行一次翻堆；

(3)降温期：堆体温度由55℃下降，直至堆体温度与环境温度相同，降温期每48h翻堆一次。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用含有三氯化铁的脱水污泥制备污泥炭颗粒，所获得的污泥炭颗粒多孔疏松、轻质、比表面积大且吸附能力强，具有良好的吸附性，能够有效吸附堆肥过程中产生的臭气，改善处理环境。

2、本发明充分利用农作废弃物玉米秸秆、水稻秸秆和食用菌废料作为堆肥碳源辅料，使农作物废弃物得以再利用。

3、本发明混合新鲜的猪粪，投加污泥炭颗粒和廉价的废铁屑对猪粪进行堆肥发酵处理，分别利用了两者之中具有氧化性的三氯化铁和具有还原性的零价铁加快堆肥进程，快速降解猪粪中浓度较高的广谱类抗生素。

附图说明

图1是本发明实施例1与对比例1、对比例2、对比例3对猪粪中四环素、诺氟沙星、磺胺甲恶唑去除率的对比图。

具体实施方式

实施例1

一种污泥炭高效降解猪粪中抗生素的方法，包括以下步骤：

(1)取污水处理厂含有三氯化铁调理剂的污泥，将污泥送至脱水机中脱水，脱水至含水量降至51％后输送到干燥机中进行干化，干化至污泥含水率降至30％，将得到的干化污泥输送到热解炉中，在900℃下热解0.5h，冷却后破碎，过筛，筛选粒径为0.3cm的颗粒，得到污泥炭颗粒。

(2)选择玉米秸秆、水稻秸秆、食用菌废料，将三者粉碎，玉米秸秆、水稻秸秆的粉碎长度为1cm，食用菌废料的粉碎粒径为1cm，然后将粉碎后的玉米秸秆、水稻秸秆、食用菌废料按照1：1：1的比例混合，得农作废弃物；所得农作废弃物与新鲜的猪粪、污泥炭颗粒按照1:3:1的比例进行混合，碳氮比控制在20：1，含水率控制在45％，投加废铁屑，废铁屑投入的重量为农作废弃物、新鲜的猪粪、污泥炭颗粒总重量的0.05％，得堆肥混合物料。

(3)将堆肥混合物料平铺在堆肥发酵池中，在自然通风的条件下进行堆肥发酵，堆肥发酵包括：

a、升温期：将堆肥混合物料平铺在堆肥发酵池中开始发酵，进入升温期，升温期为4天，在升温期每36h进行一次翻堆；

b、高温期：堆体温度在55-65℃之间，高温期为9天，高温期每24h进行一次翻堆；

c、降温期：堆体温度由55℃下降，直至堆体温度与环境温度相同，降温期每48h翻堆一次。

本实施例堆肥结束时，四环素的去除率为98.7％；诺氟沙星的去除率为96.1％；磺胺甲恶唑的去除率为98.5％。

对比例1

本对比例与实施例1的区别之处在于：不投加废铁屑，本对比例中，升温期为5天，高温期为10天。

本对比例堆肥结束时，四环素的去除率为89.9％；诺氟沙星的去除率为86.8％；磺胺甲恶唑的去除率为88.7％。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于：不添加实施例1中制备的污泥炭颗粒。本对比例中，升温期为4天，高温期为12天。

本对比例堆肥结束时，四环素的去除率为93.8％；诺氟沙星的去除率为89.0％；磺胺甲恶唑的去除率为92.1％；相比实施例1和对比例1的堆肥处理环境，有明显的臭气产生。

对比例3

本对比例与实施例1的区别之处在于：不添加实施例1中制备的污泥炭颗粒，且不投加废铁屑。本对比例中，升温期为5天，高温期为12天。

本对比例堆肥结束时，四环素的去除率为78.2％；诺氟沙星的去除率为70.0％；磺胺甲恶唑的去除率为75.7％；相比实施例1、对比例1、对比例2堆肥处理环境，臭气更加明显。

由实施例1、对比例1、对比例2、对比例3可知，实施例1中添加的污泥炭颗粒能够有效吸附堆肥过程中产生的臭气；且实施例1的堆肥进程较对比例1、对比例2、对比例3快；另外，实施例1堆肥结束后的四环素、诺氟沙星、磺胺甲恶唑的去除率较对比例1、对比例2、对比例3高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。