豬場沼液熱處理對病原微生物殺滅的關鍵因素研究
發(fā)布時間：2021-06-21 10:07
農田利用和回沖圈舍是豬場沼液資源利用的主要途徑,然而常溫或中溫厭氧發(fā)酵產生的豬場沼液有存在病原微生物的風險。借鑒歐盟厭氧發(fā)酵后巴氏消毒技術,采用熱處理消毒法對豬場沼氣工程厭氧發(fā)酵沼液進行消毒試驗研究,為優(yōu)化沼液熱處理消毒的參數,以大腸菌群、糞大腸菌群的數量為指標,在進行50～80℃預備試驗基礎上,采用3種總固體含量（2%、4%、6%）的沼液、在4種加熱溫度（52.5、55、57.5、60℃）、3種加熱時間（35℃升溫至加熱溫度時間、15 min、30 min）的條件下,探討豬場沼液熱處理消毒的影響因素及其消毒效果。研究表明,加熱溫度和加熱時間對沼液熱處理消毒效果均有極顯著影響（P<0.01）,沼液總固體含量對沼液熱處理消毒效果無顯著影響（P>0.05）,但沼液總固體含量越大,沼液升溫速率越慢。對于本研究所用厭氧發(fā)酵沼液,在加熱溫度60℃,持續(xù)加熱15 min后,沼液中大腸菌群數平均小于1 CFU·mL-1、糞大腸菌群數平均小于0.03 MPN·mL-1,滿足《再生水水質標準》（SL368-2006）再生水回用于農業(yè)病原微生物殺滅要...
【文章來源】：中國農業(yè)科技導報. 2020,22(06)北大核心CSCD
【文章頁數】：9 頁
【部分圖文】：
不同加熱溫度下沼液中大腸菌群和糞大腸菌群數量變化
國內現有的豬場沼氣工程多為中溫發(fā)酵,35～38 ℃的發(fā)酵條件難以將料液中病原微生物完全殺滅。本研究中,豬場沼氣工程厭氧發(fā)酵沼液中的大腸菌群數為(1.02×105±3.99×104) CFU·mL-1、糞大腸菌群數為(9.90×104±6.11×104) MPN·mL-1,存在較大的生物學風險。采用熱處理消毒技術,當加熱溫度達到60 ℃,維持15 min時,沼液病原微生物指標檢測結果為大腸菌群數小于1 CFU·mL-1、糞大腸菌群數小于0.03 MPN·mL-1, 滿足《再生水水質標準》(SL368-2006)再生水回用于農業(yè)病原微生物殺滅要求。與歐盟70 ℃條件下維持60 min的熱處理消毒標準相比,在保證消毒效果的前提下,降低了能耗。從熱處理溫度角度分析,本研究發(fā)現,熱處理溫度60 ℃可以對大腸菌群、糞大腸菌群起到有效殺滅作用。Neyens和Baeyens[35]指出,當溫度高于60 ℃,微生物的細胞即可被破壞。且有研究表明不同溫度下細胞被破壞的部位不同:在45～65 ℃時,細胞膜破裂,rRNA被破壞;50～70 ℃時,DNA被破壞;在65～90 ℃時,細胞壁被破壞;70～95 ℃,蛋白質變性[36]。因此,當病原微生物考察對象為大腸菌群和糞大腸菌群時,60 ℃的熱處理溫度可以滿足殺滅要求。從熱處理時間角度分析,與歐盟動物副產物法規(guī)(EC 1774/2002)70 ℃維持60 min的熱處理消毒標準相比,60 ℃維持15 min的熱處理時間較短。分析試驗過程可知,沼液從厭氧發(fā)酵出料溫度加熱至60 ℃的升溫時間沒有計算在內,故本研究實際的沼液熱處理時間為升溫時間與恒溫時間(15 min)之和,而沼液升溫時間與熱處理沼液的體積以及TS含量存在直接關系,沼液體積和TS含量越大,所需升溫時間越長。本研究中TS含量為2%、4%、6%的沼液60 ℃熱處理消毒的升溫時間分別為17.7、22.3、和28 min,因此實際持續(xù)加熱時間為32.7、37.3、和45 min。
表7 總固體含量對沼液升溫時間的影響Table 7 Influence of total solid content of biogas slurry on its heating time 總固體濃度Total solid content/% 升溫時間Heating time/min 2 14.417 aA 4 17.5 bB 6 21.917 cB 注: 同列中不同小、大寫字母分別表示在P<0.05、P<0.01水平差異具有統計學意義。Note: Different small and capital letters in the same column indicate significant difference at P<0.05 and P<0.01 levels, respectively.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臭氧滅菌技術處理豬場沼液糞大腸菌群的應用研究[J]. 穆鈺,耿如林,矯健,薛曉燕. 中國沼氣. 2015(02)
[2]豬場沼液絮凝上清液的紫外線殺菌效果[J]. 李同,董紅敏,陶秀萍. 農業(yè)工程學報. 2014(06)
[3]畜禽養(yǎng)殖污水消毒技術研究進展[J]. 李同,董紅敏,陶秀萍. 中國農業(yè)科技導報. 2013(02)
[4]紫外線對水產養(yǎng)殖循環(huán)水的殺菌效果[J]. 鄭榮進,向坤,朱松明. 農業(yè)工程學報. 2011(11)
[5]超聲協同紫外滅活大腸桿菌實驗研究[J]. 靳慧霞,董濱,孫穎,雷兆武. 環(huán)境科學與技術. 2010(11)
[6]規(guī)模豬場能源生態(tài)型和能源環(huán)保型糞污處理模式溫室氣體減排量評估[J]. 王珅,劉慧英,馬宗虎,南國良. 可再生能源. 2009(04)
[7]超聲波對城市污水處理廠出水消毒的研究[J]. 靳昕,李子富,張小剛. 環(huán)境工程學報. 2009(04)
[8]城市污水再生利用中的消毒問題研究[J]. 蔣以元,柯真山,張昱,廖日紅,楊敏. 環(huán)境工程學報. 2008(01)
[9]規(guī)�；B(yǎng)豬場沼氣工程應用技術[J]. 林聰. 豬業(yè)科學. 2007(09)
[10]提高污泥厭氧消化效率的溶胞預處理技術[J]. 汪群慧,劉建麗,艾恒雨,王旭明. 黑龍江大學自然科學學報. 2005(05)
碩士論文
[1]二氧化氯殺菌機理及其對城市污水殺菌消毒應用研究[D]. 喬怡娜.中北大學 2008
本文編號：3240484
【文章來源】：中國農業(yè)科技導報. 2020,22(06)北大核心CSCD
【文章頁數】：9 頁
【部分圖文】：
不同加熱溫度下沼液中大腸菌群和糞大腸菌群數量變化
國內現有的豬場沼氣工程多為中溫發(fā)酵,35～38 ℃的發(fā)酵條件難以將料液中病原微生物完全殺滅。本研究中,豬場沼氣工程厭氧發(fā)酵沼液中的大腸菌群數為(1.02×105±3.99×104) CFU·mL-1、糞大腸菌群數為(9.90×104±6.11×104) MPN·mL-1,存在較大的生物學風險。采用熱處理消毒技術,當加熱溫度達到60 ℃,維持15 min時,沼液病原微生物指標檢測結果為大腸菌群數小于1 CFU·mL-1、糞大腸菌群數小于0.03 MPN·mL-1, 滿足《再生水水質標準》(SL368-2006)再生水回用于農業(yè)病原微生物殺滅要求。與歐盟70 ℃條件下維持60 min的熱處理消毒標準相比,在保證消毒效果的前提下,降低了能耗。從熱處理溫度角度分析,本研究發(fā)現,熱處理溫度60 ℃可以對大腸菌群、糞大腸菌群起到有效殺滅作用。Neyens和Baeyens[35]指出,當溫度高于60 ℃,微生物的細胞即可被破壞。且有研究表明不同溫度下細胞被破壞的部位不同:在45～65 ℃時,細胞膜破裂,rRNA被破壞;50～70 ℃時,DNA被破壞;在65～90 ℃時,細胞壁被破壞;70～95 ℃,蛋白質變性[36]。因此,當病原微生物考察對象為大腸菌群和糞大腸菌群時,60 ℃的熱處理溫度可以滿足殺滅要求。從熱處理時間角度分析,與歐盟動物副產物法規(guī)(EC 1774/2002)70 ℃維持60 min的熱處理消毒標準相比,60 ℃維持15 min的熱處理時間較短。分析試驗過程可知,沼液從厭氧發(fā)酵出料溫度加熱至60 ℃的升溫時間沒有計算在內,故本研究實際的沼液熱處理時間為升溫時間與恒溫時間(15 min)之和,而沼液升溫時間與熱處理沼液的體積以及TS含量存在直接關系,沼液體積和TS含量越大,所需升溫時間越長。本研究中TS含量為2%、4%、6%的沼液60 ℃熱處理消毒的升溫時間分別為17.7、22.3、和28 min,因此實際持續(xù)加熱時間為32.7、37.3、和45 min。
表7 總固體含量對沼液升溫時間的影響Table 7 Influence of total solid content of biogas slurry on its heating time 總固體濃度Total solid content/% 升溫時間Heating time/min 2 14.417 aA 4 17.5 bB 6 21.917 cB 注: 同列中不同小、大寫字母分別表示在P<0.05、P<0.01水平差異具有統計學意義。Note: Different small and capital letters in the same column indicate significant difference at P<0.05 and P<0.01 levels, respectively.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臭氧滅菌技術處理豬場沼液糞大腸菌群的應用研究[J]. 穆鈺,耿如林,矯健,薛曉燕. 中國沼氣. 2015(02)
[2]豬場沼液絮凝上清液的紫外線殺菌效果[J]. 李同,董紅敏,陶秀萍. 農業(yè)工程學報. 2014(06)
[3]畜禽養(yǎng)殖污水消毒技術研究進展[J]. 李同,董紅敏,陶秀萍. 中國農業(yè)科技導報. 2013(02)
[4]紫外線對水產養(yǎng)殖循環(huán)水的殺菌效果[J]. 鄭榮進,向坤,朱松明. 農業(yè)工程學報. 2011(11)
[5]超聲協同紫外滅活大腸桿菌實驗研究[J]. 靳慧霞,董濱,孫穎,雷兆武. 環(huán)境科學與技術. 2010(11)
[6]規(guī)模豬場能源生態(tài)型和能源環(huán)保型糞污處理模式溫室氣體減排量評估[J]. 王珅,劉慧英,馬宗虎,南國良. 可再生能源. 2009(04)
[7]超聲波對城市污水處理廠出水消毒的研究[J]. 靳昕,李子富,張小剛. 環(huán)境工程學報. 2009(04)
[8]城市污水再生利用中的消毒問題研究[J]. 蔣以元,柯真山,張昱,廖日紅,楊敏. 環(huán)境工程學報. 2008(01)
[9]規(guī)�；B(yǎng)豬場沼氣工程應用技術[J]. 林聰. 豬業(yè)科學. 2007(09)
[10]提高污泥厭氧消化效率的溶胞預處理技術[J]. 汪群慧,劉建麗,艾恒雨,王旭明. 黑龍江大學自然科學學報. 2005(05)
碩士論文
[1]二氧化氯殺菌機理及其對城市污水殺菌消毒應用研究[D]. 喬怡娜.中北大學 2008
本文編號：3240484
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