一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法，包括对发酵类抗生素菌渣进行超高温强化产酸发酵处理，本发明专利技术采用嗜热水解产酸菌对发酵类抗生素菌渣进行高温厌氧发酵处理，菌渣水解酸化，菌渣中的抗生素生产菌灭活，残留的抗生素降解。本发明专利技术方法预处理后的菌渣由于去除了抗生素，可直接进行后续的生化处理。本发明专利技术方法可以完全杀灭抗生素产生菌，去除菌渣中的抗生素，减少高浓度抗生素对微生物的抑制，降低后续生化法处理该菌渣的难度，减少后续生化处理中抗药菌及抗药基因的产生，提高抗生素菌渣无害化处理效率，利于环境保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制药行业废弃物的无害化处理方法，特别涉及一种通过发酵生产抗生素的抗生素菌渣的无害化处理方法，属于固体废弃物治理领域。
技术介绍
抗生素菌渣是抗生素生产过程中产生的固体废弃物，其主要成分是抗生素产生菌的菌丝体聚集物、残留的培养基、发酵过程中产生的代谢产物、培养基的降解物以及少量的抗生素等。抗生素菌渣中由于有残留的培养基和少量的抗生素及其降解物，对生态环境存在着潜在的危害性，已被国际社会视为抗生素生产的主要公害之一。抗生素菌渣含有一定量的抗生素残留而被国家有关部门列为危险废弃物，不合理的处理方法极易造成环境污染和生态危害，同时也会造成资源浪费。因而长期以来，人们一直在积极寻求一种经济、高效且处理量大的治污方法。目前，对抗生素菌渣的处理处置技术众多，主要包括提取有用物质技术；微生物技术；焚烧技术；堆肥技术；饲料化技术；厌氧消化技术；填埋技术。其中，从菌渣中提取有用物质，例如对抗生素菌渣进行无害化处理，用作高蛋白饲料及有机肥料，但是菌渣中残留的少量抗生素及其降解产物会在动物体内富集，进而可影响到人类本身产生耐药性，因而使菌渣用作动物饲料的可能性遭到质疑，而且从菌丝残渣中提取部分有用物质后的废渣也同样面临处理难的困境；从特定环境中筛选出或是通过分子手段改造出能够降解特定抗生素的微生物的针对性强，但是筛选和改造难度大；焚烧抗生素菌渣虽然可以同时实现废物无害化、减量化和资源化，但是在焚烧过程中需要外加燃料，导致运行能耗和成本较高，而且如果焚烧不当，易导致残留抗生素、二恶英等有毒物质的多介质传播，造成二次污染；抗生素菌渣好氧堆肥化生产有机肥是一种适于推广的技术，但是如果抗生素菌渣处理不完全，生产的有机肥中可能含有残留的抗生素和代谢中间产物等，在有机肥使用过程中易在微生物及生物体内累积，形成抗药性，导致潜在的生态风险；抗生素菌渣直接填埋存在占地面积大、处置成本高，二次污染和造成资源浪费的问题；抗生素菌渣填埋不适于处置产生量大、含水率和有机质含量高的抗生素菌渣；厌氧消化处理抗生素菌渣，可以将抗生素菌渣作为生物质能源(如沼气、沼肥等)进行回收利用，将抗生素菌渣进行高温或中温厌氧消化，将菌渣中低品位的生物质能转化为高品位的沼气；厌氧消化处理产生的残渣性质稳定、易于脱水，可制作农肥；同时沼液中由菌体蛋白分解的氨氮含量高，也可制作农肥。抗生素菌渣的厌氧消化处理依次为水解产酸步骤，产氢、产乙酸步骤和产甲烷步骤，这三个步骤分别由三类微生物完成。对于菌渣等微生物细胞聚集体的厌氧消化处理中水解产酸步骤是厌氧产甲烷的限速步骤，导致产氢、产乙酸步骤和产甲烷步骤效率非常低。但是由于抗生素菌渣中菌丝体具有刚性的细胞壁，胞内有机质释放困难，难以得到充分利用，因此需要采取物理或化学的手段进行破壁处理，才能提高胞内溶解性有机物的释放率，有效提高菌渣有机质的利用率和沼气产率。另外，菌渣中残留的抗生素也可能对厌氧消化产生抑制影响，减少沼气产率。孙效新等研究表明青霉素、链霉素、土霉素、洁霉素和麦迪霉素菌渣等均能进行厌氧消化，进行甲烷发酵代谢，制取沼气。李士兰等将卡娜霉素制药废渣和酒糟为原料制取沼气，也取得了较好的效果。现有技术主要是直接对菌渣进行高温(55-60度)厌氧消化处理，进行甲烷代谢，或者是通过微波消解或高温蒸汽(>100度)等物化方法预处理菌渣，再进行后续的厌氧消化处理(参考：一种提高青霉素菌渣厌氧产沼气量的前处理方法(201510094834.8)；一种抗生素菌渣的资源化处理方法(201610003536.8))。因此，针对抗生素菌渣的特点，开发一套系统、公正、科学的生物安全性评估方法和评估标准，评估筛选出合理、可行、安全的抗生素菌渣处理处置技术，为实现抗生素菌渣的无害化、减量化、资源化提供技术保障，这对于促进制药行业的可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有抗生素菌渣无害化处理过程中存在的技术问题，提供一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法，本专利技术的预处理方法采用嗜热水解产酸菌对发酵类抗生素菌渣进行高温厌氧发酵处理，菌渣水解酸化，菌渣中的抗生素生产菌灭活，残留的抗生素降解。本专利技术方法预处理后的菌渣由于去除了抗生素，可直接进行后续的生化处理。本专利技术方法可以完全杀灭抗生素产生菌，去除菌渣中的抗生素，减少高浓度抗生素对微生物的抑制，降低后续生化法处理该菌渣的难度，减少后续生化处理中抗药菌及抗药基因的产生。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法，包括对发酵类抗生素菌渣进行超高温厌氧发酵。其中，所述的超高温厌氧发酵温度≥65℃，优选为65-85℃。特别是，所述超高温厌氧发酵处理为在温度≥65℃的条件下进行发酵处理，抗生素菌渣水解，降解产生小分子酸类物质，即超高温厌氧产酸发酵处理。其中，所述发酵类抗生素菌渣是通过发酵的方法产生抗生素，然后经过过滤等分离、纯化、精制工序产生抗生素后的剩余菌渣。特别是，所述发酵类抗生素菌渣为通过发酵方法生产β－内酰胺类、四环素类、大环内酯类、氨基糖苷类或其他类抗生素后的产生的菌渣。尤其是，所述发酵类抗生素菌渣为土霉素菌渣、青霉素菌渣、头孢霉素菌渣、红霉素菌渣、螺旋霉素菌渣、链霉素菌渣、庆大霉素菌渣或粘菌素菌渣。特别是，还包括将发酵类抗生素菌渣与相对应的发酵类抗生素生产废水混合后，制成抗生素菌渣悬液后，再进行所述的超高温厌氧发酵处理。尤其是，所述抗生素菌渣悬液的总固体浓度为40-50g/L，优选为50g(干重)/L。本专利技术另一方面提供一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法，包括如下顺序进行的步骤：1)厌氧发酵启动1A)在厌氧消化反应器内接种嗜热水解产酸菌、中温消化污泥和市政剩余污泥；1B)加热升温使厌氧消化反应器内物料温度升高并保持为≥65℃，嗜热水解产酸菌对中温消化污泥和市政剩余污泥进行厌氧发酵处理，并且每天向厌氧消化反应器内补充市政剩余污泥以及排出发酵后的污泥，同时测定排出污泥的pH值、溶解性化学需氧量、总挥发性有机酸浓度，直至发酵启动阶段排出污泥的pH为5-7，溶解性化学需氧量(sCOD)>15g/L，总挥发性有机酸浓度>5000mg/L，厌氧发酵启动完成；2)菌渣预处理2A)将发酵类抗生素菌渣与相对应的抗生素生产废水混合，制成抗生素菌渣悬液；2B)向步骤1)中厌氧发酵启动完成的厌氧消化反应器内加入抗生素菌渣悬液，并且排出发酵污泥，抗生素菌渣悬液的加入量与发酵污泥的排出量相同；2C)在保持厌氧消化反应器运行温度≥65℃的条件下，对抗生素菌渣进行预处理，预处理过程中每天向厌氧消化反应器内补充抗生素菌渣悬液，并排出发酵后的污泥，获得菌渣预处理污泥，同时还测定排出污泥的抗生素残留；菌丝体活性；总挥发有机酸浓度，预处理后污泥的pH为4-7；菌丝体完全灭活；污泥中抗生素无残留；总挥发有机酸浓度>5000mg/L。其中，步骤1A)中所述嗜热水解产酸菌包括Sarcinasubflava(八叠球菌)，Clostridiumbutyricum(丁酸梭菌)，Anaerobaculumthermoterrenum(热土厌氧棒菌)，Coprothermobacterproteolyticus(解蛋白嗜热粪杆菌)，Fervidobacteriumn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法，其特征是，包括对发酵类抗生素菌渣进行超高温厌氧发酵处理。

【技术特征摘要】
1.一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法，其特征是，包括对发酵类抗生素菌渣进行超高温厌氧发酵处理。2.如权利要求1所述的预处理方法，其特征是，所述超高温厌氧发酵处理温度≥65℃。3.如权利要求1或2所述的预处理方法，其特征是，所述发酵类抗生素菌渣为通过发酵方法生产β－内酰胺类、四环素类、大环内酯类、氨基糖苷类或其他类抗生素后的产生的菌渣。4.一种发酵类抗生素菌渣的预处理方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：1)厌氧发酵启动1A)在厌氧消化反应器内接种嗜热水解产酸菌、中温消化污泥和市政剩余污泥；1B)加热升温使厌氧消化反应器内物料温度升高并保持为≥65℃，嗜热水解产酸菌对中温消化污泥和市政剩余污泥进行厌氧发酵处理，并且每天向厌氧消化反应器内补充市政剩余污泥以及排出发酵后的污泥，同时测定排出污泥的pH值、溶解性化学需氧量、总挥发性有机酸浓度，直至发酵启动阶段排出污泥的pH为5-7，溶解性化学需氧量>15g/L，总挥发性有机酸浓度>5000mg/L，厌氧发酵启动完成；2)菌渣预处理2A)将发酵类抗生素菌渣与相对应的抗生素生产废水混合，制成抗生素菌渣悬液；2B)向步骤1)中厌氧发酵启动完成的厌氧消化反应器内加入抗生素菌渣悬液，并且排出发酵污泥，抗生素菌渣悬液的加入量与发酵污泥的排出量相同；2C)在保持厌氧发酵启动完成的厌氧消化反应器运行温度≥65℃的条件下，对抗生素菌渣进行预处理，预处理过程中每天向厌氧消化反应器内补充抗生素菌渣悬液，并排出发酵后的污泥，获得菌渣预处理污泥，同时测定排出污泥的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昱，田哲，杨敏，高迎新，丁然，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11