一种抗生素菌渣资源化处理方法技术

本发明专利技术涉及一种抗生素菌渣资源化处理方法。首先将抗生素菌渣在亚临界水热条件下进行充分预处理，然后将预处理后菌渣进行高温厌氧消化产沼气处理；高温厌氧消化系统出料经固液分离后，沼液进入综合废水处理系统，而剩余菌渣进行活性炭制备及综合利用。该技术可解决抗生素菌渣高温厌氧消化有机物利用率低和抗生素菌渣厌氧消化后剩余菌渣资源化处理的问题。该方法不仅实现了抗生素菌渣的安全处理处置问题，更进一步实现了抗生素菌渣的资源化处理，为抗生素制药行业的菌渣处理提供理论基础和技术参考。

【技术实现步骤摘要】
一种抗生素菌渣资源化处理方法
本专利技术属于危险废物处理处置领域，具体涉及一种“亚临界水热预处理-高温厌氧消化-菌渣活性炭制备”的抗生素菌渣资源化处理方法。
技术介绍
抗生素菌渣是制药企业采用发酵法生产抗生素后剩余的固体废弃物。我国是世界上最大的抗生素原料药生产国，2015年我国抗生素产量高达24万吨，按照生产1吨抗生素，产生8～10吨抗生素菌渣计算，2015年我国抗生素菌渣产量大约在240万吨。抗生素菌渣主要由菌丝体、剩余培养基、发酵代谢产物组成，其中含有大量的粗蛋白、粗脂肪、有机溶媒，部分中间产物、微量元素和残留抗生素。由于抗生素菌渣中有抗生素残留和中间代谢产物，处理处置不当容易造成环境污染和生态危害。2002年2月农业部、卫生部、国家药品监督管理局第176号公告，把抗生素菌渣列入禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种目录。1998年版、2008年版、以及新修订的2016年版《国家危险废物名录》，更是将抗生素菌渣列为危险废物。抗生素菌渣中含有丰富的有机质，将抗生素菌渣进行安全填埋或者焚烧处理造成资源的浪费，安全填埋还可能会污染土壤和地下水，焚烧又存在费用高、效率低、污染大气的缺点，依据2012年《制药工业污染防治技术政策》中鼓励开发发酵菌渣在生产工艺中再利用技术、无害化技术、综合利用技术的政策建议，研究利用抗生素菌渣中丰富有机质资源化利用及处置的新技术十分必要。专利CN105170604A涉及一种抗生素菌渣处理系统，该系统将抗生素菌渣直接加入调配池后进行水解，折流式缺氧厌氧反应池和反流式曝气生物滤池产生的剩余污泥只是压缩外运，没有系统的深度处理研究。专利CN105457968A公开的一种抗生素菌渣的无害化处理方法，采用pH为8～11、温度90℃～100℃的条件处理抗生素菌渣，经管碟法未检测到残留抗生素。该专利技术虽能一定程度上实现抗生素菌渣的无害化，但是该专利技术没有深入研究抗生素菌渣减量化和资源化利用。专利CN106540398A公开一种碱热预处理抗生素菌渣后进行静态BMP厌氧消化试验并用管碟法对抗生素菌渣进行效价计算。该专利技术实现了抗生素菌渣中抗生素的去除和抗生素菌渣的资源化和减量化，但是该专利技术并未对发酵剩余菌渣如何处置进行说明。抗生素菌渣作为一种特殊的危险固体废物，现有的抗生素菌渣处理方式普遍存在资源化利用不足、系统过程复杂等缺点。开发一条安全、经济高效的抗生素菌渣资源化利用方法，对我国抗生素菌渣的处理处置、制药企业的健康和可持续具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗生素菌渣安全高效资源化处理处置方法。以土霉素菌渣为例，本专利技术将抗生素菌渣在亚临界水热条件下进行充分水解预处理后，再进行高温厌氧消化产沼气，然后对高温厌氧系统的出料进行固液分离，剩余沼液进入综合废水处理系统，剩余菌渣烧制菌渣活性炭，最终实现抗生素菌渣的综合资源化利用。该方法可解决抗生素菌渣厌氧消化有机物利用率低和抗生素菌渣厌氧消化后菌渣处理利用的问题。本专利技术采用如下技术方案：（1）抗生素菌渣含水率的调整：用去离子水调整抗生素菌渣的含水率范围为96%～98%；（2）抗生素菌渣亚临界水热预处理：将一定含水率的抗生素菌渣放置于亚临界水热反应釜，通过高温高压的亚临界水解反应处理破坏抗生素菌渣的胞外聚合物和菌丝体细胞，提高有机物溶出效率。控制亚临界水热预处理条件为：温度为120℃～180℃、压力为10MPa～30MPa，反应时间为5min～15min；（3）预处理后抗生素菌渣pH调节：加碱调节亚临界水热预处理后抗生素菌渣pH为6.8～7.5；（4）抗生素菌渣高温厌氧消化处理：经pH调节后的抗生素菌渣进入高温厌氧消化系统，系统产生的沼气回收利用，系统剩余菌渣沼液进入再处理系统；高温厌氧消化系统控制条件为：①采用高温厌氧颗粒污泥进行接种，接种比控制为0.3～0.6；②厌氧UASB反应器容积负荷设定为1.0kgCOD/m3·d～3.0kgCOD/m3·d；③控制厌氧消化温度为50℃～55℃；④控制水力停留时间为25d～35d；⑤高温厌氧反应器内采用间歇搅拌。（5）厌氧发酵后混合液经固液分离后，菌渣进行烧制活性炭处理，沼液排入废水处理系统进行综合处理。（6）菌渣活性炭制备：将固液分离后的沼渣在100℃～120℃下烘干至恒重后用研磨棒研磨并用50目的筛子过筛。对筛选后的沼渣按照1g:8mL～12mL的比例，用15%～25%的碳酸钾溶液在转速为80r/min～100r/min的摇床上震荡浸泡24h～48h，然后进行抽滤并烘干直至恒重。在氮气条件下用管式炉将沼渣进行活化，此阶段按照20℃/min的梯度升温至800℃，并保持2h～4h。将活化后的沼渣再次研磨过50目筛后，用浓度为20%的盐酸溶液酸洗。将酸洗后的沼渣用蒸馏水清洗至上清液为中性，后在100℃～120℃的条件下烘干至恒重，菌渣活性炭制备完成。本专利技术的有益效果在于：1、实现了抗生素菌渣的破胞，充分提升了溶液中的SCOD，亚临界水热处理之后溶液中的SCOD对比未处理的提高了5倍以上。2、实现了抗生素菌渣的高温厌氧消化，充分的减缓了高温厌氧过程中水解阶段的抑制，缩短了高温厌氧消化的周期，提高了高温厌氧消化的产气量，对比未经处理的抗生素菌渣，产气量提升40%以上。3、抗生素菌渣亚临界水热预处理后直接高温厌氧消化，这样可以降低抗生素菌渣后续厌氧消化加热保温阶段的能量消耗，避免抗生素菌渣亚临界水热预处理后降温造成的热量损失。抗生素菌渣高温厌氧消化的反应速率和累计甲烷产量对比中温效果更好。4、本方法可以恒定运行多种工艺参数，可以考察各种工艺条件之间各种不同组合方法，也可以考察单一参数对抗生素菌渣破胞和改善厌氧消化性能的影响。5、本专利技术提出的抗生素菌综合处理方法，产生的沼气经过除硫净化后可以储存起来用于清洁燃料，一方面可以加热亚临界水热系统，多余的产气可以用作发电或者居民燃烧使用。高温厌氧消化完成后的消化液经过固液分离沼液用于制作叶面肥，沼渣用于烧制活性炭用于吸附重金属离子。6、本专利技术提出的抗生素菌综合处理方法，其设备能源消耗较少且可以实现内循环，为抗生素菌渣的资源化处理提供了合理的操作路线，也为其他抗生素菌渣的处理处置提供理论支持和技术参考。附图说明图1基于亚临界水热处理的抗生素菌渣资源化处理工艺流程图。图2基于亚临界水热预处理条件下抗生素菌渣产甲烷潜能图。图3基于亚临界水热处理后抗生素菌渣厌氧消化处理效果图。具体实施方式实施例1高温厌氧颗粒污泥培养高温厌氧颗粒污泥是经过中温培养、高温驯化、高温培养后得到活化的厌氧颗粒污泥后，再接种到高温厌氧消化反应器中的。厌氧颗粒污泥培养及驯化过程如下：中温培养分四个阶段，每个阶段7天；第1阶段，将取来的厌氧颗粒污泥置于1L的锥形瓶中，然后在35℃的水浴锅中进行恒温培养，每天取出厌氧颗粒污泥发酵瓶中50mL的上清液，然后加入1000mg/L的营养液50ml；第2阶段，每天取出厌氧颗粒污泥发酵瓶中100mL的上清液，然后加入1000mg/L的营养液100ml；第3、4阶段以此类推，每一阶段均较前一阶段增加50mL上清液的取出量和营养液投加量。高温驯化分为5个阶段，每个阶段7天，每个阶段较上一阶段升温3℃，此过程中每天从瓶中取出100mL的上层混合然后按照5%的投本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗生素菌渣资源化处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：（1）抗生素菌渣含水率的调整：用去离子水调整抗生素菌渣的含水率为96%～98%；（2）抗生素菌渣亚临界水热预处理：将一定含水率的抗生素菌渣放置于亚临界水热反应釜，通过高温高压的亚临界水解反应处理破坏抗生素菌渣的胞外聚合物和菌丝体细胞，控制亚临界水热预处理条件为：温度为120℃～180℃、压力为10MPa～30MPa，反应时间为5min～15min；（3）预处理后抗生素菌渣pH调节：加碱调节亚临界水热预处理后抗生素菌渣pH为6.8～7.5；（4）抗生素菌渣高温厌氧消化处理：经pH调节后的抗生素菌渣进入高温厌氧消化系统，产生的沼气回收利用；（5）经步骤（4）处理后剩余沼渣沼液经固液分离后，沼渣制备菌渣活性炭，沼液排入废水处理系统进行综合处理。

【技术特征摘要】
1.一种抗生素菌渣资源化处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：（1）抗生素菌渣含水率的调整：用去离子水调整抗生素菌渣的含水率为96%～98%；（2）抗生素菌渣亚临界水热预处理：将一定含水率的抗生素菌渣放置于亚临界水热反应釜，通过高温高压的亚临界水解反应处理破坏抗生素菌渣的胞外聚合物和菌丝体细胞，控制亚临界水热预处理条件为：温度为120℃～180℃、压力为10MPa～30MPa，反应时间为5min～15min；（3）预处理后抗生素菌渣pH调节：加碱调节亚临界水热预处理后抗生素菌渣pH为6.8～7.5；（4）抗生素菌渣高温厌氧消化处理：经pH调节后的抗生素菌渣进入高温厌氧消化系统，产生的沼气回收利用；（5）经步骤（4）处理后剩余沼渣沼液经固液分离后，沼渣制备菌渣活性炭，沼液排入废水处理系统进行综合处理。2.根据权利要求1所述的抗生素菌渣资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，用去离子水调整抗生素菌渣的含水率为96%。3.根据权利要求1所述的抗生素菌渣资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，控制亚临界水热预处理条件为：温度为180℃、压力为30MPa，反应时间为15min。4.根据权利要求1所述的抗生素菌渣资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李再兴，张涛，李贵霞，钟为章，霍然，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13