一种提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法技术

本发明专利技术涉及有机废弃物处理领域，具体涉及抗生素菌渣的处理，尤其是涉及一种提高抗生素菌渣厌氧发酵发酵效率及稳定性的方法，其在以抗生素菌渣为原料的厌氧发酵过程中，添加适量铁尾矿砂及园林废弃物，所述铁尾矿砂的添加量为0.2~10g/L发酵液，所述园林废弃物的添加量为0.5~30g/L发酵液，所述园林废弃物选自园林落叶或/及枯枝的粉碎物。本发明专利技术在常温及中温条件25‑38℃下即可显著的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性，提高抗生素菌渣厌氧发酵沼气产气效率，可提高沼气产量50%以上；无需高温条件，现有设备可以满足工艺需求，可实施性高。

【技术实现步骤摘要】
一种提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法
本专利技术涉及有机废弃物处理领域，具体涉及抗生素菌渣的处理，尤其是涉及一种提高抗生素菌渣厌氧发酵发酵效率及稳定性的方法。
技术介绍
抗生素菌渣已经被国家明确列为危险废物，禁止用于饲料和肥料，政策认可的处置方式主要是焚烧，而抗生素菌渣的含水率高达70%～90%，热值较低，在焚烧过程中需要外加燃料，导致运行能耗和成本较高，焚烧1吨菌渣需要1500-2000元。同时，抗生素菌渣焚烧处理必须严格执行GB18484—2001《危险废物焚烧污染控制标准》，如果焚烧不当，易导致残留抗生素、二噁英等有毒物质的多介质传播，造成二次污染。因此，受处置成本和焚烧设施能力等因素制约，此方式难以实施，抗生素菌渣如何处置与利用，并消除其不安全隐患，是近年来医药行业极为关注的热点和难点问题之一。厌氧发酵技术是当前有机废弃物无害化、资源化、能源化处理的一种有效途径。虽然部分科研院所与制药企业已经开展对药渣的厌氧发酵处理，并取得了阶段性成果，但仍存在很多问题，其中关键问题之一就是抗生素菌渣主要是菌丝体，菌体蛋白含量达40%以上，厌氧发酵易酸化和产生氨氮抑制，导致实际工程运行有机负荷偏低，产气效率和综合效益差，系统运行不稳定，远不能满足处理需求。为了提高抗生素菌渣厌氧发酵效率，投入了大量的研究；CN201611114029.8通过超高温强化抗生素菌渣的发酵处理，需要控制温度≥65℃；CN201610850802.0通过在抗生素菌渣中加入甘露聚糖酶的方法提高残留抗生素消解；CN201710153808.7则通过加入微生物混合发酵的方法促进抗生素菌渣的降解；上述方法虽然能够提高抗生素菌渣厌氧发酵效率，但均明显增加了处理成本。专利技术方法本专利技术的目的在于提供一种成本低，可显著提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采取的技术方案如下：一种提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法，其在以抗生素菌渣为原料的厌氧发酵过程中，添加适量铁尾矿砂及园林废弃物，所述铁尾矿砂的添加量为0.2~10g/L发酵液，所述园林废弃物的添加量为0.5~30g/L发酵液，所述园林废弃物选自园林落叶或/及枯枝的粉碎物。优选的，本专利技术的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法中所述的园林废弃物选自法桐、杨树、榆树、银杏、槐树或柿树的落叶或枯枝的粉碎物。优选的，本专利技术的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法中所述的铁尾矿砂中铁氧化物含量不低于10%，pH值为7.8-8.8。优选的，本专利技术的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法中所述的铁尾矿砂中的重金属含量中总镉≤3.0mg/kg，总砷≤15mg/kg，总铬≤150mg/kg，总铅≤50mg/kg，总汞≤2.0mg/kg，总镍≤600mg/kg且总钴≤100mg/kg。优选的，本专利技术的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法中所述抗生素菌渣厌氧发酵采用半连续发酵工艺，发酵温度25-38℃，有机负荷为2-5gVS/L•d，每3~7天在抗生素菌渣厌氧发酵液中投加0.2-2g/L发酵液的铁尾矿砂及0.5-5g/L发酵液的园林废弃物，水力停留时间20~50天。优选的，本专利技术的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法中所述抗生素菌渣厌氧发酵采用批式全混厌氧发酵工艺，发酵温度25-38℃，有机负荷VS为2-4%，在抗生素菌渣厌氧发酵液中投加3-10g/L发酵液的铁尾矿砂及5-30g/L发酵液的园林废弃物，发酵时间20~50天。本专利技术的抗生素菌渣是指抗生素生产过程中的剩余固体废弃物，适用于所有可以通过厌氧发酵处理的抗生素菌渣，包括但不限于头孢菌素C菌渣和青霉素菌渣。本专利技术的抗生素菌渣在批式全混厌氧发酵工艺中，有机负荷VS为2-4%；在半连续发酵工艺中，有机负荷VS为2-5gVS/L·d，VS又称挥发性固体，指将一定量的发酵料液放置在100-105℃烘箱内，烘干至恒重，然后放至600℃马弗炉灼烧，挥发掉的量为挥发性固体，用以表示可以生化降解的部分固体。本专利技术的铁尾矿砂为铁矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料，通常选取粒径不超过5mm的铁尾矿砂，减小粒径可以提高发酵效率，但粒径的改变对发酵效率不起主要作用，不作为限制本专利技术的条件。本专利技术的园林废弃物优选为园林或行道树的落叶、枯枝，经晾干或烘干，粉碎后即可，通常粒径不超过10mm，减小粒径可以提高发酵效率，但粒径的改变对发酵效率不起主要作用，不作为限制本专利技术的条件。本专利技术的园林废弃物优选为法桐、国槐、杨树、银杏、柿树等的枯枝落叶，但是落叶的种类对发酵效率不起主要作用，不作为限制本专利技术的条件，使用者可根据地域特点选用方便获取的植物废弃物。本专利技术的半连续发酵是指发酵过程中，周期性地放出一定体积的含有产物的发酵液，然后再补加相同体积的底物料液或新鲜培养基的发酵方法。本专利技术的批式全混厌氧发酵是指一次性投加物料发酵，发酵过程中不添加新物料，当发酵结束以后，排出残余物再重新投加新物料的发酵方法。本专利技术的有益效果在于：本专利技术在常温及中温条件25-38℃下即可显著的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性，提高抗生素菌渣厌氧发酵沼气产气效率，可提高沼气产量50%以上；无需高温条件，现有设备可以满足工艺需求，可实施性高。本专利技术采用的铁尾矿砂及植物废弃物均为亟待有效处理的废弃物，容易获取，来源广泛，价格低廉，无毒害作用，不会产生二次污染；不仅可以解决大量抗生素菌渣再利用和环境污染问题，而且还可以解决大量尾矿砂和行道树叶大量堆积等问题，对促进工农业及制药产业的可持续发展、保护生态环境具有重要意义，经济、社会和生态效益巨大，应用前景广阔。具体实施例以下结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行详述，但不作为对本专利技术保护范围的限定。实施例1：头孢菌素C菌渣铁尾矿砂来源于河北省承德市宽城，铁尾矿砂主要化学成分见表1，表1铁尾矿砂主要化学成分备注：-表示未检测到。采用5L厌氧罐，以头孢菌素C菌渣为原料，中温批式全混厌氧发酵工艺，设4个处理，每个处理中均添加有机负荷VS为2%的头孢菌素C菌渣，以常规发酵的抗生素菌渣发酵液为接种物，接种量20-30%（体积比），发酵温度：中温35±2℃，发酵时间30d，每个处理作5个平行。具体结果见表1。对照1-1：空白对照。对照1-2：添加质量分数为4g/L的铁尾矿砂。对照1-3：添加质量分数为10g/L的法桐叶。实施例1，添加质量分数为4g/L的铁尾砂和10g/L的法桐叶。表2：实施例1的沼气产气情况注：同项数据后相同小写字母表示在5%水平上无显著差异。由表2可知，以头孢菌素C菌渣为原料进行厌氧发酵，单独投加铁尾矿砂可以提高沼气产气率达41.6%，甲烷含量由61.2%提高至64.7%，单独添加法桐叶，可以提高沼气产气率18.4%，甲烷平均含量没有显著差异。而投加铁尾矿砂和法桐叶的除处理沼气产气率显著高于其他三个处理，比对照提高了65.5%。说明投加铁尾矿砂和法桐叶混合物显著提高了抗生素菌渣厌氧发酵效率和甲烷含量。实施例2青霉素菌渣铁尾矿砂来源于河北省迁安市，铁尾矿砂主要化学成分见表3，表3铁尾矿砂主要化学成分备注：-表示未检测到。采用5L厌氧罐，以青霉素菌渣为原料，中温批式全混厌氧发酵工艺，设2个处理，对照2，菌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法，其特征在于以抗生素菌渣为原料的厌氧发酵过程中，添加适量铁尾矿砂及园林废弃物，所述铁尾矿砂的添加量为0.2~10 g/L发酵液，所述园林废弃物的添加量为0.5~30 g/L发酵液，所述园林废弃物选自园林落叶或/及枯枝的粉碎物。

【技术特征摘要】
1.一种提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法，其特征在于以抗生素菌渣为原料的厌氧发酵过程中，添加适量铁尾矿砂及园林废弃物，所述铁尾矿砂的添加量为0.2~10g/L发酵液，所述园林废弃物的添加量为0.5~30g/L发酵液，所述园林废弃物选自园林落叶或/及枯枝的粉碎物。2.根据权利要求1所述的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法，其特征在于所述的园林废弃物选自法桐、杨树、榆树、银杏、槐树或柿树的落叶或枯枝的粉碎物。3.根据权利要求1所述的提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法，其特征在于所述的铁尾矿砂中铁氧化物含量不低于10%，pH值为7.8-8.8。4.根据权利要求3所述提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的方法，其特征在于所述的铁尾矿砂中的重金属含量中总镉≤3.0mg/kg，总砷≤15mg/kg，总铬≤150mg/kg，总铅≤50mg/kg，总汞≤2.0mg/kg，总镍≤600mg/kg且总钴≤100mg/kg。5.根据权利要求1~4任意一项所述提高抗生素菌渣厌氧发酵效率及稳定性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程辉彩，何强，吴健，方楠，梁文华，张丽萍，刘媛媛，刘华娇，崔冠慧，习彦花，
申请(专利权)人：河北省科学院生物研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13