本发明专利技术公开了一种富钙/铁抗生素菌渣无害化及资源化利用方法。该方法首先是将富钙/铁抗生素菌渣热解碳化得到磁性生物炭；其次将磁性生物炭用于回收废水中的磷；最后将富集了磷的磁性生物炭当作磷缓释肥施入土壤。本发明专利技术所提供的方法能够减少二氧化碳排放、真正实现抗生素菌渣无害化、资源化利用，以及废水中磷的高效回收，具有显著环境及社会效益。具有显著环境及社会效益。具有显著环境及社会效益。
【技术实现步骤摘要】
一种富钙/铁抗生素菌渣无害化及资源化利用方法
[0001]本专利技术涉及固废资源化利用领域，具体涉及一种富钙/铁抗生素菌渣无害化及资源化利用方法。
技术介绍
[0002]抗生素菌渣是抗生素发酵过程中产生的残留固体废物。每生产1t抗生素就会产生10t抗生素菌渣。抗生素菌渣富含大量蛋白质，早期被用作饲料或饲料添加剂。但菌渣中同时含有残留抗生素、抗性基因及重金属等有毒有害物质，其对生态环境和人类健康的潜在威胁不容忽视。作为危险废物，抗生素菌渣的处理处置成本高达2000~4000元/t。如何实现抗生素菌渣的无害化、资源化利用是抗生素生产企业面临的棘手问题。
[0003]为了提高湿菌渣的脱水效率、减少菌渣的总量，抗生素生产企业会向含水率为90~95%的湿菌渣投加石灰石、硫酸钙和聚合硫酸铁等药剂，然后经高压板框压滤机等脱水设备处理，形成含水率约为50%的富钙/铁抗生素菌渣，再由危废处置公司处理。当前，危废处置公司主要以焚烧方式处理抗生素菌渣，存在处理成本高昂、生物质及钙铁金属资源浪费等缺点，同时菌渣焚烧还会排放出大量温室气体，违背国家“双碳”目标。此外，菌渣处置方式还包括堆肥、厌氧消化等，虽然可实现菌渣资源化利用，但菌渣中残留抗生素处理不彻底，存在环境风险。
[0004]高温限氧热解是一种操作简单、颇具前景的菌渣处理技术。中国专利申请号201910587294.5公开了一种抗生素菌渣和养殖场动物粪便资源化处理系统，该系统将菌渣和动物粪便共热解生产生物炭，但未提供生物炭的具体用途。中国专利申请号20211020635.8公开了一种链霉素菌渣资源化利用方法，将菌渣热解成生物炭。该生物炭需改性后才可应用，并且具体用途未知。热解碳化技术可将菌渣转变成生物炭，但得到的生物炭性质不一、功能差异大，造成具体用途不用，限制了菌渣的资源化程度。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种富钙/铁抗生素菌渣无害化及资源化方法。该方法首先是将富钙/铁抗生素菌渣热解碳化得到磁性生物炭；其次将磁性生物炭用于回收废水中的磷；最后将富集了磷的磁性生物炭当作磷缓释肥施入土壤。本专利技术所提供的方法能够减少二氧化碳排放、真正实现抗生素菌渣无害化、资源化利用，以及废水中磷的高效回收，具有显著环境及社会效益。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：一种富钙/铁抗生素菌渣无害化及资源化利用方法，包括以下步骤：（1）热解碳化：将富钙/铁抗生素菌渣在60~105℃预热干燥3~12h，然后在300~700℃下热解碳化1~3h，最后研磨成粉，得到磁性生物炭；（2）吸附废水中磷：将步骤（1）得到的磁性生物炭，按1 g/L的比例投入含磷废水中，搅拌24 h后用磁场将磁性生物炭从废水中分离，得到富磷磁性生物炭；
（3）施入土壤：将富磷磁性生物炭按2wt%~10wt%的比例施入土壤，然后在土壤上种植作物。
[0007]进一步的，步骤（1）中，所述富钙/铁抗生素菌渣为万古霉素发酵残渣，钙和铁含量均为7wt%~20 wt%，含水率20wt%~50wt%。
[0008]进一步的，步骤（1）中，碳化温度优选为600℃。
[0009]进一步的，步骤（1）中，所述热解碳化是在隔绝空气或氧气的条件下进行，或者在氮气或二氧化碳氛围中进行。
[0010]进一步的，步骤（2）中，所述含磷废水包括养殖尾水、尿液、污泥厌氧发酵液、城市污水处理厂出水中的至少一种。
[0011]进一步的，步骤（2）中，所述磁场由电磁铁或永磁铁提供。
[0012]进一步的，步骤（3）中，所述作物为藜麦、小麦中的一种。
[0013]本专利技术的有益效果在于：（1）能够消除抗生素菌渣中残留的抗生素及抗性基因，实现菌渣无害化；（2）能够充分利用菌渣富含的钙和铁，钙和铁为菌渣碳化后的磁性生物炭提供吸附磷的活性位点，因此该磁性生物炭无需改性即可高效吸附废水中的磷，从而实现菌渣中生物质资源及钙/铁金属资源的双重资源化利用；（3）将菌渣热解碳化成磁性生物炭用以吸附废水中的磷，吸附后磁性生物炭可以通过磁场从水中分离，实现废水中磷的高效回收，有助于缓解磷资源短缺的现状。
[0014]（4）将富集了废水中磷的磁性生物炭施入土壤，既能利用生物炭改良土壤，又能为植物生长提供缓释磷肥，同时将菌渣中的碳固定在土壤中，实现了固碳减排。
[0015]（5）综合考虑磁性生物炭中比表面积、铁含量、钙含量对磷吸附量的影响，得到了最优的菌渣碳化温度。
[0016]总之，和现有技术相比，本专利技术为抗生素菌渣无害化、资源化利用提供完整且系统的方案，方法简单、可操作性强，具有多重且显著的环境社会效益。
附图说明
[0017]图1为不同碳化温度下制备的磁性生物炭的XRD谱图（图中，VFR表示万古霉素菌渣，VBC300~VBC700分别表示万古霉素菌渣在300~700℃下热解碳化得到的磁性生物炭）。
[0018]图2为不同碳化温度下制备的磁性生物炭对废水中磷的吸附容量与磁性生物炭中钙含量、铁含量及比表面积之间的相关性（图中AC表示吸附量，Area表示比表面积、Fe表示铁含量、Ca表示钙含量）。
[0019]图3为万古霉素菌渣在600℃下热解碳化得到的生物炭吸附磷之后的XRD谱图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例，对本专利技术作进一步阐述。本专利技术的实施例是为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术，并不对本专利技术作任何的限制。若未特别说明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
[0021]实施例1
‑
5所使用的富钙/铁抗生素菌渣中，钙含量为11.97 wt%，铁含量为8.80 wt%，含水率为30wt%。
[0022]实施例1将富钙/铁抗生素菌渣在60℃预热干燥6h，然后在氮气气氛300℃下热解碳化2h，最后研磨成粉，得到磁性生物炭。
[0023]实施例2将富钙/铁抗生素菌渣在90℃预热干燥6h，然后在氮气气氛400℃下热解碳化2h，最后研磨成粉，得到磁性生物炭。
[0024]实施例3将富钙/铁抗生素菌渣在90℃预热干燥6h，然后在氮气气氛500℃下热解碳化2h，最后研磨成粉，得到磁性生物炭。
[0025]实施例4将富钙/铁抗生素菌渣在105℃预热干燥6h，然后在氮气气氛600℃下热解碳化2h，最后研磨成粉，得到磁性生物炭。
[0026]实施例5将富钙/铁抗生素菌渣在105℃预热干燥6h，然后在氮气气氛700℃下热解碳化2h，最后研磨成粉，得到磁性生物炭。
[0027]对富钙/铁抗生素菌渣及实施例1~5得到的磁性生物炭中万古霉素含量进行测定结果如表1所示。由表1可知，菌渣中万古霉素含量高达560.7
±
157.7 mg/kg，显然具有严重环境危害性。经过热解碳化后，生物炭中的万古霉素均未检出，表明热解碳化可消除菌渣中的残留抗生素，从而使菌渣无害化。
[0028]表1 菌渣及本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种富钙/铁抗生素菌渣无害化及资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）热解碳化：将富钙/铁抗生素菌渣在60~105℃预热干燥3~12h，然后在300~700℃下热解碳化1~3h，最后研磨成粉，得到磁性生物炭；（2）吸附废水中磷：将步骤（1）得到的磁性生物炭，按1 g/L的比例投入含磷废水中，搅拌24 h后用磁场将磁性生物炭从废水中分离，得到富磷磁性生物炭；（3）施入土壤：将富磷磁性生物炭按2wt%~10wt%的比例施入土壤，用于种植作物。2.根据权利要求1所述的一种富钙/铁抗生素菌渣无害化及资源化利用方法，其特征在于，步骤（1）中，所述富钙/铁抗生素菌渣为万古霉素发酵残渣，钙和铁含量均为7wt%~20 wt%，含水率20wt%~50wt%。3.根据权利要求1所述的一种富钙/...
【专利技术属性】
技术研发人员：张铭栋，陈钦鹏，何敏贞，穆景利，郭秀妹，
申请(专利权)人：福州海洋研究院，
类型：发明
国别省市：
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