头孢菌素菌渣的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种头孢菌素菌渣的处理方法，包括如下工艺步骤：A、热碱解及分离处理，将头孢菌素菌渣、水和碱均匀混合，进行恒温碱解反应，反应完毕后在一定温度下进行固液分离处理，得沉渣备用；B、厌氧消化处理，在厌氧发酵罐中接种厌氧活性污泥，然后将步骤A中所得的沉渣与废水生物处理所产生的剩余污泥混合并注入发酵罐中，恒温搅拌，发酵过程中进行排沼渣和进料操作。本发明专利技术可完全消除头孢菌素菌渣中的药物残留，解决了单一头孢菌素菌渣厌氧发酵难以高效持续的问题，实现对它的减量化、无害化处理，本发明专利技术处理过程中产生的沼渣可用做制备有机肥的原料，产生的沼气可作为清洁燃料利用，实现了头孢菌素菌渣安全、有效地处置和资源化利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抗生素菌渣的处理技术，尤其涉及一种。
技术介绍
头孢菌素是一类广谱半合成抗生素，第一个头孢菌素在20世纪60年代问世，目前上市品种已达60余种，其产量占世界上抗生素产量的60%以上。头孢菌素的基本结构均为7-氨基头孢烷酸(7-ACA)，具有￠-内酰胺特征，其前体为头孢菌素C。￠-内酰胺类抗生素是临床使用最多、应用最广、品种最全、疗效最好和评价最高的一类抗生素，在抗感染药品中占据重要地位。在生产头孢菌素过程中，发酵产生头孢菌素C时，会产生大量的固体废弃物即为菌渣，它含水率高、成分复杂，不仅含有大量的菌体蛋白(占干重的40%以上)、丰富的维生素、生长因子及培养基残留物等营养物质，而且含有微生物的各种代谢产物，包括微量的头孢菌素C。头孢菌素菌渣中的菌丝体不易被破坏，头孢菌素C也较为稳定，抗菌谱也较宽，如果不妥善处理流失进入环境，有可能抑制环境中的某些微生物种属和群类的正常生长、繁衍，破坏环境固有的生态平衡，对生态环境产生潜在的危害，严重时可能会进入食物链，进而危害人类健康。长期以来，人们一直在积极寻求一种经济、高效且彻底的头孢菌素菌渣处理方法。目前，国内外关于头孢菌素菌渣处置方法报道不多，主要有以下几种:1)农业及畜牧业利用:由于头孢菌素菌渣中含有大量的多糖、蛋白质和多种氨基酸及微量元素，因此自上世纪五六十年代起，被广泛用作饲料、添加剂或肥料。但2008年8月I日，我国明确将抗生素菌渣列为“危险废物”，禁止抗生素菌渣直接用作饲料、肥料；2)焚烧:头孢菌素菌渣焚烧处置可迅速地使菌渣化为灰烬而达到减量化、无害化的目的，是目前最符合法规要求的处理方法，但由于头孢菌素菌渣具有产量大、含水率高、热值低等特点，菌渣干燥需要消耗大量的能量；而且头孢菌素菌渣还含有较多的硫和氮等元素，增加了脱除焚烧尾气中二氧化硫和氮氧化合物的负担；因此，焚烧成本很高，且现有危废焚烧设施能力远远不能满足需求，头孢菌素菌渣焚烧处置难以实施；3)填埋:填埋是一项比较成熟的技术，该处置方法简单、易行，但由于头孢菌素菌渣含水率高，填埋需要提前预脱水，并且菌渣的填埋存在选址困难、运输距离大以及渗出液可能污染地下水等问题。此外，由于头孢菌素菌渣中的菌丝体不易被破坏，头孢菌素也较为稳定，且其抗菌谱较青霉素要宽，使得头孢菌素的消减显得更加重要和困难。目前已开发的青霉素等抗生素菌渣无害化处理技术并不完全适用于头孢菌素菌渣的无害化处理。CN201110409090公开了一种碱解工艺处理头孢菌素C发酵生产残渣的方法。具体步骤包括:①头孢菌素C生产残渣的前处理:将头孢菌素C生产残渣与碱溶液加入到混合罐中，使其混合液pH在9-11之间，盖上密封盖，电动搅拌20-30min，将搅拌均匀的混合液抽入到水解反应釜中；②水解:水解过程用到水解反应釜，用导热油对反应釜加热并保温，在工作压力为0.4-0.7Mpa，水解温度为150°C _220°C的条件下，水解时间为l_3h，水解过程中保温同时开动搅拌；③过滤:水解完毕后，用固液分离设备将水解后的混合液进行固液分离，收集滤液和滤渣。该专利技术可以基本消除头孢菌素菌渣中的药物残留，实现了头孢菌素菌渣的无害化处理，但未实现对其的减量化和资源化；而且该方法需要提供较高压力和温度，操作过程存在一定的安全风险，能耗大、成本高，在一定程度上限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种能够经济、高效、彻底地对头孢菌素菌渣进行处理的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是:一种，包括如下工艺步骤:A、热碱解及分离处理:将头孢菌素菌渣、水和碱均匀混合，进行恒温碱解反应，反应完毕后在一定温度下进行静置、固液分离处理，形成上清液和沉渣，将上清液引入常规废水处理系统进行处理，沉渣备用；B、厌氧消化处理:首先在厌氧发酵罐中接种厌氧活性污泥，然后将步骤A所得的沉渣与废水生物处理所产生的剩余污泥混合，得沉渣污泥混合物，并将所述沉渣污泥混合物注入厌氧发酵罐中，最后在搅拌下进行恒温发酵，发酵过程中进行排沼渣和进料操作。本专利技术的进一步改进在于:所述步骤A的具体反应条件是将按重量份数计的头孢菌素菌渣100份 200份、水300份 800份、氢氧化钠I份 4份加入到反应釜中；碱解反应的温度为40°C 55°C，碱解反应的时间为3.0h 5.0h ;反应完毕后将反应产物在35°C 40°C下静置，进行固液分离处理，静置时间为IOh 14h ;所得沉渣的固含量为5% 8% o本专利技术的进一步改进在于:所述步骤B中，厌氧发酵罐中厌氧活性污泥的注入量为罐体积的50% 80% ;所述沉渣污泥混合物中步骤A所得的沉渣与废水处理所产生的剩余污泥的体积比为1:1 4:1 ;厌氧发酵罐中沉渣污泥混合物的加入量为厌氧发酵罐体积的2% 6% ;所述搅拌的强度为80rpm 150rpm,厌氧发酵温度为50°C 60°C;所述排沼洛和进料操作均为间歇式。本专利技术的进一步改进在于:所述间歇式排沼渣和进料操作的时间间隔为6h 24h，每24h的排沼渣总量和进料总量均为厌氧发酵罐体积的2% 6%。本专利技术的进一步改进在于:将所述步骤B中产生的沼气用以生产蒸汽，用此蒸汽作为热碱解和厌氧消化的加热热源。本专利技术的进一步改进在于:对步骤B产生的沼渣进行收集并作为制备有机肥的原料。由于采用了上述技术方案，本专利技术所取得的技术进步在于:本专利技术能够实现对头孢菌素菌渣的高效、经济和彻底处理，彻底解决了头孢菌丝体难以 破碎、头孢菌素C难降解以及单一头孢菌素菌渣厌氧消化难以高效持续进行等问题。本专利技术通过热碱解及分离处理结合厌氧消化处理两个工艺步骤实现了对头孢菌素菌渣的减量化、无害化处理，操作简便、处理效果良好，具有显著的环境和社会效益以及一定的经济效益，彻底消除了头孢菌素菌渣中的药物残留及其对环境的污染风险。厌氧消化产生的沼气可以作为能源利用，沼渣可作为原料制备有机肥，实现了头孢菌素菌渣的资源化利用，为抗生素菌渣的安全处置及合理利用提供了有效途径。本专利技术中的热碱解及分离处理工艺，首先通过对加碱量、反应温度、反应时间等参数的控制，对头孢菌素菌渣中残留的抗生素和凯氮进行初步消减，使得进入厌氧消化的头孢菌素菌渣中头孢菌素C残留和凯氮大幅减少，基本消除了头孢菌素残留对厌氧消化处理的影响，有效减轻了氨氮对厌氧消化处理的影响，为厌氧消化高效、稳定进行创造有利条件。在热碱解处理后通过分离处理，即将热碱解产物在35°C 40°C下静置IOh 14h，分离为上清液和沉渣，沉渣的固含量为5% 8%，大幅度削减了进入厌氧消化处理的头孢菌素菌渣的固体量。而且由于经过热碱解处理后，分离处理所得的上清液中的药物残留已经很少，经常规的废水处理系统即可实现对其的无害化处理。因此，只需要分离处理所得沉渣进行厌氧消化即可，大幅度削减了进入厌氧消化处理的头孢菌素菌渣的固体量，经检测削减量大于47%，从而降低了头孢菌素菌渣的处理成本。本专利技术中的厌氧消化工艺，首先将头孢菌素菌渣和废水生物处理所产生的剩余污泥进行混合，进一步改善了厌氧发酵基质的营养条件，降低了氨氮对厌氧发酵的抑制作用，且有助于厌氧发酵系统生物量的保持，为头孢菌素菌渣的高效、持续厌氧消化创造了有利条件。然后通过对沉渣污泥混合物的固含量和投配比、搅拌强度、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头孢菌素菌渣的处理方法，其特征在于包括如下工艺步骤：A、热碱解及分离处理：将头孢菌素菌渣、水和碱均匀混合，进行恒温碱解反应，反应完毕后在一定温度下进行静置、固液分离处理，形成上清液和沉渣，将上清液引入常规废水处理系统进行处理，沉渣备用；B、厌氧消化处理：首先在厌氧发酵罐中接种厌氧活性污泥，然后将步骤A所得的沉渣与废水生物处理所产生的剩余污泥混合，得沉渣污泥混合物，并将所述沉渣污泥混合物注入厌氧发酵罐中，最后在搅拌下进行恒温发酵，发酵过程中进行排沼渣和进料操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇军，陈平，韦惠民，周崇晖，吕永涛，杨永会，刘波文，杨彩娟，李超，
申请(专利权)人：华北制药集团环境保护研究所，
类型：发明
国别省市：