一种春雷菌渣无害化处理方法及其应用

技术领域

本发明属于固体废物处置和资源化再利用技术领域，具体涉及一种春雷霉素菌渣无害化处理方法及其应用。

背景技术

春雷霉素生产过程中产生的废弃物为菌渣，其主要成分是小金色链霉菌产生菌的菌丝体、未利用完的培养基、发酵过程中产生的代谢产物、蛋白质以及少量的抗生素等。春雷霉素发酵菌渣中，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，已经被国际社会视为抗生素生产的主要公害之一，同时，菌渣有机质含量较高，可引起二次发酵、颜色变黑、产生恶臭味，严重影响环境，因而长期以来，需要寻找一种经济、高效且处理量大的治理办法。

我国是春雷霉素原料药生产大国，抗生素菌渣产生量大、处理难度高，其菌渣危险固废，对于春雷霉素菌渣合理、安全处置是目前制药企业亟待解决的难题。在春雷霉素菌渣的处置方法中，国内开展了较多的研究探索，取得了不少进展，但在抗生素残留的彻底清除，处置成本和方法适用性上仍有不足。春雷霉素菌渣残的处理方法中，生物降解研究较多，例如直接分离筛选高效降解春雷霉素的微生物，并利用筛选出来的微生物进行降解；也有利用天然微生物菌群，如堆肥过程微生物菌群或厌氧沼气发酵过程微生物菌群的群体作用进行处理的，但都不能将残留抗生素稳定彻底清除。抗生素菌渣残留抗生素含量一般达0.2-0.5％，仅靠生物降解，面对如此高的含量，生物降解启动慢，完全降解很难实现。另外，微生物耐药性与对该药物的分解能力高度相关，分解能力强意味着耐药能力强，当单一微生物尤其是单一原核微生物具有强烈降解作用时，也预示着其高的耐药性和环境释放的风险。

另外，高温高压处理等物理方法能直接破坏春雷霉素结构，也可用于春雷霉素菌渣残留，但投资成本大，运行成本高，不利于大规模的应用。强酸强碱、强氧化剂等化学方法应用春雷霉素菌渣处理，能够取得一定效果，但也存在处理不彻底，酸碱作用后带来菌渣后续处理难度增加、不能优化利用等问题。有鉴于此，有必要提供一种春雷霉素菌渣无害化处理方法来解决上述技术问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，解决现有的高温高压处理、高能电子束等物理方法，强酸强碱、强氧化剂等化学方法以及单一微生物降解方法均不能彻底清除春雷霉素菌渣中的抗生素或不能资源化利用的问题，本发明提供一种春雷菌渣无害化处理方法及其应用，采用调节pH、离心机固液分离、添加过氧化剂、闪蒸喷干、通入蒸汽和空气等物理化学前处理工艺，利用上述工艺之间的协同作用，实现对春雷霉素菌渣中的抗生素的高效降解，最后向预处理菌渣中添加农业副产品(梨木渣、苹果木渣、玉米芯，葡萄糖)并混合均匀，然后接种复配混合菌种进行堆肥固态发酵，从而实现春雷霉素菌渣的无害化处理。通过本发明处理方法得到的春雷霉素菌渣中，抗生素的含量降至50μg/mL以下，春雷霉素的降解率达到95％以上；同时，本发明还解决了有关企业生产过程中菌渣处理费用高的问题，可节省大量处置费用并给农业带来一定的经济收益；另外，本发明中使用的过氧化物最后能转变为有机肥料中的营养元素，实现了原料的充分利用。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案，一种春雷霉素菌渣无害化处理方法，包括如下步骤：

1)物理化学前处理：

a.将春雷霉素菌渣调节pH值至中性，然后进行固液分离；

b.加入少量过氧化物混合得到混合物，然后将所述混合物进行闪蒸喷干，得到粉末；

c.向所述粉末中通入蒸汽和空气进行反应，得到预处理菌渣；

2)生物后处理：向步骤1)得到的预处理菌渣中添加发酵物料，并混合均匀，然后接种复配混合菌种进行堆肥固态发酵，从而实现春雷霉素菌渣无害化的处理。

在本发明的优选的实施方式中，步骤1)中，所述的春雷霉素菌渣的含水率为90-95％，pH为3～4。

在本发明的优选的实施方式中，步骤1)中，用氢氧化钠调节春雷霉素菌渣的pH值，添加量为1-2.5％，调节后pH值为6.5～7.5。

在本发明的优选的实施方式中，步骤1)中，用离心机进行固液分离，所述的离心机的转速为1800～2500r/min，离心后菌渣含水量为50～60％。

在本发明的优选的实施方式中，步骤1)中，所述的过氧化物选自过氧化钙、过氧化钾和过氧化氢中的一种，所述过氧化物的添加量为所述春雷霉素菌渣干重的5～10％。

在本发明的优选的实施方式中，步骤1)中，所述闪蒸喷干的温度为180～210℃，风量为35～50Hz，进料速度2.5～5T/h。

在本发明的优选的实施方式中，步骤1)中，所述蒸汽的通入流量为0.2-0.5m3/h，所述空气的通入风量为0.2-1.0m

在本发明的优选的实施方式中，步骤2)中，所述的发酵物料包含农业副产品；所述的农业副产品包含梨木渣、苹果木渣、玉米粉、玉米芯，葡萄糖中的一种或几种。

更优选的，步骤2)中，以各物料重量相对春雷霉素菌渣重量的比例计，发酵物料的配比如下：磷酸二氢钾1-2％，离心废水30-50％，苹果木屑15～30％，梨木屑15～30％，玉米粉2～5％，玉米芯30-50％，葡萄糖1-2％；其中，各组分配比之和满足100％，所述的离心废水为上述废水全部，pH 6.5～7.5。

在本发明的优选的实施方式中，步骤2)中，以重量份计，所述的复配混合菌种中，各单菌的质量份配比如下：枯草芽孢杆菌5～10份，胶质芽孢杆菌10～15份，米曲霉10～15份，凝结芽孢杆菌10～15份，啤酒酵母5～10份，巨大芽袍杆菌5-10份；所述复配混合菌种的接种量为0.5 -1.0％。

在本发明的优选的实施方式中，步骤2)中，所述堆肥固态发酵的条件如下：堆积24～48h后，当温度达到37℃以上后开始翻堆曝气，翻堆次数为每天3～4次，发酵时间为15～30天。

本发明还保护所述的春雷霉素菌渣无害化处理方法得到的无害化菌渣在制备有机肥料中的应用。

本发明中，首先将春雷霉素菌渣调整好pH，离心固液分离，加入过氧化物，使得过氧化物能充分接触菌渣中的抗生素，由于菌渣含有大量的水，两者混合后，利用过氧化物的强氧化性和氢氧化物的强碱性，可以显著的破坏春雷霉素分子结构，从而降低菌渣中春雷霉素的残留，进一步地，将混合物进行闪蒸干燥，一方面，混合物料在闪蒸干燥机中受撞击、磨擦及剪切力的作用得到分散，使得过氧化物和抗生素进行充分接触，实现高效降解；再进一步地，将闪蒸干燥后的粉末通入蒸汽和空气进行反应，此时未反应的过氧化物在蒸汽和空气的条件下，三者协同作用，进一步地对菌渣中的春雷霉素进行降解，完成预处理的过程；最后，向预处理菌渣中添加浓副产品并混合均匀，然后接种复配混合菌种进行堆肥固态发酵，从而实现春雷霉素菌渣无害化的处理。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明采用调节pH，离心分离、添加过氧化物混合、闪蒸喷干、通入蒸汽和空气等物理化学前处理工艺，利用上述工艺之间的协同作用，从而实现对春雷霉素菌渣中抗生素的高效降解，最后向预处理菌渣中添加农副产品和离心废水并混合均匀，然后接种复配混合菌种进行堆肥固态发酵，从而实现春雷霉素菌渣无害化的处理，通过本发明处理方法得到的春雷霉素含量降至50μg/mL以下，抗生素的降解率达到95％。

本发明中所使用的原料均属于易获得、对环境友好的物料，并且可利用农业上不易处理的农作物木屑等当作堆肥发酵辅料，更具有应用价值；同时，解决了有关春雷霉素生产过程中菌渣处理费用高的问题，可节省大量处置费用并带来较好的经济收益。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例l

一种春雷霉素菌渣无害化处理方法，包括如下步骤：

1)物理化学前处理：称取春雷霉素废渣干重5m

春雷霉菌渣经过物理化学前处理后，春雷霉素菌素含量从1500μg/mL降解至45μg/mL，降解率为97.0％。

2)生物后处理：向步骤l)中得到的预处理菌渣中添加发酵物料并混合均匀，所述发酵物料配比(各物料重量相对所述抗生素菌渣重量的比如下：磷酸二氢钾2％，离心废水30％，苹果木屑18％，梨木屑15％，玉米粉3％，玉米芯30％，葡萄糖2％，所述的离心废水为上述废水全部，pH为7；然后将复配混合菌种(以质量份计，枯草芽孢杆菌5份，胶质芽孢杆菌10份，米曲霉10份，凝结芽孢杆菌10份，啤酒酵母5份，巨大芽袍杆菌5份)，按0.5％的接种量接种进行堆肥固态发酵，所述堆肥固态发酵条件如下：堆积24h后，当温度达到37℃以上后开始翻堆曝气，第3天温度达到45℃，高温持续期10天，55℃以上连续3天，最高温度60.5℃，翻堆次数为每天4次，发酵时间为30天；从而实现春雷霉素菌渣无害化的处理。

春雷菌渣经过生物后处理后，春雷霉素含量降至45μg/mL以下。

实施例2

一种春雷霉素菌渣无害化处理方法，包括如下步骤：

物理化学前处理：称取春雷霉素废渣干重10m

春雷霉菌渣经过物理化学前处理后，春雷霉素菌素含量从1500μg/mL降解至35μg/mL，降解率为97.8％。

生物后处理：向步骤l中得到的预处理菌渣中添加发酵物料并混合均匀，所述发酵物料配比(各物料重量相对所述抗生素菌渣重量的比如下：磷酸二氢钾2％，离心废水30％，苹果木屑18％，梨木屑15％，玉米粉3％，玉米芯30％，葡萄糖2％，所述的离心废水为上述废水全部，pH为7；然后将复配混合菌种(以质量份计，枯草芽孢杆菌8份，胶质芽孢杆菌12份，米曲霉12份，凝结芽孢杆菌10份，啤酒酵母8份，巨大芽袍杆菌8份)，按0.5％的接种量接种进行堆肥固态发酵，所述堆肥固态发酵条件如下：堆积24h后，当温度达到37℃以上后开始翻堆曝气，第3天温度达到50℃,高温持续期10天，60℃以上连续3天，最高温度62.5℃，翻堆次数为每天4次，发酵时间为25天；从而实现春雷霉素菌渣无害化的处理。

春雷菌渣经过生物后处理后，春雷霉素含量降至35μg/mL以下。

实施例3

一种春雷霉素菌渣无害化处理方法，包括如下步骤：

物理化学前处理：称取春雷霉素废渣干重15m

春雷霉菌渣经过物理化学前处理后，春雷霉素菌素含量从1550μg/mL降解至25μg/mL，降解率为98.5％。

生物后处理：向步骤l中得到的预处理菌渣中添加发酵物料并混合均匀，所述发酵物料配比(各物料重量相对所述抗生素菌渣重量的比如下：磷酸二氢钾1％，离心废水30％，苹果木屑20％，梨木屑15％，玉米粉2％，玉米芯30％，葡萄糖2％，所述的离心废水为上述废水全部，pH为7。然后将复配混合菌种(以质量份计，枯草芽孢杆菌10份，胶质芽孢杆菌10份，米曲霉12份，凝结芽孢杆菌15份，啤酒酵母10份，巨大芽袍杆菌10份)，按0.5％的接种量接种进行堆肥固态发酵，所述堆肥固态发酵条件如下：堆积24h后，当温度达到37℃以上后开始翻堆曝气，第3天温度达到55℃,高温持续期10天，60℃以上连续3天，最高温度63.5℃，翻堆次数为每天4次，发酵时间为20天；从而实现春雷霉素菌渣无害化的处理。

春雷菌渣经过生物后处理后，春雷霉素含量降至25μg/mL以下。

以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。