技术领域
[0001] 本
发明属于
生物质
废物处理处置技术领域，具体涉及一种抗生素菌渣解毒的方法。
背景技术
[0002] 抗生素菌渣是抗生素生产过程中的主要副产物，其本质是生产抗生素生产过程中的培养基废物，是《国家危险废物名录》规定的危险废物。由于抗生素
废水、菌渣中残留一定抗生素，进入到
土壤和
水体中会对某些动
植物的生长产生抑制作用、影响生物构成从而破坏环境固有的生态平衡，环境中残留抗生素最终会通过食物链传递到人体，达到一定浓度后产生耐药性等问题，对人体健康造成极大危害。所以抗生素菌渣的解毒，是抗生素菌渣处理处置的最关键因素。
[0003] 因此，如何有效杀灭抗生素菌渣中的残余抗生素，实现抗生素菌渣化学效价为零便成为了目前亟待解决的技术问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的是如何杀灭抗生素菌渣中的残余抗生素，即实现抗生素菌渣化学效价为零。
[0005] 本发明所采用的技术方案如下：
[0006] 一种抗生素菌渣解毒的方法，所述方法包括：浆化反应、热
水解反应、闪蒸、检测四个处理步骤：
[0007] 步骤S1、将抗生素菌渣
泵送到浆化罐，在浆化罐中将物料调节浓度到5-10％含固率(热水箱向浆化罐注水)，并搅拌均匀；
[0008] 步骤S2、将浆化罐内的抗生素菌渣泵送到水热罐中，通入
饱和蒸汽(200～230℃，1.6MPa～2.3MPa)，加热至160℃～200℃，优选为180℃，
停留时间为30-120min。抗生素菌渣中的残余抗生素在高温高压的水热罐中被破坏；
[0009] 步骤S3、160℃～200℃的高温菌渣水
热处理后输入闪蒸罐，泄压过程中抗生素菌渣中的细胞结构被进一步破坏。
[0010] 步骤S4、闪蒸后的菌渣
温度将至90-100℃，排入菌渣储存箱，对菌渣进行有毒性化学检测。
[0011] 与
现有技术相比，本发明所提供的一种抗生素菌渣解毒的方法，能将抗生素菌渣中的化学效价降为零，即实现了抗生素菌渣的解毒，抗生素菌渣的解毒为抗生素菌渣的减量化和资源化提供了
基础。
附图说明
[0012] 图1为本发明
实施例所述的抗生素菌渣解毒的方法的工作原理图。
具体实施方式
[0013] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
[0014] 参照图1所示，本发明实施例所公开的一种抗生素菌渣解毒的方法，包括如下步骤：
[0015] 步骤S1、浆化处理：将拟处理的抗生素菌渣和水混合，搅拌均匀，使得混合物料的浓度为5～10％，形成
流体形态；
[0016] 其中，在步骤S1中，浆化处理在浆化罐中进行，抗生素菌渣通过从原料仓进入，通过输送带将菌渣从浆化罐顶部或者侧面上部输送进入浆化罐，所述浆化罐还具有连接热水箱的进水口，所述进水口也位于浆化罐顶部或者侧面上部，当菌渣进入时，同时打开热水箱的
阀门，向浆化罐内输送热水，与菌渣进行混合，并通过搅拌器进行搅拌均匀，使得含固率在5～10％之间，也即含水率在90～95％之间，使得物料形成浆化的流体形态，便于输送。所述浆化罐内还设置有压
力传感器、温度传感器及
液位传感器，分别用于对浆化物料进行压力检测、温度检测及液位检测。
[0017] 步骤S2、水热处理：将浆化处理完毕的物料，通入温度在200℃～230℃、压力在1.6MPa～2.8MPa之间的
饱和蒸汽，致使物料温度上升至160～180℃，并停留时间30～
120min；经过水热处理，抗生素菌渣中的残余抗生素在高温高压的水热罐中被破坏。
[0018] 其中，在步骤S2中，水热处理在水热罐中进行，浆化罐底部为排料口，水热罐顶部或者侧面上部为进料口，浆化后的物料从水热罐上部进入到水热罐内部。在水热罐内，将通入高温度、高压力的饱和蒸汽，对物料进行加热，蒸汽是从水热罐的底部打入，从而与罐内菌渣充分混合。对于饱和蒸汽，温度和压力是一一对应的，比如当通入的蒸汽温度为200℃时，压力值在1.6MPa较好，过低的温度和压力无法将
蒸汽压入罐内，同时水热温度不足会导致菌渣在水热罐中热水解反应不足，而过高的蒸汽温度和压力虽然对热水解反应更有利，但对设备本身提出更高要求，设备成本会大幅提高。本发明实施例中，通入的饱和蒸汽温度在200℃～230℃、压力在1.6MPa～2.8MPa之间，饱和蒸汽的温度不宜超过230℃、压力不宜超过2.8MPa，如此在保证设备成本的前提下能够起到良好的水热作用，通入的饱和蒸汽与菌渣混合，致使物料被加热到160～230℃时，在以饱和蒸汽为
传热介质的
水热系统中，反应温度越高，热水解反应效果越好，但过高反应温度一般需要更高温度和压力的饱和蒸汽，这对水热罐本身的设计、建造和运行都提出了更高的要求，尤其是阀门，成本会大幅提高，故更优选地，本发明在物料在被加热到180℃时即可维持。反应停留一段时间，30～120min较佳，根据菌渣所属的不同生物特性，反应停留时间可略有差异，比如针对多肽类抗生素菌渣、
氨基糖苷类抗生素菌渣、大环内酯类抗生素菌渣、β-内酰胺类抗生素菌渣，水热停留的时间优选为55～65min，60min为最佳。针对氨基糖苷类抗生素菌渣，水热停留的时间为25～35min，30min为最佳。针对四环类抗生素菌渣，水热停留的时间为80～100min，90min为最佳，如此可保证在减少能耗前提下实现良好的
热解效果。所述水热罐中设置有
压力传感器和温度传感器，以实时检测水热反应的压力及温度，以便进行压力和温度调节。由于绝大多数抗生素不耐高温，一般在100℃左右就会发生开环，而热
稳定性较好的四环类和氨基糖
醛类抗生素也会在160℃以下发生开环。绝大多数抗生素不耐高温，一般在100℃左右就会发生开环，
热稳定性较好的四环类和氨基糖醛类抗生素也会在160℃以下发生开环。水热技术以饱和蒸汽为反应介质，将生物质废物中的细胞结构破坏，实现有效的杀菌，相比电加热方式，使得加热更均匀，加热效果好。本发明中，水热反应温度优选设定在180℃，能够基本使得全部的抗生素发生开环，而经过设定的反应停留时间，能够彻底开环。
[0019] 步骤S3、闪蒸处理：将水热处理完毕的物料进行泄压，致使物料温度降低到90～100℃；180℃的高温菌渣水热处理后输入闪蒸罐，泄压过程中抗生素菌渣中的细胞结构被进一步破坏。
[0020] 其中，在步骤S3中，所述闪蒸处理在闪蒸罐中进行，所述闪蒸罐进料口位于罐顶部或者侧面上部。高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐，这时，流体温度高于该压力下的沸点，流体在闪蒸罐中迅速
沸腾汽化，并进行两相分离。所述闪蒸罐顶部连接有
泄压阀，打开阀门，进行压力泄放。所述闪蒸罐内还设置有压力传感器和温度传感器，闪蒸后的温度设定为100～110℃。
[0021] 闪蒸是一种快速降温的方式，同时也能够进一步实现细胞破壁和回收部分蒸汽，单级闪蒸后温度一般仅能降至90℃左右，多级闪蒸能实现快速降温同时回收更多蒸汽，故本发明一个更优选的方式为，所述闪蒸处理采用多级闪蒸罐进行。
[0022] 步骤S4：将闪蒸处理后的物料进行有毒性检验。
[0023] 在步骤S4中，闪蒸后的菌渣温度将至90-100℃，排入菌渣储存箱收集，进行菌渣的有毒性。
[0024] 本实施例中，有毒性检测包括多种评价方式。
[0025] 方式一、化学效价检验，化学效价的测定可通过抗生素效价测定仪进行提取测定。通过高效液相色谱测定抗生素的化学效价，是目前检测抗生素残余的最高效、灵敏的方法。
[0026] 方式二、生物毒性评价手段，生物毒性评价手段可以反映抗生素菌渣对受试生物的综合影响，且检测方法灵敏高效，是抗生素菌渣作为危险废物的重要检测指标之一。在考察抗生素菌渣的生物毒性时，最常见的是开展急性毒性和慢性毒性评价，通常采用EC50值来衡量毒性大小。急性毒性测试中应用较广泛的受试生物包括发光细菌、鱼、溞等，慢性毒性测试中应用较多的受试生物包括藻、鱼、小鼠、兔子等。
[0027] 方式三、抗生素菌渣含有耐药菌和耐药基因，同时其中的残余抗生素及其中间物质能诱导受纳体周围的
微生物产生耐药基因，所以需要通过实时
荧光定量PCR和高通量测序等手段对抗生素菌渣及其处理过程和受纳体中微生物的耐药基因进行系统检测。
[0028] 而为了对物料的有毒性进行完整和精确的评判，优选采用上述三个方式同时进行评判。
[0029] 实施例一
[0030] 杆菌肽属于多肽类抗生素，其菌渣含水率为90.5％，菌渣化学效价为92u/mL。将杆菌肽菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热60min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为0。
[0031] 实施例二
[0032]
链霉素属于氨基糖苷类抗生素，其菌渣含水率为94.7％，菌渣化学效价为1080u/mL。将链霉素菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热60min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为0。
[0033] 实施例三
[0034] 庆大霉素属于氨基糖苷类抗生素，其菌渣含水率为96.9％，菌渣化学效价为31u/mL。将庆大霉素菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热30min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为0。
[0035] 实施例四
[0036] 林可霉素属于大环内酯类抗生素，其菌渣含水率为83.4％，菌渣化学效价为256u/mL。将林可霉素菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，在浆化罐中将菌渣稀释至10％含固率，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热60min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为0。
[0037] 实施例五
[0038] 青霉素属于β-内酰胺类抗生素，其菌渣含水率为79.6％，菌渣化学效价为128u/mL。将青霉素菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，在浆化罐中将菌渣稀释至10％含固率，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热60min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为0。
[0039] 实施例六
[0040] 头孢菌素C属于β-内酰胺类抗生素，其菌渣含水率为92.6％，菌渣化学效价为133u/mL。将头孢菌素C菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热60min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为0。
[0041] 实施例七
[0042] 青霉素V
钾属于β-内酰胺类抗生素，其菌渣含水率为81.9％，菌渣化学效价为142u/mL。将青霉素V钾菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，在浆化罐中将菌渣稀释至10％含固率，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热60min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为
0。
[0043] 实施例八
[0044] 土霉素属于四环类抗生素，其菌渣含水率为90.8％，菌渣化学效价为1590u/mL。将土霉素菌渣搅拌均匀后泵送至浆化罐，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热90min，经过闪蒸后收集检测，测得化学效价为0。
[0045] 实施例九
[0046] 污水
污泥产生于抗生素生产企业的污
水处理厂，抗生素生产企业主要生产杆菌肽、链霉素和头孢菌素C，污泥含水率为89.1％，三种抗生素的化学效价分别为6、8和6。将污泥搅拌均匀后泵送至浆化罐，在浆化罐中将菌渣稀释至10％含固率，然后进入水热罐中，在180℃条件下水热60min，经过闪蒸后收集检测，测得三种抗生素的化学效价均为0。
[0047] 上述说明示出并描述了本发明的若干推荐实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、
修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述指导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附
权利要求的保护范围内。
