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头孢菌素菌渣厌氧消化处理技术研究

头孢菌素菌渣厌氧消化处理技术研究

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作者：尹青河北科技大学

学位级别：硕士

目前我国已成为世界最大的抗生素原料药生产与出口大国，但同时也产生大量的抗生素菌渣。自从2008年抗生素菌渣被国家列为危险废物后，现阶段并没有找到一种低能耗、低污染、高效率的处理处置抗生素菌渣的方法，抗生素菌渣的处理处置问... 详细信息

目前我国已成为世界最大的抗生素原料药生产与出口大国，但同时也产生大量的抗生素菌渣。自从2008年抗生素菌渣被国家列为危险废物后，现阶段并没有找到一种低能耗、低污染、高效率的处理处置抗生素菌渣的方法，抗生素菌渣的处理处置问题已成为我国制药行业发展的瓶颈。本文以头孢菌素菌渣为研究对象，采用碱热联合预处理方法提高头孢菌素菌渣中溶解性有机物的含量，并通过生物化学产甲烷潜能实验（BMP）评价预处理前后头孢菌素菌渣的可生化性，确定最佳预处理条件;并在此基础上将预处理前后头孢菌素菌渣进行厌氧消化试验，确定厌氧消化处理头孢菌素菌渣的工艺控制参数;同时开展餐厨垃圾强化菌渣厌氧消化试验研究，为头孢菌素菌渣的有效处理处置提供技术参考。主要试验结论如下：在对头孢菌素菌渣基本理化特性分析的基础上，开展菌渣的碱热联合预处理试验研究，考察其对菌渣的破胞效果，结合BMP试验对预处理前后的菌渣的可生化性进行评价。通过正交试验分析确定最优水平为预处理温度75°C、加碱量6%、预处理时间30min，此条件下的产气量和产气率为495mL和0.27L/gVSadded，是未经过预处理头孢菌素菌渣的3.54倍。预处理前后的头孢菌素菌渣中温厌氧消化处理试验结果表明，对比五个不同有机负荷的运行情况确定预处理后头孢菌素菌渣厌氧消化的最高有机负荷为4gVS/(L d)，在此条件下菌渣VS去除率为51.8%，日平均沼气产量和日平均沼气产率分别为5.03L/d和0.252L/(gVSadded d)，运行良好。但是，由于菌渣碳氮比较低，该厌氧消化反应器内的氨氮呈升高的趋势，当氨氮浓度超过3000mg/L时，出现抑制产甲烷的现象。为解决头孢菌素菌渣碳氮较低而导致系统中氨氮累积抑制厌氧消化的问题，采用碳氮比较高的餐厨垃圾与其进行混合厌氧消化。通过比较5个不同碳氮比下头孢菌素菌渣和餐厨垃圾混合厌氧消化试验结果，加入餐厨垃圾平衡碳氮比能有效提高沼气产率、VS去除率，解决高浓度氨氮的抑制作用的问题。试验表明碳氮比为20/1和25/1时反应器运行效果较好其有机负荷为4gVS/(L d)，最终沼气产量和产率分别为6.38L、0.32L/gVSadded d和6.68L、0.334L/gVSadded d。但本试验考虑以处理头孢菌素菌渣为主，所以选取最优碳氮比为20/1。

关键词：头孢菌素菌渣厌氧消化碱热预处理生物化学产甲烷潜能混合厌氧消化

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基于厌氧消化的青霉素菌渣无害化处理技术研究

基于厌氧消化的青霉素菌渣无害化处理技术研究

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作者：高妍河北科技大学

学位级别：硕士

抗生素菌渣因抗生素残留存在潜在的环境风险问题,于2008年被列入《国家危险废物名录》,须按照危险废物进行管理和处置,抗生素菌渣的安全合理处置已成为目前制约制药行业发展的瓶颈问题。本课题以青霉素菌渣为研究对象,建立了利用液相色... 详细信息

抗生素菌渣因抗生素残留存在潜在的环境风险问题,于2008年被列入《国家危险废物名录》,须按照危险废物进行管理和处置,抗生素菌渣的安全合理处置已成为目前制约制药行业发展的瓶颈问题。本课题以青霉素菌渣为研究对象,建立了利用液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定制药菌渣中青霉素G残留量的方法;结合青霉素菌渣特性分析开展碱热联合预处理和超声/碱预处理试验研究,提高胞内物质溶出率,确定预处理最佳处理工艺;将预处理后菌渣进行厌氧消化试验,观察厌氧可生化性的提高,确定厌氧消化处理青霉素菌渣的工艺控制参数;开展青霉素菌渣与餐厨垃圾的混合厌氧消化试验研究,缓解氨氮浓度抑制厌氧消化的现象,从而确定最优C/N投配比。主要结论如下:1)建立了利用液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定制药菌渣中青霉素G残留量的方法。样品经20%乙酸锌+10%亚铁氰化钾溶液作为沉淀剂沉淀蛋白质后,以0.1%甲酸水溶液+乙腈为流动相进行梯度洗脱,经Plus C18柱分离后,在串联质谱ESI(+)模式下进行MRM检测。该方法青霉素G的检出限(S/N=3)为1.5ng/mL,线性范围为1.5ng/mL00ng/mL,线性相关系数为0.9995,菌渣中青霉素检出限为50μg/kg。该方法结果定性定量准确,回收率高,重现性好。经检测菌渣中残留青霉素为2000-6000mg/kg菌渣。2)开展碱热联合预处理和超声/碱预处理试验研究,结合菌渣生物化学产甲烷潜能(BMP)试验,确定菌渣碱热联合预处理为最佳处理工艺,最佳工艺参数为反应温度70°C,反应时间2.0h,碱浓度2%,含水率90%,此条件下,SCOD浓度从3414.12mg/L升高到9863.25mg/L,COD溶出率达到72%;甲烷产率从0.19mLCH4/gVS升高到0.24LCH4/gVS,提高了26.3%;同时,菌渣中残留的青霉素去除率可达到99.99%以上,青霉素残留浓度小于400mg/kg菌渣。3)开展厌氧消化试验研究,结果表明,未处理菌渣厌氧运行负荷为3.98gVS/(L?d),沼气产量为4.21L/d,沼气产率为0.35L/(gVSadded?d),COD去除率为80.93%;预处理菌渣厌氧消化最高运行负荷为5.05gVS/(L?d),沼气产量为5.05L/d,沼气产率为0.42L/(gVSadded?d),COD去除率为91.92%,与未处理菌渣厌氧消化相比,分别提高了27%、20%、20%、13.5%,但是厌氧系统氨氮浓度达到3500mg/L,影响系统运行负荷的进一步提升。4)开展菌渣和餐厨垃圾的混合厌氧消化试验,结果表明,菌渣单独厌氧消化的反应器内平均氨氮浓度为3186mg/L;青霉素菌渣和餐厨垃圾投加量即C/N投配比为25:1的反应器内沼气产量为5.81L,日沼气产率为0.38L/(gVSadded?d),与菌渣单独厌氧消化相比,分别提高了35.71%和11.76%,平均氨氮浓度为2617.82mg/L,与菌渣单独厌氧消化相比下降了17.85%,从而确定了菌渣和餐厨垃圾分别为26.83g和128.53mL(C/N=25:1)为最佳投配比例。

关键词：青菌素菌渣青霉素残留预处理生物化学产甲烷潜能厌氧消化

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链霉素菌渣厌氧消化处理技术研究

链霉素菌渣厌氧消化处理技术研究

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作者：田宝阔河北科技大学

学位级别：硕士

我国是抗生素原料药生产与出口大国。在发酵类抗生素生产过程中产生大量的菌渣，由于其存在潜在环境风险问题，已经被列入2008年修订后的《国家危险废物名录》，须按危险废物进行管理和处置。抗生素菌渣是一种特殊的危险废物，其合理、... 详细信息

我国是抗生素原料药生产与出口大国。在发酵类抗生素生产过程中产生大量的菌渣，由于其存在潜在环境风险问题，已经被列入2008年修订后的《国家危险废物名录》，须按危险废物进行管理和处置。抗生素菌渣是一种特殊的危险废物，其合理、安全处置是目前制药行业亟待解决的难题。本文以链霉素菌渣为研究对象，开展了碱、热和碱热联合工艺对链霉素菌渣的预处理试验研究，并采用生物化学产甲烷潜能(BMP)试验进行可生化性评价，确定了菌渣最佳预处理工艺及最佳处理条件;在此基础上，开展了预处理前后菌渣厌氧消化的小试研究，分析了菌渣厌氧消化的可行性，并确定了菌渣厌氧消化处理的最佳工艺运行参数。链霉素菌渣碱、热和碱热联合等工艺预处理试验结果表明，菌渣的SCOD和VSS溶解效果为碱热联合预处理>碱预处理>热预处理。BMP试验表明菌渣经适当预处理后有利于可生化的提高。通过预处理试验和BMP试验结果分析，确定最佳预处理工艺为碱热联合预处理，最佳处理条件为反应温度75℃、加碱量0.08gNaOH/gTS和处理时间2h，菌渣SCOD和VSS分别由6066mg/L和37.56g/L变化到42674mg/L和16.55g/L，其溶解率分别达到66.39%和44.56%;预处理后菌渣甲烷产率可达到435mLCH/gVS，比未处理的菌渣提高了14%。厌氧消化试验结果表明，菌渣具有较好的可生化性，预处理后菌渣处理效果较好。其最佳工艺参数为水力停留时间25d、容积负荷2.33gVS(L· d)，处理后菌渣VS去除率为84.40%比未处理菌渣VS去除率76.21%提高8.19%;处理后菌渣沼气产率达到0.348L(gVS· d)比未处理菌渣沼气产率0.329L(gVS· d)提高了6%。由于菌渣中蛋白含量较高，经厌氧消化后使反应器内氨氮浓度增加。当容积负荷为3.68gVS(L·d)时，反应器内氨氮浓度超过3000mg/L，对厌氧消化造成了一定的抑制影响。

关键词：链霉素菌渣厌氧消化预处理生物化学产甲烷潜能

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