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1.本发明涉及废弃物处理技术领域，具体涉及一种微波与生物炭联合调理提高抗生素菌渣脱水效率的方法。
背景技术：
2.抗生素发酵生产过程产生的抗生素菌渣，主要为抗生素菌体细胞物质、残留的培养基以及发酵液过滤工序过程加入的一些惰性载体。对于抗生素菌渣的处理，过去的许多年里，国内外的制药生产企业一直用做饲料或饲料添加剂。由于抗生素菌渣中含有少量残留的抗生素药物成分及其降解产物，残留药物成分进入食物链及环境，由此引起的人体及环境微生物的抗药性问题，引起了许多争议。目前普遍认为含有少量残留药物成分的抗生素菌渣应作为危废处理，不能用做饲料或饲料添加剂，甚至用做肥料也要被禁止，仅能作为危废进行焚烧处置。目前，制药厂产生的抗生素菌渣经初步脱水后含水率大多在85％以上，基于后续处置过程的安全性和经济性考虑，国内相关技术规范一般要求滤饼含水率不得高于60％，其中，若单独焚烧则要求小于50％，因而通常需要加入大量添加剂降低抗生素菌渣的含水率，处理成本很高。由于抗生素菌渣中含有大量胞内水，未经调理的菌渣几乎无法进行进一步的脱水处理。常用的调理剂类型可分为化学调理剂、物理调理剂、生物调理剂和复合调理剂等，存在极性差异大、脱水后污泥成分更加复杂、经济效益差等问题。抗生素菌渣的胞外聚合物其具有极强的亲水和持水能力，造成结合水释放难，因此，胞外聚合物破解被认为是菌渣高效脱水的关键所在。目前，微波调理技术已广泛应用于污泥的脱水处理，能够高效地对胞外聚合物进行破解，然而该技术尚未在抗生素菌渣的脱水过程中得到应用。此外，在机械脱水过程中，菌渣水分主要通过渗水通道排出，而菌渣所含有机物易受压变形造成通道堵塞，因此，亟需提供新的方法。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种微波与生物炭联合调理提高抗生素菌渣脱水效率的方法。
4.本发明是通过以下技术方案予以实现的：
5.一种微波与生物炭联合调理提高抗生素菌渣脱水效率的方法，该方法包括以下步骤：将含水率在85～98wt％，优选为95wt％的抗生素菌渣和生物炭混合，生物炭用量为抗生素菌渣的0.5wt％～5wt％，优选为1wt％～3wt％，在微波条件下调理，微波功率0.5～10kw，优选为5～10kw，将微波调理后的污泥进行压滤，压滤时施加的压强为0.5～6mpa，优选为4～6mpa，即得到脱水后的抗生素菌渣滤饼。
6.抗生素菌渣为青霉素菌渣、土霉素菌渣、链霉素菌渣、红霉素菌渣中的一种。
7.微波条件下调理的时间为0.1～0.5h。
8.所述的生物炭为甘蔗渣、木薯渣、布碎在无氧环境下，于300℃～750℃下热解0.5～5h所得生物炭。
9.本发明利用微波对抗生素菌渣进行高效的胞外聚合物破解和破壁处理，随后利用生物炭的结构特点构建渗水通道的骨架，大幅降低了抗生素菌渣滤饼的含水率。
10.本发明将微波破壁技术与生物炭骨架构建体进行联合调理，不仅可以保证抗生素菌渣结合水和胞内水的有效排出，生物炭还可作为微波吸收剂提高微波的能量利用效率，同时也实现了甘蔗渣等固体废弃物的协同处置。
11.本发明的有益效果如下：
12.1)本发明将抗生素菌渣采用微波与生物炭联合调理技术进行脱水处置，既能够利用生物炭吸收微波对抗生素菌渣进行破壁，又能够利用生物炭的天然孔道结构将释放出的水分有效排出，从而显著提高了抗生素菌渣的脱水效率。
13.2)特别地，微波处理和生物炭的添加不会导致额外的重金属等污染物的引入，有利于脱水后抗生素菌渣的进一步无害化处理。
14.3)本发明方法简单、易行，可进一步推广应用于其它不易脱水的有机废弃物处置以及纤维素类生物质的协同处置。
具体实施方式：
15.以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
16.实施例1：
17.将甘蔗渣在无氧环境下于550℃下热解2h得到生物炭，将将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为46.2wt％(去水48.8％)。
18.对比例1：
19.将含水率在95wt％青霉素菌渣置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为66.9wt％(去水28.1％)。
20.对比例2：
21.将甘蔗渣在无氧环境下于550℃下热解2h得到生物炭，将将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为78.5wt％(去水16.5％)。
22.实施例1跟对比例1、2对比可知，将抗生素菌渣采用微波与生物炭联合调理技术进行脱水处置具有协同作用。
23.实施例2
24.将甘蔗渣在无氧环境下于750℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的5wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为48.1wt％。
25.实施例3
26.将木薯渣在无氧环境下于750℃下热解0.5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉
素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的1wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为51.4wt％。
27.实施例4
28.将布碎在无氧环境下于350℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的3wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为49.4wt％。
29.实施例5
30.将甘蔗渣在无氧环境下于650℃下热解3h得到生物炭，将含水率在95wt％土霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物置于5kw的微波条件下调理0.2h，将微波调理后的抗生素菌渣在3mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为56.9wt％。
31.实施例6
32.将布碎在无氧环境下于450℃下热解4h得到生物炭，将含水率在95wt％链霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的0.5wt％。随后将混合物置于5kw的微波条件下调理0.2h，将微波调理后的抗生素菌渣在1mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为60.5wt％。
33.实施例7
34.将木薯渣在无氧环境下于750℃下热解2h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的5wt％。随后将混合物置于1kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在2mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为57.5wt％。
35.实施例8
36.将甘蔗渣在无氧环境下于750℃下热解2h得到生物炭，将含水率在95wt％土霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的5wt％。随后将混合物置于1kw的微波条件下调理0.1h，将微波调理后的抗生素菌渣在5mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为53.7wt％。
37.实施例9
38.将甘蔗渣在无氧环境下于450℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的4wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.3h，将微波调理后的抗生素菌渣在4mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为46.8wt％。
39.实施例10
40.将木薯渣在无氧环境下于350℃下热解4h得到生物炭，将含水率在95wt％链霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的1wt％。随后将混合物置于0.5kw的微波条件下调理0.1h，将微波调理后的抗生素菌渣在2mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为63.0wt％。
41.实施例11
42.将甘蔗渣在无氧环境下于550℃下热解2h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为48.6wt％。
43.实施例12
44.将布碎在无氧环境下于450℃下热解4h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的0.5wt％。随后将混合物置于5kw的微波条件下调理0.2h，将微波调理后的抗生素菌渣在1mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为60.1wt％。
45.实施例13
46.将木薯渣在无氧环境下于750℃下热解0.5h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的1wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为51.7wt％。
47.实施例14
48.将甘蔗渣在无氧环境下于450℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的4wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.3h，将微波调理后的抗生素菌渣在4mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为47.7wt％。
1.本发明涉及废弃物处理技术领域，具体涉及一种微波与生物炭联合调理提高抗生素菌渣脱水效率的方法。
背景技术：
2.抗生素发酵生产过程产生的抗生素菌渣，主要为抗生素菌体细胞物质、残留的培养基以及发酵液过滤工序过程加入的一些惰性载体。对于抗生素菌渣的处理，过去的许多年里，国内外的制药生产企业一直用做饲料或饲料添加剂。由于抗生素菌渣中含有少量残留的抗生素药物成分及其降解产物，残留药物成分进入食物链及环境，由此引起的人体及环境微生物的抗药性问题，引起了许多争议。目前普遍认为含有少量残留药物成分的抗生素菌渣应作为危废处理，不能用做饲料或饲料添加剂，甚至用做肥料也要被禁止，仅能作为危废进行焚烧处置。目前，制药厂产生的抗生素菌渣经初步脱水后含水率大多在85％以上，基于后续处置过程的安全性和经济性考虑，国内相关技术规范一般要求滤饼含水率不得高于60％，其中，若单独焚烧则要求小于50％，因而通常需要加入大量添加剂降低抗生素菌渣的含水率，处理成本很高。由于抗生素菌渣中含有大量胞内水，未经调理的菌渣几乎无法进行进一步的脱水处理。常用的调理剂类型可分为化学调理剂、物理调理剂、生物调理剂和复合调理剂等，存在极性差异大、脱水后污泥成分更加复杂、经济效益差等问题。抗生素菌渣的胞外聚合物其具有极强的亲水和持水能力，造成结合水释放难，因此，胞外聚合物破解被认为是菌渣高效脱水的关键所在。目前，微波调理技术已广泛应用于污泥的脱水处理，能够高效地对胞外聚合物进行破解，然而该技术尚未在抗生素菌渣的脱水过程中得到应用。此外，在机械脱水过程中，菌渣水分主要通过渗水通道排出，而菌渣所含有机物易受压变形造成通道堵塞，因此，亟需提供新的方法。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种微波与生物炭联合调理提高抗生素菌渣脱水效率的方法。
4.本发明是通过以下技术方案予以实现的：
5.一种微波与生物炭联合调理提高抗生素菌渣脱水效率的方法，该方法包括以下步骤：将含水率在85～98wt％，优选为95wt％的抗生素菌渣和生物炭混合，生物炭用量为抗生素菌渣的0.5wt％～5wt％，优选为1wt％～3wt％，在微波条件下调理，微波功率0.5～10kw，优选为5～10kw，将微波调理后的污泥进行压滤，压滤时施加的压强为0.5～6mpa，优选为4～6mpa，即得到脱水后的抗生素菌渣滤饼。
6.抗生素菌渣为青霉素菌渣、土霉素菌渣、链霉素菌渣、红霉素菌渣中的一种。
7.微波条件下调理的时间为0.1～0.5h。
8.所述的生物炭为甘蔗渣、木薯渣、布碎在无氧环境下，于300℃～750℃下热解0.5～5h所得生物炭。
9.本发明利用微波对抗生素菌渣进行高效的胞外聚合物破解和破壁处理，随后利用生物炭的结构特点构建渗水通道的骨架，大幅降低了抗生素菌渣滤饼的含水率。
10.本发明将微波破壁技术与生物炭骨架构建体进行联合调理，不仅可以保证抗生素菌渣结合水和胞内水的有效排出，生物炭还可作为微波吸收剂提高微波的能量利用效率，同时也实现了甘蔗渣等固体废弃物的协同处置。
11.本发明的有益效果如下：
12.1)本发明将抗生素菌渣采用微波与生物炭联合调理技术进行脱水处置，既能够利用生物炭吸收微波对抗生素菌渣进行破壁，又能够利用生物炭的天然孔道结构将释放出的水分有效排出，从而显著提高了抗生素菌渣的脱水效率。
13.2)特别地，微波处理和生物炭的添加不会导致额外的重金属等污染物的引入，有利于脱水后抗生素菌渣的进一步无害化处理。
14.3)本发明方法简单、易行，可进一步推广应用于其它不易脱水的有机废弃物处置以及纤维素类生物质的协同处置。
具体实施方式：
15.以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
16.实施例1：
17.将甘蔗渣在无氧环境下于550℃下热解2h得到生物炭，将将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为46.2wt％(去水48.8％)。
18.对比例1：
19.将含水率在95wt％青霉素菌渣置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为66.9wt％(去水28.1％)。
20.对比例2：
21.将甘蔗渣在无氧环境下于550℃下热解2h得到生物炭，将将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为78.5wt％(去水16.5％)。
22.实施例1跟对比例1、2对比可知，将抗生素菌渣采用微波与生物炭联合调理技术进行脱水处置具有协同作用。
23.实施例2
24.将甘蔗渣在无氧环境下于750℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的5wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为48.1wt％。
25.实施例3
26.将木薯渣在无氧环境下于750℃下热解0.5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉
素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的1wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为51.4wt％。
27.实施例4
28.将布碎在无氧环境下于350℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的3wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为49.4wt％。
29.实施例5
30.将甘蔗渣在无氧环境下于650℃下热解3h得到生物炭，将含水率在95wt％土霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物置于5kw的微波条件下调理0.2h，将微波调理后的抗生素菌渣在3mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为56.9wt％。
31.实施例6
32.将布碎在无氧环境下于450℃下热解4h得到生物炭，将含水率在95wt％链霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的0.5wt％。随后将混合物置于5kw的微波条件下调理0.2h，将微波调理后的抗生素菌渣在1mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为60.5wt％。
33.实施例7
34.将木薯渣在无氧环境下于750℃下热解2h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的5wt％。随后将混合物置于1kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在2mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为57.5wt％。
35.实施例8
36.将甘蔗渣在无氧环境下于750℃下热解2h得到生物炭，将含水率在95wt％土霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的5wt％。随后将混合物置于1kw的微波条件下调理0.1h，将微波调理后的抗生素菌渣在5mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为53.7wt％。
37.实施例9
38.将甘蔗渣在无氧环境下于450℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％青霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的4wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.3h，将微波调理后的抗生素菌渣在4mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为46.8wt％。
39.实施例10
40.将木薯渣在无氧环境下于350℃下热解4h得到生物炭，将含水率在95wt％链霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的1wt％。随后将混合物置于0.5kw的微波条件下调理0.1h，将微波调理后的抗生素菌渣在2mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为63.0wt％。
41.实施例11
42.将甘蔗渣在无氧环境下于550℃下热解2h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的2wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为48.6wt％。
43.实施例12
44.将布碎在无氧环境下于450℃下热解4h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的0.5wt％。随后将混合物置于5kw的微波条件下调理0.2h，将微波调理后的抗生素菌渣在1mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为60.1wt％。
45.实施例13
46.将木薯渣在无氧环境下于750℃下热解0.5h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的1wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.5h，将微波调理后的抗生素菌渣在6mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为51.7wt％。
47.实施例14
48.将甘蔗渣在无氧环境下于450℃下热解5h得到生物炭，将含水率在95wt％红霉素菌渣和生物炭均匀混合，生物炭用量为抗生素菌渣的4wt％。随后将混合物置于10kw的微波条件下调理0.3h，将微波调理后的抗生素菌渣在4mpa压强下进行压滤得到滤饼。通过水分测定仪测定滤饼的含水率，测得滤饼含水率为47.7wt％。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
