头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置及方法与流程

1.本发明涉及抗生素发酵菌渣处理技术领域。更具体地说，本发明涉及一种头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置及方法。


背景技术：

2.采用发酵方法制备头孢菌素的工艺中会产生大量的头孢菌素发酵菌渣，头孢菌素发酵菌渣中含有大量的头孢抗生素，如直接进行排放会对周围环境及人体造成严重的污染及毒害，危害巨大；因此需要对头孢菌素发酵菌渣进行无害化处理，常用的无害化处理方法包括对菌渣进行多次的酸洗、碱洗，无害化处理过程中会使用到污染性较大的酸性、碱性化合物，给环境带来更加严重的二次污染，此外处理成本较高，处理效果较差。
3.为了实现低污染的头孢菌素发酵菌渣的无害化处理，市场上引入了新的技术——厌氧发酵，现有技术中，对头孢菌素发酵菌渣进行厌氧发酵处理效果较差，处理后的菌渣中仍然存在含量较高的抗生素，此外，目前也没有针对头孢菌素发酵菌渣的厌氧发酵专用设备，不能够实现系统、有效的头孢菌素发酵菌在的无害化处理。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
5.本发明还有一个目的是提供一种头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，其可为发酵过程创造无氧环境，将菌渣与水进行充分混合，并在多个发酵菌填充层的作用下，提高菌渣厌氧发酵的充分性，提高菌渣处理效率和速度，能够实现对头孢菌素发酵菌渣高效、系统、低污染的无害化处理。
6.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供一种头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，其包括：
7.混料室，其为竖直设置的中空圆柱体结构，所述混料室的顶部设有进料口、出气阀，底部设有进气口和进液口；所述混料室的一侧上设有出料口；
8.隔板，其水平内接于所述混料室内且位于所述进液口的下方；
9.过滤网，其水平内接于所述混料室内，所述过滤网位于所述出料口的上方，所述隔板和所述过滤网将所述混料室分隔为互不连通的上空间、中空间和下空间，所述进液口和所述出料口均与所述中空间连通，所述进气口与所述下空间连通；
10.加料机构，其包括：
11.加料管，其与所述混料室同轴设置且位于所述混料室的上方，所述加料管的下端与所述进料口密封连通；
12.加料斗，其底部与所述加料管的上端密封连通，顶部密封设有可开启/关闭的盖体；
13.第一螺旋输送杆，其同轴设于所述加料管内，所述第一螺旋输送杆的下端与所述过滤网转动连接；
14.多个进气机构，其间隔设于所述中空间内，任一进气机构包括：
15.进气管，其下端与所述下空间连通，上端竖直向上延伸至所述中空间内，进气管的上部设有多个出气孔；
16.第一套筒，其沿竖直方向滑动套设于进气管上部，第一套筒顶部封口设置；
17.第一转轴，其转动套设于第一套筒上，第一转轴与第一套筒螺纹连接，第一转轴上间隔设于多个搅拌杆；
18.发酵室，其一侧顶部通过第一导料管与所述出料口连通，另一侧顶部设有排气口；
19.多个发酵菌填充层，其沿竖直方向间隔设于所述发酵室内，任一发酵菌填充层水平内接于所述发酵室内，发酵菌填充层的其中一侧设有导料口，沿竖直方向相邻的任一导料口位于不同侧；
20.储料室，其一侧顶部与所述发酵室的底部连通，另一侧通过第二导料管与所述第一导料管的中部连通；所述储料室底部设有排料口。
21.优选的是，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，还包括：
22.转盘，其位于所述上空间内，且固定套设于所述第一螺旋输送杆的第二转轴的底部，所述转盘的圆心不位于第二转轴的轴线上，所述转盘的圆周侧面上环设有卡槽；
23.多个导料机构，其均设于所述上空间内，任一导料机构包括：
24.固定杆，其一端与所述混料室的内壁固接，另一端沿所述混料室的径向朝着靠近所述转盘的方向延伸；
25.第二套筒，其一端沿所述混料室的径向滑动套设于固定杆的另一端，第二套筒另一端设有卡设于卡槽内的滑块；
26.多个第一滑板，其沿所述混料室的径向间隔设于第二套筒的底部，任一滑板的上端与第二套筒的底部固接，下端与所述过滤网的上表面接触。
27.优选的是，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，任一导料机构还包括多个第二滑板，其沿所述混料室的径向间隔设于第二套筒的顶部，任一滑板的下端与第二套筒的顶部固接，上端与所述混料室的内壁接触。
28.优选的是，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，任一发酵菌填充层包括框体、铺设于框体底面的pvc隔膜以及填充于框体内的厌氧颗粒污泥。
29.优选的是，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，对于任一发酵菌填充层，隔膜的上表面设有多个球形凸起，任一凸起外表面粘附有铁基涂层。
30.优选的是，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，所述混料室的内壁上设有辐照加热器和辐照灭活器。
31.优选的是，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，所述混料室的靠近所述出料口的一侧竖直设有导料筒，其内设有第二螺旋输送杆，所述导料筒的一侧与所述出料口连通，另一侧底部与混料室连通。
32.优选的是，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，所述第二导料管上设有单向阀和泵体。
33.本发明还提供一种利用上述头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置处理头孢菌素发酵菌渣的方法，其包括以下步骤：
34.步骤一、打开出气阀和电磁阀，将进气口与氮气储气罐连通，将混料室、发酵室和
储料室、第一导料管和第二导料管内的氧气完全置换为氮气；
35.步骤二、进气口持续通入氮气，关闭电磁阀，通过进液口向中空间内加入经除氧的水；随后打开盖体，向加料斗中加入头孢菌素发酵菌渣，通过第一螺旋输送杆的第二转轴的转动，将头孢菌素发酵菌渣输送至上空间内，并在多个导料机构的作用下经过滤网过滤，进入中空间内；
36.步骤三、将菌渣与水充分混合后，启动第二螺旋输送杆，将混合后的物料通过第一导料管输送至发酵室内，进行厌氧发酵；
37.步骤四、打开泵体，将储料室内的发酵料循环输送至发酵室内，进行再次发酵，带发酵完毕后，将泵体关闭，并通过排料口将发酵后的物料排出。
38.本发明至少包括以下有益效果：本发明提供了一种头孢菌素发酵菌渣进行厌氧发酵无害化处理的专用设备，为发酵过程创造无氧环境，将菌渣与水进行充分混合，并在多个发酵菌填充层的作用下，提高菌渣厌氧发酵的充分性，提高菌渣处理效率和速度，能够实现对头孢菌素发酵菌渣高效、系统、低污染的无害化处理。
39.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
40.图1为本发明在一个技术方案中所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置的结构示意图；
41.图2为图1中a的局部放大图；
42.图3为本发明在另一个技术方案中转盘和多个导料机构的结构示意图。
43.附图标记说明：1-混料室；11-出气阀；12-进气口；13-进液口；2-隔板；3-过滤网；41-加料管；42-加料斗；43-第一螺旋输送杆；51-进气管；52-第一套筒；53-第一转轴；54-搅拌杆；6-发酵室；61-发酵菌填充层；62-第一导料管；7-储料室；71-第二导料管；8-第二螺旋输送杆；91-转盘；92-固定杆；93-第二套筒；931-滑块；94-第一滑板；95-第二滑板。
具体实施方式
44.下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
45.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
46.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
47.在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.如图1～3所示，本发明提供一种头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，其包括：
49.混料室1，其为竖直设置的中空圆柱体结构，所述混料室的顶部设有进料口、出气
阀11，底部设有进气口12和进液口13；所述混料室的一侧上设有出料口；
50.隔板2，其水平内接于所述混料室内且位于所述进液口的下方；
51.过滤网3，其水平内接于所述混料室内，所述过滤网位于所述出料口的上方，所述隔板和所述过滤网将所述混料室分隔为互不连通的上空间、中空间和下空间，所述进液口和所述出料口均与所述中空间连通，所述进气口与所述下空间连通；
52.加料机构，其包括：
53.加料管41，其与所述混料室同轴设置且位于所述混料室的上方，所述加料管的下端与所述进料口密封连通；
54.加料斗42，其底部与所述加料管的上端密封连通，顶部密封设有可开启/关闭的盖体；
55.第一螺旋输送杆43，其同轴设于所述加料管内，所述第一螺旋输送杆的下端与所述过滤网转动连接；
56.多个进气机构，其间隔设于所述中空间内，任一进气机构包括：
57.进气管51，其下端与所述下空间连通，上端竖直向上延伸至所述中空间内，进气管的上部设有多个出气孔；
58.第一套筒52，其沿竖直方向滑动套设于进气管上部，第一套筒顶部封口设置；
59.第一转轴53，其转动套设于第一套筒上，第一转轴与第一套筒螺纹连接，第一转轴上间隔设于多个搅拌杆54；
60.发酵室6，其一侧顶部通过第一导料管62与所述出料口连通，另一侧顶部设有排气口；
61.多个发酵菌填充层61，其沿竖直方向间隔设于所述发酵室内，任一发酵菌填充层水平内接于所述发酵室内，发酵菌填充层的其中一侧设有导料口，沿竖直方向相邻的任一导料口位于不同侧；
62.储料室7，其一侧顶部与所述发酵室的底部连通，另一侧通过第二导料管71与所述第一导料管的中部连通；所述储料室底部设有排料口。
63.在上述技术方案中，本发明提供了一种头孢菌素发酵菌渣进行厌氧发酵无害化处理的专用设备，为发酵过程创造无氧环境，将菌渣与水进行充分混合，并在多个发酵菌填充层的作用下，提高菌渣厌氧发酵的充分性，提高菌渣处理效率和速度，能够实现对头孢菌素发酵菌渣高效、系统、低污染的无害化处理。
64.在加料管内设置第一螺旋输送杆，可将头孢菌素发酵菌渣向下输送，避免加料管堵塞，同时还可对头孢菌素发酵菌渣进行初步粉碎，经过过滤网可对菌渣进行二次粉碎，经粉碎的菌渣进入混料室内与水进行混合制备得待发酵的混合料；在进气机构的作用下，不仅可对整套设备内部进行除氧，以保证发酵的厌氧环境，还可以利用充气气流带动第一转轴和多个搅拌杆转动，进而对菌渣与水进行搅拌混合，制备得到均匀的混合料；
65.混合料通过出料口进入发酵室，混合料与多个发酵菌填充层接触，在发酵菌填充层内的发酵菌作用下，混合料中的头孢菌素被降解转换为沼气，通过排气口排至三相分离器中进行气液分离，收集沼气用于日常生活所需；设置多层交错的发酵菌填充层，提高混合料与发酵菌的接触面积，提高混合料中头孢菌素的发酵效率，提高头孢菌素的降解率；
66.经发酵后的物料从发酵室底部排至储料室内，可对储料室内的物料进行检测，如
物料中头孢菌素的含量未达标，可通过第二导料管将物料再次循环至发酵室内，进行再一次的发酵，经多次循环将菌渣中的头孢菌素绝大部分进行降解，实现头孢菌素发酵菌渣的高效的无害化处理。
67.另一种技术方案中，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，还包括：
68.转盘91，其位于所述上空间内，且固定套设于所述第一螺旋输送杆的第二转轴的底部，所述转盘的圆心不位于第二转轴的轴线上，所述转盘的圆周侧面上环设有卡槽；
69.多个导料机构，其均设于所述上空间内，任一导料机构包括：
70.固定杆92，其一端与所述混料室的内壁固接，另一端沿所述混料室的径向朝着靠近所述转盘的方向延伸；
71.第二套筒93，其一端沿所述混料室的径向滑动套设于固定杆的另一端，第二套筒另一端设有卡设于卡槽内的滑块931；
72.多个第一滑板94，其沿所述混料室的径向间隔设于第二套筒的底部，任一滑板的上端与第二套筒的底部固接，下端与所述过滤网的上表面接触。
73.在上述技术方案，本发明在上空间内设置了多个导料机构，第一螺旋输送杆的转动带动转盘偏心转动进而带动多个导料机构作业，从而对上空间内的菌渣进行搅动，实现对菌渣的二次粉碎，加快菌渣通过过滤网进入中空间的速率，进而提高菌渣处理效率。
74.在实际应用中，可在任一第一滑板的两侧面上均设置多个沿水平方向突出(沿图1中与屏幕平行的方向)的三角锥凸起，能够更加有效的对菌渣进行二次粉碎，进一步提高菌渣处理效率。
75.具体的第一螺旋输送杆的第二转轴转动，可带动转盘绕第二转轴的轴线做圆周运动，因转盘是偏心设置，导致转盘在转动过程中，转盘的某一侧的边缘距离混料室的内壁某一点的距离是变动的，进而可带动任一导料机构的第二套筒沿混料室的径向来回移动，第二套筒来回移动的同时可带动多个第一滑板来回移动，对过滤网上表面的菌渣进行搅动；设置固定杆可对第二套筒的来回移动进行导向。
76.另一种技术方案中，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，任一导料机构还包括多个第二滑板95，其沿所述混料室的径向间隔设于第二套筒的顶部，任一滑板的下端与第二套筒的顶部固接，上端与所述混料室的内壁接触。设置多个第二滑板可对过滤网与混料室的顶部菌渣进行搅动，提高对菌渣的搅动效果，进一步加快菌渣通过过滤网的速率。
77.另一种技术方案中，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，任一发酵菌填充层包括框体、铺设于框体底面的pvc隔膜以及填充于框体内的厌氧颗粒污泥。通过框体可对厌氧颗粒污泥进行封装，在底部设置隔膜，避免混合料自上而下穿透发酵菌填充层从底部溜走，在隔膜的阻挡下，混合料可充分与发酵菌接触，提高发酵效率。
78.另一种技术方案中，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，对于任一发酵菌填充层，隔膜的上表面设有多个球形凸起，任一凸起外表面涂覆有铁基涂层，如磁体矿粉涂层。在隔膜上的凸起，并在凸起上涂覆铁基涂层，有利于污泥中的微生物在凸起上附着生长，提高菌渣的发酵处理效率。
79.另一种技术方案中，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，所述混料室的内壁上设有辐照加热器和辐照灭活器。在混料室内设置辐照加热器和辐照灭火器，能够对菌渣进行灭火处理，降低菌渣的毒性和污染性，进一步提高菌渣处理的无害化效果。
80.另一种技术方案中，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，所述混料室的靠近所述出料口的一侧竖直设有导料筒，其内设有第二螺旋输送杆8，所述导料筒的一侧与所述出料口连通，另一侧底部与混料室连通。通过设置第二螺旋输送杆，可从混料室底部向上输送导料，并将混合料通过出料口、第一导料管排至发酵室内进行发酵，从底部向上输送配合多个搅拌杆，可提高进入发酵室内混合料的均匀性，将混合料制作成近似悬浮的物料，能够提高混合料进入发酵室内的发酵效果。
81.另一种技术方案中，所述的头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置，所述第二导料管上设有单向阀和泵体。设置单向阀避免第一导料管内的混合料进入第二导料管内，设置泵体，可在泵体的驱动下，将储料室内的物料向上循环至发酵室内进行再次发酵。
82.本发明还提供一种利用上述头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置处理头孢菌素发酵菌渣的方法，其包括以下步骤：
83.步骤一、打开出气阀和电磁阀，将进气口与氮气储气罐连通，将混料室、发酵室和储料室、第一导料管和第二导料管内的氧气完全置换为氮气；
84.步骤二、进气口持续通入氮气，关闭电磁阀，通过进液口向中空间内加入经除氧的水；随后打开盖体，向加料斗中加入头孢菌素发酵菌渣，通过第一螺旋输送杆的第二转轴的转动，将头孢菌素发酵菌渣输送至上空间内，并在多个导料机构的作用下经过滤网过滤，进入中空间内；加料完成后将盖体密封盖好；
85.步骤三、将菌渣与水充分混合后，启动第二螺旋输送杆，将混合后的物料通过第一导料管输送至发酵室内，进行厌氧发酵；
86.步骤四、打开泵体，将储料室内的发酵料循环输送至发酵室内，进行再次发酵，待发酵完毕后，将泵体关闭，并通过排料口将发酵后的物料排出。
87.本发明提供一种头孢菌素发酵菌渣无害化处理方法，利用上述的处理装置，能够实现对头孢菌素发酵菌渣的高效、系统、低污染的无害化处理，避免了常规技术中菌渣处理带来的二次污染，提高了头孢菌素发酵菌渣无害化处理的可靠性、安全性和高效性，此外，发酵产生的沼气可进行收集利用，实现了资源的再利用。
88.《实施例1》
89.一种利用上述头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置处理头孢菌素发酵菌渣的方法，其包括以下步骤：
90.步骤一、打开出气阀和电磁阀，将进气口与氮气储气罐连通，将混料室、发酵室和储料室、第一导料管和第二导料管内的氧气完全置换为氮气；
91.步骤二、进气口持续通入氮气，关闭电磁阀，通过进液口向中空间内加入经除氧的水；随后打开盖体，向加料斗中加入头孢菌素发酵菌渣，通过第一螺旋输送杆的第二转轴的转动，将头孢菌素发酵菌渣输送至上空间内，并在多个导料机构的作用下经过滤网过滤，进入中空间内；加料完成后将盖体密封盖好；
92.步骤三、将菌渣与水充分混合后，启动第二螺旋输送杆，将混合后的物料通过第一导料管输送至发酵室内，进行厌氧发酵；
93.步骤四、打开泵体，将储料室内的发酵料循环输送至发酵室内，进行再次发酵，待发酵完毕后，将泵体关闭，并通过排料口将发酵后的物料排出。
94.取实施例1中原始头孢菌素发酵菌渣和发酵完成后排出的物料，进行检测分析，排
出物料中头孢菌素的含量相较于原始头孢发酵菌渣中头孢菌素含量降低了99.5％，即利用本发明提供的专用头孢菌素发酵菌渣无害化处理装置进行头孢菌素发酵菌渣的厌氧发酵处理，能够将菌渣中绝大部分的抗生素头孢菌素降解掉。
95.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
96.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。