基于厭氧消化的青霉素菌渣無害化處理技術(shù)研究.pdf

1、抗生素菌渣因抗生素殘留存在潛在的環(huán)境風(fēng)險問題，于2008年被列入《國家危險廢物名錄》，須按照危險廢物進(jìn)行管理和處置，抗生素菌渣的安全合理處置已成為目前制約制藥行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。本課題以青霉素菌渣為研究對象，建立了利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)測定制藥菌渣中青霉素G殘留量的方法;結(jié)合青霉素菌渣特性分析開展堿熱聯(lián)合預(yù)處理和超聲/堿預(yù)處理試驗研究，提高胞內(nèi)物質(zhì)溶出率，確定預(yù)處理最佳處理工藝;將預(yù)處理后菌渣進(jìn)行厭氧消化試驗，

2、觀察厭氧可生化性的提高，確定厭氧消化處理青霉素菌渣的工藝控制參數(shù);開展青霉素菌渣與餐廚垃圾的混合厭氧消化試驗研究，緩解氨氮濃度抑制厭氧消化的現(xiàn)象，從而確定最優(yōu)C/N投配比。主要結(jié)論如下:
　　1)建立了利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)測定制藥菌渣中青霉素G殘留量的方法。樣品經(jīng)20％乙酸鋅+10％亞鐵氰化鉀溶液作為沉淀劑沉淀蛋白質(zhì)后，以0.1％甲酸水溶液+乙腈為流動相進(jìn)行梯度洗脫，經(jīng)Plus C18柱分離后，在串聯(lián)質(zhì)

3、譜ESI(+)模式下進(jìn)行MRM檢測。該方法青霉素G的檢出限(S/N=3)為1.5ng/mL，線性范圍為1.5ng/mL～100ng/mL，線性相關(guān)系數(shù)為0.9995，菌渣中青霉素檢出限為50μg/kg。該方法結(jié)果定性定量準(zhǔn)確，回收率高，重現(xiàn)性好。經(jīng)檢測菌渣中殘留青霉素為2000-6000mg/kg菌渣。
　　2)開展堿熱聯(lián)合預(yù)處理和超聲/堿預(yù)處理試驗研究，結(jié)合菌渣生物化學(xué)產(chǎn)甲烷潛能(BMP)試驗，確定菌渣堿熱聯(lián)合預(yù)處理為最佳處理工

4、藝，最佳工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時間2.0h，堿濃度2％，含水率90％，此條件下，SCOD濃度從3414.12mg/L升高到9863.25mg/L，COD溶出率達(dá)到72％;甲烷產(chǎn)率從0.19mLCH4/gVS升高到0.24LCH4/gVS，提高了26.3％;同時，菌渣中殘留的青霉素去除率可達(dá)到99.99％以上，青霉素殘留濃度小于400mg/kg菌渣。
　　3)開展厭氧消化試驗研究，結(jié)果表明，未處理菌渣厭氧運(yùn)行負(fù)荷為3.98g

5、VS/(L·d)，沼氣產(chǎn)量為4.21L/d，沼氣產(chǎn)率為0.35L/(gVSadded·d)，COD去除率為80.93％;預(yù)處理菌渣厭氧消化最高運(yùn)行負(fù)荷為5.05gVS/(L·d)，沼氣產(chǎn)量為5.05L/d，沼氣產(chǎn)率為0.42L/(gVSadded·d)，COD去除率為91.92％，與未處理菌渣厭氧消化相比，分別提高了27％、20％、20％、13.5％，但是厭氧系統(tǒng)氨氮濃度達(dá)到3500mg/L，影響系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷的進(jìn)一步提升。
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6、)開展菌渣和餐廚垃圾的混合厭氧消化試驗，結(jié)果表明，菌渣單獨(dú)厭氧消化的反應(yīng)器內(nèi)平均氨氮濃度為3186mg/L;青霉素菌渣和餐廚垃圾投加量即C/N投配比為25∶1的反應(yīng)器內(nèi)沼氣產(chǎn)量為5.81L，日沼氣產(chǎn)率為0.38L/(gVSadded·d)，與菌渣單獨(dú)厭氧消化相比，分別提高了35.71％和11.76％，平均氨氮濃度為2617.82mg/L，與菌渣單獨(dú)厭氧消化相比下降了17.85％，從而確定了菌渣和餐廚垃圾分別為26.83g和128.53m