本发明涉及菌渣处理
技术领域：
，尤其是涉及一种抗生素菌渣资源化处理方法及其应用。
背景技术：
：抗生素菌渣(简称为菌渣)是抗生素等相关制药企业排出的主要废弃物之一，属于危废，菌渣中的绝大多数成分是水，固形物主要包括菌丝、残体、剩余原料、盐类、代谢产物、残余抗生素等，具有产量大、易腐败、难处理等特点；同时，菌渣的干燥固形物中含有蛋白质、纤维素、油脂等，具有较高的营养物质。为了发挥菌渣的经济效益，可以通过肥料化、饲料化、燃料化、原料化等方式对菌渣进行资源化利用。菌渣肥料化的技术路线主要包括喷浆造粒和堆肥，喷浆造粒需要对菌渣进行加水、加热调质，并采用高温风作为热源，存在废气排放量大、环境危害较大、生产能耗高等缺陷；堆肥需要将菌渣合理储存后进一步发酵，存在占地面积大、周转速度慢、易产生恶臭气体、易燃易爆、后续处理过程复杂、某些抗生素无法消除等缺陷。普通抗生素菌渣曾用作养殖业的饲料，然而由于安全因素，普通抗生素菌渣大规模饲料化的技术路线已无法实施，一般只用于兽药的载体，不能作为普通饲料使用。由于菌渣中具有大量的有机物，还可进行燃料化利用，然而其在燃烧过程中容易产生氮氧化物等问题，后续处理难度较大，且附加值低，经济效益较差。此外，通过对菌渣进行提取或者发酵后提取，有望生产腐殖酸、酶制剂、菌剂等有用的原料，然而该原料化利用方式存在后续产品的需求量有限、生产规模小、无法处理大量的菌渣等问题。目前，对菌渣进行资源化利用的处理工艺大多存在脱水困难、产量大、处理难度高、产生大量异味气体、处理工艺污染严重、处理后仍有抗生素残留等问题，从而使得菌渣的资源化利用存在较大的局限性。因此，有必要开发一种易于处理、不会造成污染、处理量大、处理后无抗生素残留的菌渣资源化利用方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种抗生素菌渣资源化处理方法及其应用，该处理方法具有生产成本低、处理量大、处理工艺简便、对环境友好等优势，经该处理方法处理后的菌渣含水率低，无抗生素残留，同时菌渣中的有效成分能够得到充分保留，有利于进行资源化利用。本发明提供一种抗生素菌渣资源化处理方法，包括如下步骤：a)对抗生素湿菌渣进行制片，得到菌渣片；b)将菌渣片平铺于金属板上，利用热源加热金属板以使菌渣片干化，得到干菌渣；c)对干菌渣进行粉碎、造粒，得到菌渣颗粒。本发明对抗生素湿菌渣的来源不作严格限制，可以是各抗生素制药企业排出的各种抗生素菌渣；本发明的抗生素菌渣资源化处理方法具有普适性，可用于各种不同的抗生素菌渣，例如阿莫西林菌渣、头孢菌素菌渣等。抗生素湿菌渣中具有大量的菌丝，含有胞内水，同时还含有蛋白质、纤维素等物质，具有粘稠、不流动、搅拌可完全溶解、具有较强的延展性等独特性状，在处理时存在脱水困难、易产生异味气体等因素。通常，抗生素湿菌渣的含水率≥80％，例如80-90％。本发明人进行了大量的菌渣处理试验，包括压榨试验、挤条试验、烘烤试验等；研究结果发现：将湿菌渣置于滤袋进行压榨具有一定的可压榨性，但菌渣中的胞内水无法挤出，同时难以实现连续处理；对湿菌渣进行挤压处理时，湿菌渣在挤出一定长度(≥5cm)后易断裂，无法良好成型；对湿菌渣进行烘烤存在胞内水溢出、菌渣表面烧焦、产生焦糊气味等问题，同样无法对湿菌渣进行有效处理。上述传统方式均无法有效降低菌渣中的含水率并且无法实现菌渣的良好成型。本发明的抗生素菌渣资源化处理方法创造性地采用了平面干燥方式，即：先对抗生素湿菌渣进行制片，再将得到的菌渣片铺于金属板上，利用热源加热金属板，利用金属板的高温使菌渣片干化。研究发现：利用上述平面干燥方式处理菌渣时能够实现缓慢的深度干燥；在此过程中，菌渣中的胞内水逐渐释放并逐渐得到干燥，不仅不会出现因胞内水溢出导致的粘稠性等问题，同时不会出现菌渣表面烧焦等情形从而影响菌渣产品的品质。上述方式能够温和且良好地脱除菌渣中的胞内水，并且能够避免异味气体产生，同时对菌渣中的残留抗生素具有良好的去除作用，还能够最大限度地保留菌渣中的营养成分，并实现较高的产量，保证产品的成型性以及产品品质，产品具有天然的芳香气味，有利于菌渣的后续资源化利用，具有生产成本低、处理量大、处理工艺简便、对环境友好等优势。具体地，步骤a)中对抗生素湿菌渣进行制片的主要目的在于控制后续平面干燥时菌渣的厚度和尺寸，进而保证平面干燥的效果以及干燥效率；其中，可以控制菌渣片的厚度为0.4-0.6cm，优选为0.5cm左右；同时，可以控制菌渣片的面积为80-120cm2，优选为100cm2。对菌渣片的形状不作严格限制，例如可以采用长方形模具进行制片，此时菌渣片的形状即为长方形，其长度可以为20-30cm，宽度可以为4-5cm。步骤b)中，对金属板不作严格限制，只要有利于将热量传递给菌渣片即可，例如可以采用钢板等；钢板的面积可以为1000m2以上，从而便于实现量产。对加热金属板的热源不作严格限制，例如可以采用热风、热蒸汽等常规热源，特别是还可以采用锅炉、窑炉的废热烟气作为热源，从而实现节能环保目的。此外，对热源的设置方式不作严格限制，例如可以将热源置于金属板下方进行加热。在加热时，可以控制加热温度为160-180℃，加热时间为80-100min。在本发明的处理方法中，平面干燥(即平铺烘干)的具体过程包括：1)升温段：在升温段，湿菌渣的温度逐渐加热至100℃左右，此过程大约需要10-15min左右。2)溏化段：经升温段升温后，达到100℃左右的菌渣，菌体的细胞壁、细胞膜逐渐破裂，释放出胞内水，大量胞内水的涌出使得菌渣湿度不降反升，逐渐变成稀溏状，流动性增加，这也是制片步骤中菌渣片不宜太厚的原因，如菌渣片太厚则容易流动，且不易均匀反应。在溏化段，同时存在细胞内物质如纤维素的氧化过程，菌渣的颜色逐渐变深，呈现焦糖色，同时释放出芳香气味。溏化段的持续时间为15-20min左右。3)裂解段：经过溏化段的菌渣，含水率达到80％以上且成为稀溏状，形成液态反应环境；此时，菌渣内残余的少量抗生素在液态、高温的环境下，逐步裂解并消失。裂解段的持续时间为25-30min左右。4)蒸干段：继续对经过裂解段的菌渣进行加热，菌渣持续处于蒸发状态，原本释放出的胞内水逐渐减少，菌渣逐渐干化，最终的含水率可调节，一般控制在10％以下。随着菌渣被蒸干，其颜色又呈现逐渐减淡的过程，最终的颜色为浅红棕色，类似牛肉干的颜色，并且呈现明显的芳香。蒸干段的持续时间为30-35min左右。上述整个平铺烘干过程持续80-100min左右；平铺烘干后的干菌渣的含水率＜10％，干菌渣中的抗生素检测结果为阴性(菌液法检测)。平铺烘干后的菌渣片可从金属板表面铲下，经冷却后进行粉碎、成型；对粉碎、成型的具体方式及工艺条件不作严格限制，可根据后续资源化利用需求进行合理设置。具体地，可以将干菌渣粉碎至200-300目；其中，可以采用粉碎机进行粉碎，粉碎时可以控制粉碎机的刀头转速≥14000r/min，粉碎时间＜3min。进一步地，可以采用辊式造粒机进行成型，其通过一对具有半球形凹坑的钢辊的挤压作用，使粉碎后的干菌渣成型为具有一定粒径的球形菌渣颗粒。对菌渣颗粒的粒径不作严格限制，例如可以为3-5mm。球形菌渣颗粒的最佳粒径为4mm左右，其能够满足一定的圆度，适应农田施用的需要。经过辊压的球形颗粒即可进行检验、包装，后续作为农家肥使用。本发明还提供一种菌渣颗粒，按照上述制备方法制得。本发明还提供上述菌渣颗粒在作为肥料、饲料、燃料或原料上的应用。本发明的实施，至少具有以下优势：1、本发明的处理方法对环境友好，在整个处理过程中不存在恶臭气体排放，处理过程以及最终产品具有类似粮食的天然芳香气味，且气味较淡，符合环保排放要求；2、本发明的处理方法能够使菌渣中的抗生素彻底裂解，在最终产品中不会检出抗生素残留，从而使得菌渣产品脱离危废的范畴，能够满足一般农家肥使用的标准；3、本发明的处理方法直接对新鲜的湿菌渣进行处理，不存在前期的腐朽过程，因此能够显著减少有效营养物质的流失，使得菌渣产品中含有的蛋白质等有效物质得到充分的保留，有利于菌渣产品的资源化利用；不需要依赖菌渣的腐朽而使得细胞破壁，避免了前期的腐朽过程，这也是本发明的处理方法不会产生恶臭的原因；4、本发明的处理方法可以采用锅炉、砖窑等高温烟气作为热源，因此能够实现低成本生产，达到了“循环经济”、“节能环保”的绝佳效果；5、本发明的处理方法工艺简便、便于实施，能够实现较高的产量；同时，该处理方法能够显著降低菌渣的含水率，菌渣产品的成型性好，营养成分含量高，产品质量优异。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
技术领域：
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1本实施例的抗生素菌渣资源化处理方法，步骤如下：1、进料本实施例的菌渣是从某制药企业的过滤板框输出的含水率为90％左右的新鲜阿莫西林湿菌渣，其呈现“面团”状，湿菌渣中的大部分水是菌体的细胞内部水，被细胞壁、细胞膜所包裹，呈现“胞内水”的状态，菌渣的流动性较低，几乎不流动，性状见表1。表1湿菌渣的性状含水率90％形状膏状物流动性不流动粘稠度粘稠但不完全成条气味具有酯样芳香色泽黄褐色水溶性搅拌可完全溶解延展性较强2、挤出制片采用模具对湿菌渣进行挤出制片，其中：模具为长方形，其长度为25cm，宽度为4cm，厚度0.5cm。通过挤出制片，将湿菌渣制成厚度为0.5cm、呈片状的菌渣片。3、平铺烘干采用面积为1000平方米以上的钢板对上述菌渣片进行平铺烘干，钢板平放置于室内；将菌渣片平铺在钢板上方，在钢板下方设有热源对钢板进行加热，热源采用锅炉废热烟气，控制钢板温度为160℃左右，加热时间为90min左右(其中升温段10min左右，溏化段20min左右，裂解段30min左右，蒸干段30min左右)，得到含水率＜10％的干菌渣片。4、粉碎利用翻抛机械将干化后的干菌渣片从钢板表面铲下，经过冷却以后送入粉碎机进行粉碎；粉碎机采用高速旋转的刀头，转速控制在14000r/min左右，在3min以内将干菌渣片粉碎成为细度为200-300目的菌渣粉。5、辊压将菌渣粉送入对辊式造粒机，通过一对具有半球形凹坑的钢辊进行挤压成型，制得粒径为4mm左右的球形菌渣颗粒。对经过辊压的球形菌渣颗粒进行检验、包装，后续可作为农家肥使用；球形菌渣颗粒的质量检测结果见表2。实施例2本实施例的抗生素菌渣资源化处理方法，步骤如下：1、进料本实施例的菌渣是从某制药企业的过滤板框输出的含水率为90％左右的新鲜头孢湿菌渣，其呈现“面团”状，湿菌渣中的大部分水是菌体的细胞内部水，被细胞壁、细胞膜所包裹，呈现“胞内水”的状态，菌渣的流动性较低，几乎不流动。2、挤出制片采用模具对湿菌渣进行挤出制片，其中：模具为长方形，其长度为20cm，宽度为5cm，厚度0.4cm。通过挤出制片，将湿菌渣制成厚度为0.4cm、呈片状的菌渣片。3、平铺烘干采用面积为1000平方米以上的钢板对上述菌渣片进行平铺烘干，钢板平放置于室内；将菌渣片平铺在钢板上方，在钢板下方设有热源对钢板进行加热，热源采用锅炉废热烟气，控制钢板温度为150℃左右，加热时间为80min左右(其中升温段10min左右，溏化段15min左右，裂解段35min左右，蒸干段30min左右)，得到含水率＜10％的干菌渣片。4、粉碎将干化后的干菌渣片从钢板表面铲下，经过冷却以后送入粉碎机进行粉碎；粉碎机采用高速旋转的刀头，转速控制在14000r/min左右，在3min以内将干菌渣片粉碎成为细度为200-300目的菌渣粉。5、辊压将菌渣粉送入对辊式造粒机，通过一对具有半球形凹坑的钢辊进行挤压成型，制得粒径为4mm左右的球形菌渣颗粒。对经过辊压的球形菌渣颗粒进行检验、包装，后续可作为农家肥使用；球形菌渣颗粒的质量检测结果见表2。对照例1将实施例1的湿菌渣装入滤袋，施加压力进行压榨，压榨初始阶段能够缓慢出水，但后续变得很难压榨，不再出水；向湿菌渣中加入碳酸钾作为电解质/凝固剂后稍有改善，但仍然难以明显降低湿菌渣的含水率。结果表明：湿菌渣表面的明水容易通过压榨去除，而胞内水却难以通过压榨去除，因此利用压榨方法降低湿菌渣的含水率难以实现。对照例2对实施例1的湿菌渣进行挤压成型，结果表明：湿菌渣的成型仅能够维持5cm左右，超过该长度就会断裂，不能形成较长的细条/面条状；如向湿菌渣中加入碳酸钾对蛋白质进行凝固对湿菌渣的成型具有一定效果，成型长度能够增加到10cm左右，但超过该长度仍然会断裂。由此表明：无法通过挤压成细条的方式对湿菌渣进行干燥预处理。对照例3采用烘箱对实施例1制备的菌渣片进行烘烤，烘箱采用设置在顶部的不锈钢管状电加热器(顶部加热)，控制烘烤温度为170℃左右，烘烤时间为90min左右。结果表明：随着烘烤的进行，湿菌渣首先是表面颜色变深，随后内部开始变稀；在烘烤过程中，湿度逐渐增大(而非减小)，烘烤使得菌渣内部变成溏状物，并且变得很稀，出现流动性。同时，有类似红糖的物质在高温下熔化，使得整体更加不成形，粘连在篦子上。随着烘烤继续进行，菌渣表面出现烧焦样，焦糊气味，但内部仍然很湿。由此表明：采用烘箱进行干燥会因为胞内水溢出产生的粘稠性等问题而无法无效处理湿菌渣并进行后续资源化利用。对照例4采用现有高温喷浆造粒工艺对实施例1的湿菌渣进行处理，为了实现后续干化，不得不将菌渣至于池中腐烂48-72小时，通入蒸汽进行煮沸，同时不断搅拌，期间产生严重的恶臭气味，造成厂区内异味很严重；随后将处理后的菌渣浆液喷入干化炉，在高温喷浆造粒过程中，产生大量有严重异味的烟气，其中含有大量有机物、水蒸气、粉尘等，处理过程中的温度为500℃以上，蛋白质被烧焦，出现类似烧毛的气味，对周边环境造成严重污染；其中，产品的质量检测结果见表2。对照例5采用堆肥方式对对实施例1的湿菌渣进行处理，将菌渣置于堆肥池中，利用细菌进行再次发酵，菌渣继续腐朽并处于液态，期间需要耗用大量空气中的氧气，产生严重的恶臭释放到空气中。经过长达60天的处理，最终的肥液依然需要经过浓缩、喷雾干燥等环节才能产生固态肥料，工艺繁琐、产量低；经过堆肥以后，原菌渣中的固形物损失过半，物质损耗严重、效益差；其中，产品的质量检测结果见表2。表2球形菌渣颗粒的质量检测结果最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12