技术领域
本发明涉及一种利用制药菌渣合成生物质成型燃料的制备方法。
背景技术：
自2008年起，根据《制药工业污染防治技术政策》要求，医药生产过程中产生的菌丝废渣被列入危险废物管理，必须焚烧或安全填埋。抗生素菌渣亦明确被列为危险废物名录，作为危险废物处理。菌渣按照危险废物进行焚烧处置，需使用专用的焚烧炉。初步估算，每吨废渣处理费用约2000元，仅石家庄一地，每年产生的菌渣就多达几十万吨。即便按一年30万吨计算，处理费用也高达6亿元。
抗生素企业生产的主产品是抗生素原料，属原料药行业，该行业属于制药行业的底端，产品盈利率不高，菌渣是其副产物，行业整体盈利水平决定了菌渣的处理工艺必须是低成本、简单化。现有的焚烧处理方式，企业在成本上难以接受，如按照此方式处理，处理成本要超过其盈利水平，导致生产成本过高，最终导致此方式难以实际执行。
菌渣如果全部采用焚烧处理，按照上文保守估计，石家庄市每年产生量有30万吨，需要具有相应的焚烧处置设施能力亦为30万吨，而统计目前石家庄市合规焚烧处置单位，整体焚烧处置能力不足5万吨，焚烧处置设施缺口明显，同样导致此方式难以实际执行。
我国多年来一直倡导的经济模式是循环经济模式。循环经济以物质、能源循环使用为特征，所有的原料和能源在不断进行的经济循环中得到合理利用，以资源最大化和污染排放最小化为前提，能实现经济增长、环境保护和社会全面进步的协调发展。能源是国民经济赖以生存发展的基础，我国是能源消耗大国，传统的能源供给方式由于其资源的有限性以及在生产利用过程对环境生态造成的巨大压力，已经制约国民经济的可持续发展。在此形势下，开发环保可再生能源、生物质能源已成为国家政策支持的朝阳产业。
抗生素菌渣(干基)中蛋白等有机物含量高达90%以上，是比较优良的可再生资源原料，仅仅通过简单的焚烧处置达到无害化的目的是对资源的极大浪费。合法、合理、经济的处置抗生素菌渣，使其符合国家环保和能源法律法规的管理要求和发展规划，已经成为抗生素原料药制造行业的重大问题，该问题能否妥善处理，会影响整个行业的生存和发展战略。同时该问题的妥善解决也可破解环保管理部门尤其是危险废物管理部门面临的管理困境。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用制药菌渣合成生物质成型燃料的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
本发明菌渣为抗生素菌渣，
所述制备方法经过如下步骤：
步骤一：原料粉碎筛选单元；
首先将上述菌渣在通过烘干预处理后，使菌渣的含水率≤20%，将预处理后的菌渣与，进入混合设备与生物质辅料进行混合，混合时间4~6分钟，在混合过程中将结块的菌渣和大粒径的菌渣破碎为直径4-6mm的细颗粒状。
步骤二：造粒成型单元
将步骤一得到的菌渣经过自动提料系统进入数控储存分离送料仓，菌渣均匀送入造粒机，在造粒机中，菌渣经过与压辊、模具之间的摩擦，使菌渣升温到75-85℃，完成造粒成型。
步骤三：输送风干单元
经过造粒机的输送带输送产品，移动链板带动产品移动，下部有进风口，上部有风机，向外抽出湿空气，经2-4分钟时间，完成产品的冷却干燥，制成生物质成型燃料。
所述抗生素菌渣包括庆大霉素抗生素菌渣、青霉素V钾抗生素菌渣和/或青霉素C。
所述烘干预处理为板框压饼、干燥机蒸汽加热、真空干燥和/或吹风蒸汽烘干。
所述生物质辅料包括锯末、Ca(OH)2和/或固硫剂。
所述混合设备的型号为兴牧-LSY，所述自动提料系统的型号为金旺JW-6，所述造粒机的型号为金旺JW-90。
本发明的积极效果如下：
本发明充分利用了菌渣有机质含量高（大于90%）、热值高（3600-4000Kcal/kg，含水≤20%）的特点，将菌渣压制成型生物质燃料，通过此过程将能源密度低的废物（菌渣）压制成能源密度高，比重大、质地坚硬的颗粒或块状燃料，经过上述步骤加工后的产物具有着火容易、灰分低、清洁卫生等特点，且产品符合国家生物质固体成型燃料技术要求，进而作为生物质发电厂原料，代替部分秸秆进行焚烧发电、制热，从而实现无害化处理、资源化利用及降低生产企业燃料成本。
具体实施方式
本发明经上述步骤制作的生物质燃料，产生单位负责将菌渣处理至含水率小于等于20%，再通过的运输单位将包装好的菌渣经过粉筛、混合、压制造粒、风干、包装等工序将菌渣制成生物质燃料，并送至有资质单位进行无害化稳定处理。
实施例1：
菌渣以及生物质辅料的重量份数比如下：
菌渣： 青霉素G 45
生物质辅料：锯末 50
固硫剂 5
其中，青霉素G抗生素效价残留小于等于1 mg/kg。
所述制备方法经过如下步骤：
步骤一：原料粉碎筛选单元；
首先将上述菌渣在通过板框压饼预烘干处理后，使菌渣的含水率≤20%，将预处理后的菌渣与，进入混合设备与生物质辅料进行混合，混合时间4分钟，在混合过程中将结块的菌渣和大粒径的菌渣破碎为直径4mm的细颗粒状。
步骤二：造粒成型单元
将步骤一得到的菌渣经过自动提料系统进入数控储存分离送料仓，菌渣均匀送入造粒机，在造粒机中，菌渣经过与压辊、模具之间的摩擦，使菌渣升温到75℃，完成造粒成型。
步骤三：输送风干单元
经过造粒机的输送带输送产品，移动链板带动产品移动，下部有进风口，上部有风机，向外抽出湿空气，经2分钟时间，完成产品的冷却干燥，制成生物质成型燃料。
实施例2：
菌渣以及生物质辅料的重量份数比如下：
菌渣： 链霉素 20
生物质辅料：锯末 80
其中，链霉素抗生素效价残留小于等于100mg/kg。
所述制备方法经过如下步骤：
步骤一：原料粉碎筛选单元；
首先将上述菌渣在通过干燥机蒸汽加热烘干预处理后，使菌渣的含水率≤20%，将预处理后的菌渣与，进入混合设备与生物质辅料进行混合，混合时间5分钟，在混合过程中将结块的菌渣和大粒径的菌渣破碎为直径5mm的细颗粒状。
步骤二：造粒成型单元
将步骤一得到的菌渣经过自动提料系统进入数控储存分离送料仓，菌渣均匀送入造粒机，在造粒机中，菌渣经过与压辊、模具之间的摩擦，使菌渣升温到80℃，完成造粒成型。
步骤三：输送风干单元
经过造粒机的输送带输送产品，移动链板带动产品移动，下部有进风口，上部有风机，向外抽出湿空气，经3分钟时间，完成产品的冷却干燥，制成生物质成型燃料。
实施例3：
菌渣以及生物质辅料的重量份数比如下：
菌渣： 青霉素V钾 70
生物质辅料：锯末 30
Ca(OH)2 3
其中，青霉素V钾抗生素效价残留小于等于2 mg/kg。
所述制备方法经过如下步骤：
步骤一：原料粉碎筛选单元；
首先将上述菌渣在通过真空干燥烘干预处理后，使菌渣的含水率≤20%，将预处理后的菌渣与，进入混合设备与生物质辅料进行混合，混合时间6分钟，在混合过程中将结块的菌渣和大粒径的菌渣破碎为直径6mm的细颗粒状。
步骤二：造粒成型单元
将步骤一得到的菌渣经过自动提料系统进入数控储存分离送料仓，菌渣均匀送入造粒机，在造粒机中，菌渣经过与压辊、模具之间的摩擦，使菌渣升温到85℃，完成造粒成型。
步骤三：输送风干单元
经过造粒机的输送带输送产品，移动链板带动产品移动，下部有进风口，上部有风机，向外抽出湿空气，经4分钟时间，完成产品的冷却干燥，制成生物质成型燃料。
实施例4：
菌渣以及生物质辅料的重量份数比如下：
菌渣： 青霉素V钾 70
生物质辅料：锯末 30
Ca(OH)2 3
其中，青霉素V钾抗生素效价残留小于等于2 mg/kg。
所述制备方法经过如下步骤：
步骤一：原料粉碎筛选单元；
首先将上述菌渣在通过吹风蒸汽烘干预处理后，使菌渣的含水率≤20%，将预处理后的菌渣与，进入混合设备与生物质辅料进行混合，混合时间5分钟，在混合过程中将结块的菌渣和大粒径的菌渣破碎为直径5mm的细颗粒状。
步骤二：造粒成型单元
将步骤一得到的菌渣经过自动提料系统进入数控储存分离送料仓，菌渣均匀送入造粒机，在造粒机中，菌渣经过与压辊、模具之间的摩擦，使菌渣升温到80℃，完成造粒成型。
步骤三：输送风干单元
经过造粒机的输送带输送产品，移动链板带动产品移动，下部有进风口，上部有风机，向外抽出湿空气，经3分钟时间，完成产品的冷却干燥，制成生物质成型燃料。
实施例5：
菌渣： 青霉素V钾 60
生物质辅料：锯末 30
Ca(OH)2 10
其中，青霉素V钾抗生素效价残留小于等于2 mg/kg。
所述制备方法经过如下步骤：
步骤一：原料粉碎筛选单元；
首先将上述菌渣在通过吹风蒸汽烘干预处理后，使菌渣的含水率≤20%，将预处理后的菌渣与，进入混合设备与生物质辅料进行混合，混合时间5分钟，在混合过程中将结块的菌渣和大粒径的菌渣破碎为直径5mm的细颗粒状。
步骤二：造粒成型单元
将步骤一得到的菌渣经过自动提料系统进入数控储存分离送料仓，菌渣均匀送入造粒机，在造粒机中，菌渣经过与压辊、模具之间的摩擦，使菌渣升温到80℃，完成造粒成型。
步骤三：输送风干单元
经过造粒机的输送带输送产品，移动链板带动产品移动，下部有进风口，上部有风机，向外抽出湿空气，经3分钟时间，完成产品的冷却干燥，制成生物质成型燃料。
本发明还可适用于阿维菌素、大观霉素、杆菌肽、硫酸庆大霉素、盐酸林可霉素、头孢菌素C等菌渣。
为了保证生物质燃料的品质还可以进一步的进行抗碎强度测定、破碎率测定以及密度测定，具体测定方法如下：
抗碎强度测定方法
1方法提要
将生物质成型燃料置于软包装内，从2m高处自由落下到规定厚度的钢板或硬化后的地面上。共落下5次，测量粒度大于6mm或20mm的成型燃料占原样品的质量百分数，表示生物质成型燃料的抗碎强度。
2仪器、设备
a)台秤：最大称量2千克，感量0.1克；
b)6mm的圆孔筛和20mm方孔筛；
c)2m刻度尺；
d)钢板：厚度不小于15mm，长约1200mm。宽约900mm；
e)能装不小于1kg生物质成型燃料的布袋或尼龙袋；
f)扎袋绳一根长约200mm。
3测定步骤
3.1 称500克生物质成型燃料M0（若样品总长大于100mm时要先将其截断到100mm以内），准确到0.1克，装入袋内，排除空气，扎紧袋口。用刻度尺量出2m的高度，让装有样品的袋子从此高度自由落下到钢板或硬化的水泥地面上，连续落下5次。
3.2 解开扎袋绳，将样品倒入筛内（颗粒采用6mm圆孔筛，压块采用20mm方孔筛），经过筛分后，称量筛上物的质量。
4测定结果计算
4.1按下式计算生物质颗粒的抗碎强度
SS+6=（M+6）/M0×100％••••••••••••••••••••••••••••（B.1）
式中：
SS+6————————生物质颗粒抗碎强度，％；
M+6————————大于6mm生物质颗粒的质量，g；
M0————————袋装时生物质颗粒的质量，g。
4.2按下式计算生物质压块、棒的抗碎强度
SS+20=（M+20）/M0×100％•••••••••••••••••••••••••（B.2）
式中：
SS+20————————生物质压块抗碎强度，％；
M+20————————大于20mm的生物质压块的质量，g；
M0—————————袋装时生物质压块的质量，g。
计算重复试验结果的平均值，取到小数点后面两位，修约到小数点后的一位报出。
5精确度
两次重复实验的结果差值不超过10％。
破碎率测定方法
1方法提要
通过测量一个生物质成型燃料的包装单位中小于规定尺寸的样品质量分数，为生物质成型燃料的破碎率。
2仪器、设备
a）磅秤：最大称重50kg，感量50g。台秤：最大量程量10kg，感量5g。
b）6mm圆孔筛和20mm方孔筛。
c）铁板：厚度不低于3mm；长2000mm；宽1200mm。
d）钢叉：钢针直径为3mm，长150mm、宽100mm、间隙6mm。
e）毛刷
3测定步骤
选定生物质成型燃料一个完整包装，在磅秤上称得质量后打开包装，将里面的成型燃料倒在铁板上，用台秤称包装物的质量，用钢叉叉起燃料放入原包装中，铁板上残留的燃料经6mm圆孔筛（或20mm方孔筛）过滤后，称得筛下物的质量。
4测定结果表述
4.1按下列公式计算生物质颗粒的破碎率
SS-6=(M-6)/(M0-M1) ×100%......................................(C.1)
式中：
SS-6————————生物质颗粒的破碎率，%；
M-6————————小于3mm的生物质颗粒的质量，kg；
M0————————含包装的生物质颗粒的质量，kg；
M1————————包装物的质量，kg。
4.2按下列公式计算生物质压块、棒的破碎率
SS-20=(M-20)/(M0-M1) ×100%................................(C.2)
式中：
SS-20——————生物质压块的破碎率，%。
M-20——————小于20mm的生物质压块的质量，kg。
4.3实验结果，取到小数点后两位。
密度的测定方法
1方法提要
通过测量试样的质量和真体积，计算出生物质成型燃料的密度。
2仪器、设备
a）托盘天平：最大称量量500g，感量0.1g
b）量筒500ml 250ml
c）大头针
d）自来水
e）石蜡
3测定步骤
准确称量生物质颗粒20粒或称量生物质压块2块，用石蜡密封。在量筒中装上其容量一半的水，读数，将称量好颗粒或压块倒入量筒水中，若 漂浮现象，迅速用大头针将其扎入水中，在10秒内迅速读数。
4测定结果的表述
4.1按下列公式计算生物质或成型燃料的密度
D=m/(V-V0)……………………………………………………………….(D.1)
式中：
d—————生物质成型燃料的密度，g/cm3；
m—————试样的质量，g；
V—————加入试样后量筒水面读数，cm3；
V0—————加入试样前量筒水面读数，cm3。
4.2计算重复试验结果的平均值，取值到小数点后三位，修约到小数点后两位。
5精密度
两次重复实验结果的差不超过0.1g/cm3。