灰黄霉素菌渣土壤调理剂的应用和创新

灰黄霉素菌渣土壤调理剂的应用和创新

六成   ,庞志明 ,郭明春

摘要

     中国是抗生素原料药的生产和出口大国，并且抗生素的产生过程中产生大量的抗生素药渣。抗生素药渣的含水率高，其中有机质丰富且具有少量的抗生素残留其中，如果排放到环境中，是对资源的浪费，对环境污染的主要体现，威胁人类健康，破坏生态环境安全。简要总结了灰黄霉素菌渣利用催化氧化集成快速无害化处理，复配腐殖酸，造粒生产不同菌渣配比的颗粒状灰黄霉素土壤调理剂。灰黄霉素土壤调理剂的应用及前景。

关键词  灰黄霉药渣 催化氧化法 土壤调理剂 应用及前景

  第一  绪论

1.1课题来源

1.1.1课题来源

本课题主要来源于内蒙古格林特制药有限责任公司与上海化工研究院，联合申报的2020年科技兴蒙重点行动专项。

1.1.2课题的研究目的和意义

我国抗生素制药行业近几年随着规模日益壮大的趋势，青霉素、土霉素、链霉素分别占了全球市场份额82%-91%之间 据调研情况统计，每年生产抗生素24万t，占据全球总产量的71%左右【1-2】。抗生素菌渣的产量大、处理难而且是危险废物。危险废物怎么妥善处置，处置技术中怎么消除隐患避免二次污染抗。怎么变废为报使其无害化合理化。是制约制药行业发展需要关注的问题。

通过本项目核心技术开发和产业化工程实施,让其在经济、社会、环境等方面取得不俗的优势和效益。

本项目研发的药渣处理技术成果,具有很好的推广和料学利用价值,可在全国范图内有偿推厂,使这一资源得到最大限度利用,取得巨大的环境效益。

前全国每年至少有100万吨以上的各类抗素残渣亟待妥善处理,通过本项目技术应用,全国可每年实现利润15亿元,处理后产物可作为土壤调理剂,不仅可改善和治理内蒙古大面积的农盐碱业上壤,做为农作物营养还可以解决抗生素残留对整个生态环境的污染。同时,各类抗生素残渣无害化处理后,经过进一步加工制成盐碱土壤调理改良剂后,可为农作物提供4％以上的氮磷等营养元素,土壤有机质含量、团粒结构、孔原率、保湿性能,养分利用率达到6％以上,降低盐碱士壤可交换性钠9%,降低Ph0.55以上,综合提高农作物产量10%,单位亩产增收80元~100元,可广泛应用于内家古上1000万亩盐碱士壤的改良与治理。

本项目充分利用环保处理后的生物医药发酵废渣,最终制成士壤调理改良剂,可解决全国抗生素产地农业盐碱土壤综合治理改良的核心技术和产业发展瓶颈问题,变废为宝,实现资源化的充分利用,推动全团抗生素生产行业废液环保处理和资源综合利用,意义重大。

1.2主要研发内容

针对生物医药行业普遍面临的抗生素发酵废渣处理和利用难题,本项目将重点开展青霉素等药渣环保处理技术开发和示范应用。通过加入氧化剂催化剂、辅助制剂,进行药渣快速无害化环保处理,再应用土壤调理剂制备技术,充分利用抗生素药渣中富含的有机质、各类多元有机酸、氨基酸、氮、磷等元素制作成土壤调理剂产品,广泛应用于内蒙古自治区盐碱土壤治理和修复。

医药残渣的妥善处理和综合利用让其在开拓市场上有着广阔的空间。本项目将采用氧化降解集成技术,将青霉素药渣中残留的抗菌素进行快速无害处理,再经过分离、干燥等过程加工,最终加工成为可提供农作物生长所需各种营养资源的农业土壤改良调理制剂类产品,提高药渣综合处理过程的附加值和经济效益,保障最终产品质量和安全,因此具有重要的意义。通过生物医药残渣资源化综合利用技术的开发与示范应用,可实现生物废渣的高效、无害化处理,降低抗生素生产过程对生态环境的污染,实现生物制药的绿色生产。同时通过合理的资源化利用,最大限度地利用生物废渣其中的有效成份,制成成为无抗生素的蛋白类饲料产品和农业土壤改良调理制剂,实现变废为宝。

1.3研究方法和技术路线

1.3.1研究方法

本项目通过研究开发氧化降解集成技术,将青霉素等药渣中的残留的抗菌素进行工业化快速无害处理,再经过分离、干燥等过程加工,最终加工成为可提供农作物生长所需各种营养资源的农业土壤改良调理制剂产品

1.3.2技术路线

氧化降解集成技术主要工艺路线:药渣中细菌灭活→药渣调浆调节PH值→加入催化剂、氧化剂反应→脱水过滤→干燥→有机肥或土壤调理剂原料。项目技术开发与应用,涉及抗生素废渣残余有害成份的无害化处理、菌渣有用成分的分离、干燥等过程。工艺中滤液作为药渣调浆液循环利用,避兔废水排放。氧化反应产物和催化剂对环境均无二次污染,确保整个工艺污染物为减量去除。合理选择药渣氧化反应的液固比,可减少后续脱水过滤负荷,降低能耗。药渣中抗生素消解后制成盐碱土壤调理剂

按照需要和改良土壤特性,集成土壤改良剂配方技术、生产技术、农化应用技术,充分利用经过安全环保处理的药渣中含有的多种元素制备了土壤调节剂产品。

第二  处置情况

2.1国外抗生素菌渣处置

抗生素菌渣的危险特性体现在有毒有害易感染。

印度:利用灭活菌丝体降解的方法，制成营养丰富的肥料。

英国抗生素菌渣经无害化处理，用于饲料添加剂或动物饲料。

2.2国内抗生素菌渣处置技术介绍

抗生素制药菌渣处理方法有以下几种；焚烧法、肥料化、饲料化、填埋、厌氧发酵技术等其他方法。

焚烧技术

焚烧法去除效果明显，但成本高，工艺复杂。焚烧过程中产生的热量实现了废物资源化得利用。另一方面造成的有机物质的浪费，存在对大气造成污染的隐患。

填埋技术

填埋技术浪费了菌渣中的多种多丰富元素。受场地、承载力的限制。

制肥技术

生素菌渣中含有的蛋白质31%～39%之间适合作为有机肥的原料。制成成品肥料后具有较强的经济前景。

厌氧发酵技术

厌氧发酵技术的技术优势主要体现在生物能源产生的沼肥、沼肥。但产率低，污染废水不易处理。

1.4.3我国抗生素菌渣存在的问题及建议

（1）抗生素菌渣处理处置技术目前还存在无法评估的安全性限制。加强对抗生素菌渣的抗生素残留及污染物的研究，

第三  灰黄霉素菌渣土壤调理剂

3.1 灰黄霉素菌渣土壤调理剂概述

灰黄霉素菌渣经氧化降解集成技术,将药渣中的残留的抗菌素进行工业化快速无害处理,再经过分离、干燥、配比腐殖酸的过程。造粒生产出不同菌渣配比的颗粒状土壤调理剂产品。

3.2针对盐碱土壤改良的综合利用

内蒙古巴彦淖尔等地区有大面积农业盐碱土壤,土壤盐碱化问题十分严重。其中480万亩盐碱化综合治理已列入自治区“十三五”规划。

目前内蒙大面积土壤存在盐渍化趋势，（表层土壤可溶性盐含量不断的提高）当每千克土壤的含盐量在300毫克以上,即为盐渍化土壤;每千克土壤的含盐量在1000毫克以上,即为盐化土壤;盐化土壤不仅使种子发芽慢、吸收养分少、造成干旱等多种不利于作物生长的情况发生。

灰黄霉素等抗生素药渣经过无害化环保处理后,富含的有机质、各类多元有机酸、氨基酸、氮、磷等元素,应用土壤调理剂制备技术,可充分加以利用,制成可增加土壤渗透性和保水性、增强其中中的微量元素活性、具备了土壤肥力功能的土壤调理剂产品,使其广泛应用在内蒙古自治区盐碱土壤的治理、改善、修复中。

3.3创新点和先进性

3.3.1项目技术特点

1)本技术采用氧化集成技术,一定条件下通过在反应体系添加氧化制剂及辅助催化剂,将药渣中抗菌素快速消解无害化处理,实现工业规模处理,灰黄霉素在药渣中含量由处理前的4000ppm,迅速降低至30ppm以下,去除率达到99%以上,低于饲料中抗生素含量50ppmn限值。整体处理过程仅1~4小时。

2)灰黄霉素等医药残渣经过处理后最终制成土壤改良调理剂产品,也可作为重要的有机质原料,通过传统的肥料生产技术装置系统,生产有机无机肥料,为农作物生长提供养分。

3)通过研究制定相关标准和规范,推广处置技术的示范，宣传其应用的安全性、合理性。让其变为可持续发展的行业。

3.3.2项目技术优势

1)湿法催化氧化强化处理集成技术

由于抗生素废渣颗粒细小,残余的抗生素等含量低,无害化处理过程难度大,采用湿法氧化强化处理技术对残余的抗生素进行去除,其应用过程中采用液相氧化剂处理,并加入催化剂强化脱除反应效果,使得反应物质充分接触,极大的提高了反应的效率,且不产生次生污染物,最大限度地去除了残存的有害成份,较常规的无害化处理技术相比,该技术无害化处理效率高,去除效果好,无次生污染

2)采用非热力分离技术

抗生素生产过程中得到的废渣含水率高,药物废渣中残余大量水及其中残存抗生素等成份,将直接影响后续处置过程的负荷及处理的效果。采用非热力脱水技术对生产过程中得到的废渣滤饼进行深度脱水,可有效降低废渣中残余的水分,并进一步回收残余在其中的有效成份。与传统的热力脱水技术相比较,该技术不需要热源,过程无相变,运行能耗低,操作费用少,将废渣进行减量化处理,大幅降低后续无害化处理、热力干燥等过程的运行负荷。

3)盐碱土壤调理技术

抗生素菌渣经过无害化处理,复配氮、钾、磷、中含有的微量营养元素、纤维素类、木质素等。利用土壤调理剂生产工艺的加工,制成农业土壤调理改良产品,（黄霉素所得副产物,经催化氧化集成快速无害化处理后,总氮含量4.15%,总磷含量0.32%,有机质含量64.22%,灰黄霉素含量18.41mg/kg,水分含量7.4%）。全过程集成土壤调理改良剂配方技术、肥料生产技术和土壤改良应用技术,综合解决内蒙古当地盐碱土壤的改良与治理。

第四 结论和展望

4.1技术推广存在限制性

对广大基层农民存在着认识上的、接受上的情况程度不同还要多多加强土壤调节剂的推广，使其认识到土壤调节剂的出色效果和优点。对比传统化肥和农药提高的差距。

4.2土壤调节剂的未来目标及应用展望

通过本项目实施,可示范促进万吨级抗生素药渣环保处理及资源化综合利用产业化装置建设。产业化后每年可环保处理100万吨灰黄霉素等抗生素药渣,经过无害化处理和进一步加工,制成土壤调理剂,可应用于内蒙古约10万亩农业盐碱土壤的改良与治理通过三期综合治理,预计可提高农作物产量10%,单位亩产增收80元100元,农业每年直接受惠5000万元以上。土壤调节剂必然在未来的环境、生态、环保、粮食产量上展现其不俗的优越性，土壤调节剂的发展过程中，国家必定会逐步完善其中存在的问题。让我们一同见证着土壤调节剂更远阔的前景的实现。

参考文献

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我国抗生素菌渣现状及建议 杨帆，张莲（1.宁夏大学资源环境学院，宁夏 银川 750021；2.银川市实验中学，宁夏 银川 750001）