水熱預(yù)處理提高抗生素菌渣厭氧消化甲烷化.pdf

1、抗生素菌渣是抗生素發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的一種生物質(zhì)廢棄物，其有機(jī)成分主要由菌絲體和殘留發(fā)酵原料構(gòu)成。由于富含蛋白質(zhì)和糖類等營(yíng)養(yǎng)成分，曾經(jīng)的主要利用方式是經(jīng)干燥處理后作為動(dòng)物飼料添加劑或者作為土壤改良劑，但由于其中殘留抗生素，易在動(dòng)植物體內(nèi)及肉、蛋內(nèi)形成抗生素積累，存在嚴(yán)重的安全隱患，我國(guó)已經(jīng)在2008年將抗生素菌渣列位危險(xiǎn)廢棄物，嚴(yán)格禁止飼料和肥料利用，要求其排放前必須進(jìn)行無(wú)害化處理?？股鼐吆译y以機(jī)械脫除、加之抗生素殘留對(duì)常規(guī)生物

2、質(zhì)固廢處理的限制作用，迄今還沒(méi)有形成有效的技術(shù)對(duì)其加以處理和資源化。研發(fā)安全地、有效地處理各種抗生素菌渣的方法，是當(dāng)前急需解決的一個(gè)任務(wù)。
　　以頭孢菌素C菌渣為原料，本論文開(kāi)展了其水熱預(yù)處理結(jié)合厭氧發(fā)酵甲烷化的研究，主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　首先，開(kāi)展不同條件下菌渣水熱預(yù)處理實(shí)驗(yàn)，并考察了菌渣的產(chǎn)氣潛力。不同水熱處理?xiàng)l件為：處理溫度80 ℃、120 ℃、160 ℃、180 ℃，處理時(shí)間0min、30min、60min。

3、經(jīng)過(guò)水熱預(yù)處理后菌渣中的固體物質(zhì)的干燥性、脫水性有了明顯改善，尤其是代表可生化能力的SCOD有了明顯的提高，這意味著經(jīng)過(guò)水熱處理之后具有更高的產(chǎn)甲烷的潛力。厭氧消化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在優(yōu)化的條件120 ℃、60min下進(jìn)行水熱處理后，菌渣產(chǎn)氣量（290mlCH4/ g VS）達(dá)原料的3倍。
　　其次，為降低水熱預(yù)處理強(qiáng)度，開(kāi)展了低溫水熱處理產(chǎn)氣研究，并針對(duì)低溫水熱產(chǎn)量低的問(wèn)題，進(jìn)行了加堿強(qiáng)化的研究。低溫水熱處理?xiàng)l件：溫度60 ℃、80

4、 ℃、100 ℃；處理時(shí)間0min、60min、120min。堿熱條件為：在80 ℃、60 min和100 ℃，60 min的水熱條件下，加NaOH0.04g/gTS。發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)處理時(shí)間并沒(méi)有明顯的提高產(chǎn)氣量，但堿熱有一定的改善效果。100 ℃、60min水熱處理時(shí)加堿比相同水熱條件下提高20 ml CH4/gTS，產(chǎn)氣量213 ml CH4/ gVS。
　　最后，進(jìn)行了不同濃度和不同接種量時(shí)產(chǎn)沼氣實(shí)驗(yàn)研究，探究消化過(guò)程中抑制的因素

5、并獲得及消除方法。按照處理后的菌渣（水熱處理?xiàng)l件：120 ℃30min）與接種物體積比為1:5,2:4,3:3的比例進(jìn)行消化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于菌渣中的蛋白質(zhì)在水熱和發(fā)酵當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生大量的氨氮引起的氨氮抑制作用，隨消化基質(zhì)濃度升高，產(chǎn)氣量降低，當(dāng)接種體積比3:3時(shí)，氨氮濃度超過(guò)2800mg/L）消化失敗。針對(duì)高濃度氨氮抑制作用，采用了沸石吸附法、物理吹脫法、化學(xué)法（水熱處理的同時(shí)加CaO，之后進(jìn)行物理吹脫除氨氮）進(jìn)行了除氨氮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，氨