CN108626732A - 对抗生素残渣进行无害化处置的耦合工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种对抗生素残渣进行无害化处置的耦合工艺，将抗生素残渣焚烧技术同水泥生产工艺技术相结合，利用水泥生产的特有设备进行抗生素残渣无害化处置。本发明还提出一种对抗生素残渣进行无害化处置的设备。本发明提出的耦合工艺，抗生素残渣分成两部分分别进入两段三次风管道，抗生素残渣进入三次风管的方向是沿切线方向，喷入方式为旋流喷入；再由三次风将抗生素残渣带入分解炉内与煤粉、生料粉高度混合。抗生素残渣的细度为0.080mm筛余小于13％，与生产水泥的生料细度十分接近容易混合，并发生反应。
Description
技术领域
本发明属于废弃物处理领域，具体涉及一种抗生素生产残渣的处置方法及使用的设备。
背景技术
抗生素生产过程中产生的固体废弃物为菌渣，其主要成分是抗生素产生菌的菌丝体、未利用完的培养基、发酵过程中产生的代谢产物、培养基的降解物以及少量的抗生素等，其含水率在79％～92％，抗生素菌渣干基中的粗蛋白含量为30％～40％、粗脂肪含量为10％～20％，还有部分代谢中间产物、有机溶媒、钙、镁、微量元素和少量残留的抗生素。生产抗生素过程中产生大量的残渣,残渣中微量的药物残留会对生态系统、食品安全和人体健康等构成潜在影响和风险。于2008年被列入《国家危险废物名录》中，属于危险废物。不少药厂采用焚烧的方法处理残渣，这种方法能够大批量的处理菌渣，能将菌渣的体积降低95％，且消除菌渣中的药物残留，但处理含水量如此大的菌渣具有一定的难度，还需外加燃料，另外一般的焚烧方法容易产生二次污染。不合理的处理方法极易造成环境污染和生态危害，同时也会造成资源浪费。
由生产工艺特点决定，发酵生产抗生素过程中产生大量的残渣,残渣中有微量的药物残留，会对生态系统、食品安全和人体健康等构成潜在影响和风险。于2008年被列入《国家危险废物名录》中，属于危险废物。通过市场调查制药企业每生产1吨抗生素原药就会产生8-10吨的湿菌残渣，仅河北省每年产生的抗生素残渣就有约40-45万吨，抗生素残渣作为一种特殊的危险废物，产量大、处理难制约着制药企业向绿色环保型企业发展。因此对残渣进行无害化处置不但保护了生态环境并且把危险废物进行了资源化利用。
发明内容
针对本领域技术的不足之处，本发明的目的是提出一种对抗生素残渣进行无害化处置的耦合工艺，耦合水泥工艺技术和危废焚烧技术，并使煤粉和抗生素残渣及生料粉之间进行热能替代和转换从而把抗生素残渣进行了无害化处置。
本发明的另一目的是提出一种对抗生素残渣(菌渣)进行无害化处置的设备。
为实现本发明上述目的技术方案为：
一种对抗生素残渣(菌渣)进行无害化处置的耦合工艺，将抗生素残渣焚烧技术同水泥生产工艺技术相结合，利用水泥生产的特有设备进行抗生素残渣无害化处置。
以下为本发明的优选技术方案。
其中，抗生素残渣(菌渣)和生料粉、煤粉一同进入生产水泥的煅烧设备分解炉内，进行半封闭式混合焚烧；抗生素残渣从残渣仓内通过高压气力提升泵输送至旋流喷枪，以25～28m/s的速度喷入三次风管，然后进入分解炉。
通过试验研究发现，若喷入速度低于25m/s，则残渣会沉降，不能和煤粉、生料粉一起有效燃烧。
其中，抗生素残渣用旋流喷枪喷入三次风管，进入的方向为切向。
其中，抗生素残渣的细度为0.080mm筛余占13％以下，0.20mm筛余占1％以下。
其中，抗生素残渣经过高温旋转流场充分热解、气化并和热生料粉均匀混合后再进入1000～1650℃的回转窑内进行高温煅烧最终形成水泥熟料。
其中，所述抗生素残渣的热值在3000Kcal/kg以上，替代部分煤粉；抗生素残渣占生料粉质量的1～3％。
抗生素残渣替代煤粉的量是基于抗生素残渣的热值，按水泥生产温度计算，且生料粉、煤粉的配比外掺的抗生素比例须在10％以下，这样可保证焚烧的温度。
一种对抗生素残渣进行无害化处置的设备，是在分解炉的三次风风管上设置二个抗生素残渣加入点，二个加入点相对于分解炉对称设置。
优选地，加入点位置距离三次风风管与分解炉的接口0.3～0.8m处。该加入点可使抗生素残渣随三次风进入分解炉，超过该距离会出现沉降。
进一步地，在所述加入点设置旋流喷枪，所述旋流喷枪内设置有旋流风翅，旋流风翅与喷枪内壁水平方向夹角为30～40度，使喷出的抗生素残渣迅速分散并以旋转方式进入流场。
其中，所述抗生素残渣的管道为弧形(能减少输送阻力)，切向连接于三次风风管的顶部，管道直径为60～100mm，管道前端设有旋流喷枪。
风翅使残渣产生自转的旋流，也起到打碎残渣、利于燃烧的作用。
其中，输送抗生素残渣的管道上设置高压气力提升泵。
本发明的有益效果在于：
本发明提出的耦合工艺，抗生素残渣分成两部分分别进入两段三次风管道，抗生素残渣进入三次风管的方向是沿切线方向，喷入方式为旋流喷入。抗生素残渣的细度小于13％(0.080mm筛余)与生产水泥的生料细度十分接近、容易混合，各物质在分解炉内进行高度耦合并发生反应。
抗生素残渣含有的有机溶媒和少量残留的抗生素的毒性在900℃以上的高温、碱性环境中被破坏。抗生素残渣干基中的粗蛋白及脂肪含量在40％以上，耦合反应时放热可替代部分煤粉做水泥生产的燃料。抗生素残渣焚烧后的致癌物质、二噁英等在不同温度梯度的碱性环境中很容易被分解。抗生素残渣焚烧后的飞灰会被系统C4到C1级热生料粉捕捉并通过化学反应形成新物质。抗生素残渣自身含的重金属(如Zn、Cu、Co、Ni、Cr、Cd等)与热生料均匀混合后进入回转窑，经过1000～1650℃的高温环境煅烧后重金属进入水泥熟料的液相最终固化在水泥熟料矿物晶相里。
附图说明
图1为本发明抗生素残渣耦合工艺设备的结构示意图。
图2为实施例1设备的俯视图。
图3为旋流喷枪和三次风风管连接示意图。
图中，1为分解炉，2为抗生素残渣加入点，3为三次风风管，4为回转窑，5为窑头罩，6为旋流喷枪，601为风翅，602为喷入抗生素残渣的管道。
具体实施方式
下面通过最佳实施例来说明本发明。本领域技术人员所应知的是，实施例只用来说明本发明而不是用来限制本发明的范围。
本发明提出一种对抗生素残渣进行无害化处置的耦合工艺，其特征在于，将抗生素残渣和高温生料粉、煤粉耦合，在生产水泥的煅烧设备分解炉内进行半封闭式混合焚烧。以下通过实施例的具体参数进行说明。
实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。
实施例1：
参见图1和图2，一种对抗生素残渣进行无害化处置的设备，其是在分解炉1的三次风风管3上设置二个抗生素残渣加入点2，二个加入点的设置相对于分解炉对称。加入点位置距离三次风与分解炉接口0.5m处。三次风风管连接于窑头罩5。分解炉1的底部与回转窑4连接。抗生素残渣储存于残渣仓内，用置高压气力提升泵提升至加入点。
在所述加入点设置旋流喷枪，所述旋流喷枪的喷入方向为三次风管的切线方向，抗生素残渣喷入的旋流角度为35度。参见图3，所述旋流喷枪内设置有环形设置在喷枪内壁上的4片旋流风翅601，旋流风翅与内壁夹角为35度。所述旋流喷枪喷入抗生素残渣的管道602为弧形，切向连接于所述三次风风管3的顶部，喷入抗生素残渣的管道直径(内径)为80mm。
本实施例所用菌渣华北某药企所产废菌渣，pH值为5，热值3989kcal/kg，低位发热量3984。
采用本实施例的设备，将抗生素残渣和高温生料粉、煤粉混合，在生产水泥的煅烧设备分解炉内进行半封闭式混合焚烧。抗生素残渣占生料粉质量比例为1.5％。
抗生素残渣的细度为0.080mm筛余占13％以下、0.20mm筛余占1％以下，以26m/s的速度喷入分解炉。
抗生素残渣用旋流喷枪喷入三次风管，进入的方向为切向。
抗生素残渣经过高温旋转流场充分热解、气化并和热生料粉均匀混合后再进入1000～1650℃的回转窑内进行高温煅烧最终形成水泥熟料。熟料性质如表1。
表1:水泥熟料性质参数
因为水泥工艺的煅烧有自己特别的一套设备(预热器、分解炉、回转窑和冷却机，物料在分解炉内是悬浮状态，并且旋转有相应的流场，停留时间会在8秒以上)和工艺，而单纯的把抗生素残渣焚烧又产生有害残渣和有害气体，因此两种技术相耦合做到既完成了抗生素残渣的焚烧又把抗生素焚烧产生的热供给煅烧水泥熟料，而且节约了煤粉，抗生素残渣焚烧产生的有害气体在预热器的碱性环境里又被生料粉吸收。但抗生素残渣燃烧时需要分解炉内煤粉燃烧提供的热，因此两种燃烧相辅相成。对于日产5000吨熟料的水泥生产线，一个小时生料投料量是330吨，而抗生素残渣一个小时喷5吨(一天处理120吨)，用这样的比例混合相当于被生料粉很高程度的稀释，另外燃烧后抗生素的残留有害成份又被熟料固化不以有害成份单独存在，实现了无害化处理。
实施例2:
采用和实施例1同样的设备，将抗生素残渣和高温生料粉、煤粉共同在生产水泥的煅烧设备分解炉内进行半封闭式混合焚烧。本实施例所用菌渣为华北某药企所产干菌渣，pH值为3，热值4760kcal/kg，低位发热量3329。抗生素残渣占生料粉比例为1.6％。
抗生素残渣的细度为0.080mm筛余占13％以下、0.20mm筛余占1％以下，以28m/s的速度喷入分解炉。
抗生素残渣用旋流喷枪喷入三次风管，进入的方向为切向。
抗生素残渣经过高温旋转流场充分热解、气化并和热生料粉均匀混合后再进入1000～1650℃的回转窑内进行高温煅烧最终形成水泥熟料。水泥熟料的性质见表2。
表2:水泥熟料性质参数
实施例3:
采用和实施例1同样的设备，将抗生素残渣和高温生料粉、煤粉共同在生产水泥的煅烧设备分解炉内进行半封闭式混合焚烧。本实施例所用菌渣华北某药企所产废菌渣，pH值为5，热值4454kcal/kg，低位发热量3542。抗生素残渣占生料粉比例为1.7％。
抗生素残渣的细度为0.080mm筛余占13％以下，以28m/s的速度喷入分解炉。
抗生素残渣用旋流喷枪喷入三次风管，进入的方向为切向。
抗生素残渣经过高温旋转流场充分热解、气化并和热生料粉均匀混合后再进入1000～1650℃的回转窑内进行高温煅烧最终形成水泥熟料。性质见表3。
表3:水泥熟料性质参数
实施例4
采用和实施例1同样的设备，将抗生素残渣和高温生料粉、煤粉共同在生产水泥的煅烧设备分解炉内进行半封闭式混合焚烧。本实施例所用菌渣为河北某药企所产废菌渣，pH值为5，热值4653kcal/kg，低位发热量3648.8。抗生素残渣占生料粉比例为1.5％。
抗生素残渣的细度为0.080mm筛余占13％以下，以26m/s的速度喷入分解炉。
抗生素残渣用旋流喷枪喷入三次风管，进入的方向为切向。
抗生素残渣经过高温旋转流场充分热解、气化并和热生料粉均匀混合后再进入1000～1650℃的回转窑内进行高温煅烧最终形成水泥熟料。性质见表4。
表4:水泥熟料性质参数
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种对抗生素残渣进行无害化处置的耦合工艺，其特征在于，将抗生素残渣焚烧技术同水泥生产工艺技术相结合，利用水泥生产的特有设备进行抗生素残渣无害化处置。
2.根据权利要求1所述的耦合工艺，其特征在于，抗生素残渣和生料粉、煤粉一同进入生产水泥的煅烧设备分解炉内，进行半封闭式混合焚烧；抗生素残渣从残渣仓内通过高压气力提升泵输送至旋流喷枪，以25～28m/s的速度喷入三次风管，然后进入分解炉。
3.根据权利要求1所述的耦合工艺，其特征在于，抗生素残渣用旋流喷枪喷入三次风管，进入的方向为切向。
4.根据权利要求1所述的耦合工艺，其特征在于，抗生素残渣的细度为0.080mm筛余占13％以下，0.20mm筛余占1％以下。
5.根据权利要求1～4任一项所述的耦合工艺，其特征在于，抗生素残渣经过高温旋转流场充分热解、气化并和热生料粉均匀混合后再进入1000～1650℃的回转窑内进行高温煅烧最终形成水泥熟料。
6.根据权利要求1～4任一项所述的耦合工艺，其特征在于，所述抗生素残渣的热值在3000Kcal/kg以上，替代部分煤粉；抗生素残渣占生料粉质量的1～3％。
7.一种对抗生素残渣进行无害化处置的设备，包括生产水泥的煅烧设备分解炉；其特征在于，是在分解炉的三次风风管上设置二个抗生素残渣加入点，二个加入点相对于分解炉对称设置。
8.根据权利要求7所述的对抗生素残渣进行无害化处置的设备，其特征在于，加入点位置距离三次风风管与分解炉的接口0.3～0.8m处。
9.根据权利要求7或8所述的对抗生素残渣进行无害化处置的设备，其特征在于，在所述加入点设置旋流喷枪，所述旋流喷枪内设置有旋流风翅，旋流风翅与喷枪内壁水平方向夹角为30～40度，使喷出的抗生素残渣迅速分散并以旋转方式进入流场。
10.根据权利要求7或8所述的对抗生素残渣进行无害化处置的设备，其特征在于，所述抗生素残渣的管道为弧形，切向连接于三次风风管的顶部，管道直径为60～100mm，管道前端设有旋流喷枪。
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