CN116239258B - 一种生物发酵菌渣深度处置工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生物发酵菌渣深度处置工艺，属于菌渣处理技术领域，包括以下步骤，S1：菌渣原液中顺序加入稀酸、混凝剂和絮凝剂，边加入边搅拌，制成第一菌渣悬浮液；S2：将第一菌渣悬浮液固液分离，分离出第一清液和第一湿泥；S3：第一清液排放到污水处理车间的生化系统进行生化处理，第一湿泥输送至烘干设备进行烘干，制成菌渣干料。本发明提供的生物发酵菌渣深度处置工艺，对菌渣原液处理后，COD值减少80％，固含值减少80％，总氮值减少90％，总磷值减少95％，大大降低了后续生化处理的难度，从而降低菌渣原液的处理成本。
Description
技术领域
本发明属于菌渣处理技术领域，更具体地说，是涉及一种生物发酵菌渣深度处置工艺。
背景技术
我国是全球的制药大国，随着医药行业的发展和环境保护的需求，菌渣处理显得越来越重要。据估算，每年湿菌渣生产量约880-1100万吨，湿菌渣是发酵类制药企业在生产过程中产生的液体废物，主要由菌丝体、剩余发酵培养基、中间代谢产物和微量残留原料药组成。
菌渣处理处置技术是菌渣实现“无害化、减量化、资源化”的前提和保证，科学合理的菌渣处理处置技术，不但实现安全、环保的解决菌渣产生的环境问题，而且还能使菌渣中的资源最大限度地二次利用。目前，生产企业处置菌渣的方式是直接将其排放至污水处理车间的生化系统中进行生化处理，使菌渣达到环保标准后进行排放，上述处置方式虽然使菌渣达到了环保排放要求，但也使得菌渣中的一些可用资源，比如蛋白和纤维等有机质，随处理后的菌渣一同排出，造成了资源浪费，而且未经处理的菌渣中COD值和总氮值较高，直接排入污水处理车间进行生化处理难度大，增加污水处理车间的工作压力，进而提高了菌渣的处置成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物发酵菌渣深度处置工艺，在菌渣排入到污水处理车间进行生化处理之前对菌渣进行预先处理，分离菌渣中的可用资源，降低菌渣的处理难度，减轻污水处理车间的工作压力，降低处理成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种生物发酵菌渣深度处置工艺，包括以下步骤：
S1：菌渣原液中顺序加入稀酸、混凝剂和絮凝剂，边加入边搅拌，制成第一菌渣悬浮液；
S2：将第一菌渣悬浮液注入固液分离设备进行固液分离，分离出第一清液和第一湿泥；
S3：第一清液排放到污水处理车间的生化系统进行生化处理，第一湿泥输送至烘干设备进行烘干，制成菌渣干料。
在一种可能的实现方式中，在进行S1前，对菌渣原液进行加热水解处理，加热过程先将菌渣原液升温至135-145℃，保温5-10分钟，再将菌渣原液降温至60-70℃。
在一种可能的实现方式中，在S1中，加入混凝剂与加入絮凝剂的时间间隔为10-15分钟。
在一种可能的实现方式中，在S3中，第一湿泥在烘干前还需要在固体发酵罐中进行发酵处理。
在一种可能的实现方式中，所述发酵处理中使用的发酵菌种为益生菌或抗生素降解菌。
在一种可能的实现方式中，第一清液排入污水车间的生化系统前，还需要经过以下处理步骤：
A1：将第一清液进行消毒灭菌处理；
A2：将消毒灭菌处理后的第一清液注入清液发酵罐中进行生物发酵处理，第一清液发酵后制成第二菌渣悬浮液；
A3：将第二菌渣悬浮液低速离心破壁分离，分离出第二清液和第二湿泥，第二清液排入污水处理车间的生化系统进行生化处理，第二湿泥储存备用；
在一种可能的实现方式中，在步骤A2中，生物发酵处理所用的菌种为益生菌或抗生素降解菌，所述第二湿泥作为生物发酵剂与第一湿泥混合输送至固体发酵罐进行发酵处理。
在一种可能的实现方式中，在步骤A2中，生物发酵所用的菌种为絮凝剂生产菌，步骤A3中，第二湿泥输送至固体发酵罐与第一湿泥混合发酵，第二清液在排入污水处理车间的生化系统进行生化处理前，还需要进行以下步骤处理：
将第二清液高速离心浓缩，生成第三清液和生物絮凝剂浓缩液，第三清液排入污水处理车间的生化系统进行生化处理，生物絮凝剂浓缩液排入生物絮凝剂储罐进行储存。
在一种可能的实现方式中，在步骤S1中使用的絮凝剂为生物絮凝剂储罐中的生物絮凝剂浓缩液。
在一种可能的实现方式中，菌渣原液、稀酸、混凝剂和絮凝剂的体积份配比为60：4-5:20-30:8-10。
本发明提供的生物发酵菌渣深度处置工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本发明生物发酵菌渣深度处置工艺，对菌渣原液处理后，COD值减少80％，固含值减少80％，总氮值减少90％，总磷值减少95％，大大降低了后续生化处理的难度，从而降低菌渣原液的处理成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的生物发酵菌渣深度处置工艺的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，现对本发明提供的生物发酵菌渣深度处置工艺进行说明。一种生物发酵菌渣深度处置工艺，包括以下步骤：
S1：在菌渣原液中顺序加入稀酸、混凝剂和絮凝剂，边加入边搅拌，制成第一菌渣悬浮液；
在本步骤中，菌渣原液、稀酸、混凝剂和絮凝剂的体积份配比为60：4-5:20-30:8-10，稀酸可选浓度为10％左右的盐酸溶液，也可以选用其它酸液或者工业废酸，混凝剂选用有机混凝剂或者无机混凝剂均可，例如阴离子聚丙烯胺酰溶液或者水玻璃，絮凝剂选用生物絮凝剂和化工合成絮凝剂，在实际应用中，S1具体实施步骤如下：第一步将菌渣原液注入混凝反应箱，第二步在混凝反应箱中注入稀酸溶液，使菌渣原液与稀酸混合，形成第一混合液，第一混合液pH值呈酸性，可促进菌渣原液中的有机蛋白变性，第三步，将混凝剂注入混凝反应箱，使第一混合液与混凝剂混合形成第二混合液，在混凝剂的注入过程中，需要对混合形成第二混合液进行持续搅拌，以使第一混合液与混凝剂充分反应，使第二混合液中生成更多沉淀，第四步，待混凝剂添加完成后，继续持续搅拌第二混合液10-15分钟后，再向混凝反应箱内注入絮凝剂，絮凝剂与第二混合液混合形成第一菌渣悬浮液，在絮凝剂注入过程中，需要对混合形成的第一菌渣悬浮液进行持续搅拌，以使絮凝剂与第二混合液充分反应，使第一菌渣悬浮液中的悬浮粒子在絮凝剂的作用下通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒较大絮凝体，从而使第一菌渣悬浮液分离、澄清。
S2：将第一菌渣悬浮液注入固液分离设备进行固液分离，分离出第一清液和第一湿泥；在本步骤中，固液分离设备选用叠螺机，也可以选用板框压滤机、带式脱水机，使用时，叠螺机转速设为2-5转/分钟,第一湿泥含水率在60％-80％之间，对分离出的第一清液进行检测，第一清液相比于菌渣原液，COD值降低50％-70％，总氮值降低85％-88％。
S3：将第一清液排放到污水处理车间的生化系统进行生化处理，第一湿泥先注入固体发酵罐中进行90-100小时的发酵处理，待第一湿泥完成发酵后再将其输送至烘干设备进行烘干，制成菌渣干料。
在本步骤中，当菌渣原液为维生素类菌渣时，发酵处理中使用的菌种为益生菌，例如：干酪乳杆菌、动物双歧杆菌、植物乳杆菌和枯草芽孢杆菌等，可选的，当菌渣原液为维生素类菌渣时，产生的第一湿泥也可以不经过发酵处理，直接输送至烘干设备内进行烘干；
在本步骤中，当菌渣原液为抗生素类菌渣时，产生的第一湿泥在发酵处理中选用的菌种为抗生素降解菌，抗生素降解菌是指一些对抗生素具有降解功能的菌类，例如：放线菌、酵母菌、发酵丝状菌、芽孢杆菌、枯草杆菌等，第一湿泥通过加入抗生素降解菌进行发酵处理后，使第一湿泥内残留的抗生素得以消除。
在步骤S3中，当菌渣原液为维生素类菌渣时，第一湿泥通过加入益生菌进行发酵处理，可增加第一湿泥内营养成分的含量，提高第一湿泥的经济价值。
在步骤S3中，当菌渣原液为抗生素类菌渣时，第一湿泥发酵处理的具体过程如下：
将第一湿泥注入固体发酵罐中，在固体发酵设备中加入固体发酵菌种，控制第一湿泥与固体发酵菌种的重量比例为100:3-6，第一湿泥的发酵时长为90-100小时，在发酵过程中，始终保持固体发酵设备内部温度在30-35℃之间，且前48小时向固体发酵设备内通气，第一湿泥进行有氧发酵，48小时后停止通气，第一湿泥进行厌氧发酵，并且在厌氧发酵过程中每小时对第一湿泥进行一次翻动作业，每次翻动作业持续20分钟，相邻的两次翻动作业间隔40分钟，在第一湿泥完成发酵处理后，使用HPLC和杯碟法检测第一湿泥内抗生素的残余量，检测达标后，将发酵后的第一湿泥输送至烘干设备处，进行烘干处理。通过对第一湿泥进行发酵处理，对第一湿泥内抗生素类菌渣中残余的抗生素进行无害化处理。
在步骤S3中，烘干设备选用真空桨叶干燥机，采用蒸汽加热，真空度保持在0.04-0.08Mpa，进口蒸汽温度120-130℃，出口蒸汽温度60-90℃，烘干后的菌渣干料含水率在10％以下，菌渣干料装袋外运，可作为有机肥或者土壤改良剂使用，实现变废为宝，为企业创造利润。
在一些实施例中，在进行步骤S1前，先对菌渣原液加热水解处理，具体地，将渣液储罐中的菌渣原液注入到热水解设备中，采用蒸汽加热的方式对菌渣原液进行加热，加热时，先将菌渣原液升温至135-145℃，保持该温度持续5-10分钟，将菌渣原液降温至60-70℃，再将菌渣原液注入到混凝反应箱中与稀酸混合。通过对菌渣原液加热处理，促进菌渣原液中有机蛋白变性，提高后续菌渣原液、稀酸和混凝剂混合后形成的第二混合液中的沉淀数量，减少混凝剂的使用量，提高第一湿泥的产出量，降低第一清液中的COD值和总氮值。
在一些实施例中，第一清液在排入污水处理车间的生化系统前还需要进行以下步骤处理：
A1：将第一清液进行消毒灭菌处理，通过消毒灭菌处理消除第一清液中的杂菌，为后续处理做准备；
A2：将消毒灭菌处理后的第一清液注入清液发酵罐中进行24-48小时的生物发酵处理，第一清液发酵后制成第二菌渣悬浮液。
A3：将第二菌渣悬浮液注入低速离心机，对第二菌渣液进行低速离心破壁分离，分离出第二清液和第二湿泥；
在本实施例中，当处理的菌渣原液为维生素类菌渣时，上述步骤A2中生物发酵处理所用的菌种可选为益生菌，在生物发酵过程中，第一清液作为培养基使用，使得益生菌大量繁殖，发酵完成后，生成混合有大量益生菌的第二菌渣悬浮液，通过上述步骤A3，第二菌渣悬浮液分离成第二清液和第二湿泥，第二清液直接排入到污水处理车间的生化系统进行生化处理，而在生物发酵中繁殖的大量的益生菌存留在第二湿泥中，可将第二湿泥注入储罐进行储存，并在第一湿泥进行发酵处理时，将储存的第二湿泥作为发酵剂注入到固体发酵罐中，与第一湿泥混合进行发酵处理，通过上述工艺处理，从整体上减少第一湿泥发酵处理时的菌种使用量，降低本工艺的运行成本，而且还使得第一清液中的营养物质得到二次利用。
在本实施例中，当处理的菌渣原液为抗生素类菌渣时，上述步骤A2中生物发酵处理所用的菌种可选为抗生素降解菌，其余步骤与菌种为益生菌时相同，在此不做赘述。
在另一实施例中，上述步骤A2中生物发酵处理所用的菌种为絮凝剂生产菌，絮凝剂生产菌是一类能合成并分泌具有絮凝活性物质的微生物，例如：霉菌、酵母菌、放线菌等，絮凝剂生产菌的加入量为第一清液质量比重的1％-5％,第一清液发酵时长为24-48小时，发酵完成后生成第二菌渣悬浮液；
在本实施例中，在步骤A3中，生成的第二湿泥输送至固体发酵罐中与第一湿泥混合，并在与第一湿泥一同进行发酵处理后，输送至烘干设备进行烘干，第二清液在排入污水处理车间的生化系统进行生化处理前，还需要进行高速离心浓缩处理，具体地，将第二清液注入高速离心机，对第二清液进行高速离心浓缩，生成第三清液和生物絮凝剂浓缩液，第三清液排入污水处理车间的生化系统进行生化处理，生物絮凝剂浓缩液排入生物絮凝剂储罐进行储存。在本步骤中，对产出的第三清液进行检测，第三清液相较于第一清液，COD值降低10％-15％，总氮值降低1％-3％。
进一步地，在本实施例中，将储存在生物絮凝剂储罐中的生物絮凝剂浓缩液作为絮凝剂与S1中的菌渣原液混合。在实际应用中，生物絮凝剂浓缩液为本工艺过程中的产生物，通过使用生物絮凝剂浓缩液作为絮凝剂在S1中与第二混合液混合得到菌渣悬浮液，减少工艺过程中其它絮凝剂的使用量，降低了工艺实施运行费用，实现了对菌渣原液中可用资源得到有效利用。
将菌渣原液通过本发明提供的生物发酵菌渣深度处置工艺处理后，对排入至污水处理车间生化系统的第三清液进行成分检测，检测第三清液中COD值、固含值、总氮值以及总磷值，检测结果如下表所示：
由上表可知，与现有技术相比，通过使用本发明提供的处置工艺对菌渣原液处理后，第三清液相比于原菌渣原液COD值减少80％，固含值减少80％，总氮值减少90％，总磷值减少95％，大大降低了第三清液后续生化处理的难度，从而整体上降低了菌渣原液的处理成本，另外，工艺过程中产生的第一湿泥和第二湿泥在烘干后得到的菌渣干料可作为有机肥或者土壤改良剂使用，变废为宝，为企业创造经济价值。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种生物发酵菌渣深度处置工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：菌渣原液中顺序加入稀酸、混凝剂和絮凝剂，边加入边搅拌，制成第一菌渣悬浮液；
S2：将第一菌渣悬浮液注入固液分离设备进行固液分离，分离出第一清液和第一湿泥；
S3：将第一清液进行消毒灭菌处理，将消毒灭菌处理后的第一清液注入清液发酵罐中进行生物发酵处理，所述生物发酵处理所用的菌种为絮凝剂生产菌，第一清液发酵后制成第二菌渣悬浮液，将第二菌渣悬浮液低速离心破壁分离，分离出第二清液和第二湿泥，再将第二湿泥输送至固体发酵罐与第一湿泥混合发酵，发酵处理完成后再输送至烘干设备进行烘干，制成菌渣干料，将第二清液高速离心浓缩，生成第三清液和生物絮凝剂浓缩液，第三清液排入污水处理车间的生化系统进行生化处理，生物絮凝剂浓缩液排入生物絮凝剂储罐进行储存，并将生物絮凝剂储罐中的生物絮凝剂浓缩液作为絮凝剂应用到步骤S1中。
2.如权利要求1所述的生物发酵菌渣深度处置工艺，其特征在于，在进行S1前，对菌渣原液进行加热水解处理，加热过程先将菌渣原液升温至135-145℃，保温5-10分钟，再将菌渣原液降温至60-70℃。
3.如权利要求1所述的生物发酵菌渣深度处置工艺，其特征在于，在S1中，加入混凝剂与加入絮凝剂的时间间隔为10-15分钟。
4.如权利要求1所述的生物发酵菌渣深度处置工艺，其特征在于，菌渣原液、稀酸、混凝剂和絮凝剂的体积份配比为60：4-5:20-30:8-10。
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