CN215559941U - 一种抗生素菌渣好氧发酵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种抗生素菌渣好氧发酵装置，包括有中空的罐体，所述罐体顶部设有进渣口及排气口，所述罐体底部设有多个出渣口，所述罐体内设有搅拌单元，所述搅拌单元的下方设有布气单元，所述罐体由排气口经管路与尾气处理单元相连通，所述罐体外接有检测单元。本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，采用自动化检测控制，定期进行加氧搅拌，使菌渣内外都处于好氧环境中，对发酵过程中产生的臭气收集后才进行排出，绿色环保。

Description

一种抗生素菌渣好氧发酵装置

技术领域

本实用新型属于固体废弃物及危废处理技术领域，涉及一种抗生素菌渣好氧发酵装置，具体涉及一种适用于抗生素菌渣好氧发酵的无害化及资源化处理的装置。

背景技术

随着我国医药相关领域的发展，抗生素使用量不断增加。2019年健康报告显示，中国每年的制药废水产量高达2.5亿吨，其中含有大量的抗生素，而未经处理的部分有一半之多。依据2008年修订的《国家危险废物名录》，抗生素菌渣被列入危险废物范畴。如果将其直接进行焚烧和填埋处理，不仅处理费用高，而且会造成资源的极大浪费，与环境保护和可持续发展要求不符。2016年国务院下发《“十三五”生态环境保护规划的通知》，抗生素菌渣等废物为重点治理对象。

中国的青霉素产量占世界总产量的1/3，生产回收率一般在70％左右，其余的30％残留在菌渣中，现有工艺条件存在的主要问题是提取条件苛刻、提取成本高、产率低、二次污染等，这对制药行业的可持续发展形成了技术瓶颈。目前对菌渣的处置还没有很好的方法，许多企业将菌渣干燥封存，这样既增加了占地面积，又增加了二次污染的可能，成本大大提高；也有的企业将菌渣外卖给个企或者私营企业，有些私营企业甚至直接将菌渣作为饲料或者饲料添加剂，这种做法存在很多安全隐患。抗生素菌渣产生量大、含水率高，处理费用高，有处理资质的单位数量少且处理能力有限，按照危险废物处理方式进行焚烧或填埋处置受到了限制，菌渣的处理问题日益突出。

抗生素菌渣(干基)中有机物含量占90％以上，主要包括代谢产物和残余的培养基等。但是由于抗生素菌渣中的菌丝体具有刚性的细胞壁，胞内有机质释放困难，难以被快速降解。

针对抗生素菌渣的无害化处理与资源化利用的技术，主要包括厌氧发酵，热解，化学处理，好氧处理。厌氧发酵是将含有高有机质的抗生素菌渣通过厌氧发酵的方式转化为沼气，但是在实现抗生素菌渣的资源化利用的同时，此法很难实现消化液和消化残渣中抗生素的完全脱毒，而且设备投资和运行成本极大，还会带来二恶英或沼液等二次污染的风险。菌渣热解是有些抗生素对热敏感，在较高的温度下会分解，可以采用高温对其进行无害化降解处理，此法需要高温处理，而且实际应用主要限于热敏性原料的处理。化学处理是通过利用酸、碱、盐或有机溶剂处理菌渣，从而破坏抗生素分子结构，起到脱毒效果，此法需要引入较多的化学物质使用，也易导致处理产物的二次污染现象。微生物降解是通过接种某种抗生素降解菌进行好氧发酵堆肥，使菌渣中的抗生素残留被有效降解，形成可利用的有机质材料。

中国专利CN111729236A公开了一种抗生素菌渣处理办法，采用肉骨粉作为添加剂，与抗生素菌渣混合以加快微生物降解，最后通过自然堆肥方式去除菌渣中的有机物。这种办法虽然可以将菌渣调节到微生物处理能力范围内，但投入肉骨粉消耗太大，且微生物降解过程中外部为好氧环境，内部易形成厌氧环境，在用作大规模工艺生产时容易产生臭气，影响环境。

中国专利CN110981563A公开了一种抗生素菌渣的处理方法，在反应罐中控制菌渣水分并通过微波将抗生素菌渣加热，保持一段时间后与黄孢原毛平革菌进行混合静止2天后发酵，每五天一次翻转。该方法对抗生素去除效果好，安全性高，但工艺复杂，自动化程度低，处理过程中加入新菌种较难控制反应过程，难以在工业市场大范围推广。

中国专利CN106925595B公开了一种抗生素菌渣处理工艺，在密封条件下加入酸性物质，升温到对抗生素进行热分解。该工艺能够很好的将抗生素菌渣中的抗生素大幅度去除，但整个过程中所需温度过高，需外加酸性物质，得到的产物具有一定风险，整个工艺需要外加防护措施，安全性较差。

中国专利CN107008734B公开了一种无害资源化处理抗生素菌渣方法，该方法通过加入复合酶破坏菌体，再用液氮冷冻破碎细胞，最终采用厌氧发酵处理。该方法能够将处理后的菌渣再次利用，并达到无抗生素残留，但实施过程中需要用到复合酶、液氮使处理成本较高，处理流程繁琐，且厌氧过程中还需要解决臭气问题，整体工艺较为繁琐。

以上专利均能做到菌渣的无害化处理，但由于其流程繁琐，容易产生其他有害物质，安全性较差等问题难以在生产中大规模推广。抗生素种类繁多且产量巨大，我们仍需要探究抗生素菌渣的低成本无害化处理。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种抗生素菌渣好氧发酵装置，用于对抗生素菌渣进行无害化的微生物降解。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种抗生素菌渣好氧发酵装置，包括有中空的罐体，所述罐体顶部设有进渣口及排气口，所述罐体底部设有多个出渣口，所述罐体内设有搅拌单元，所述搅拌单元的下方设有布气单元，所述罐体由排气口经管路与尾气处理单元相连通，所述罐体外接有检测单元。

优选地，所述罐体下方设有机架。

优选地，所述进渣口为圆形口且设有密封盖。

优选地，所述排气口为圆形口。

优选地，所述出渣口为圆形口且设有密封盖。

优选地，所述出渣口的数量为2个。

优选地，所述搅拌单元包括有搅拌轴，所述搅拌轴沿罐体的中心轴向设置，所述搅拌轴连接有电机，所述搅拌轴由下至上沿径向依次设有多个搅拌桨。

更优选地，所述电机设于所述搅拌轴的下端，所述搅拌轴的上端固定于罐体顶部。

更优选地，所述搅拌桨由下至上包括有第一级搅拌桨、第二级搅拌桨、第三级搅拌桨、第四级搅拌桨，所述第一级搅拌桨、第二级搅拌桨、第三级搅拌桨、第四级搅拌桨均包括有多片间隔角度相等的桨叶。

进一步优选地，所述第一级搅拌桨、第二级搅拌桨、第三级搅拌桨、第四级搅拌桨的桨叶数量为4片；同级所述搅拌桨中，相邻桨叶之间的间隔角度为90°；相邻不同级所述搅拌桨中，相邻桨叶之间的间隔角度为45°。

优选地，所述布气单元包括有布气管及曝气管，所述曝气管设于罐体内且位于搅拌单元的下方，所述布气管一端与曝气管相连通，所述布气管另一端外接有风机，所述风机上设有进气管。

优选地，所述罐体外设有加热器，所述加热器设于风机进气入口处。

优选地，所述罐体内设有第一热传感器、第二热传感器、氧浓度传感器，所述第一热传感器设于所述罐体内壁上部，所述第二热传感器设于所述罐体内壁下部，所述氧浓度传感器设于所述罐体内顶部。

优选地，所述罐体外设有扶梯。

如上所述，本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，采用自动化检测控制，不需要操作人员长期值守，可以实时监测反应罐体内情况。

(2)本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，定期进行加氧搅拌，时刻监控含氧量与温度，保证微生物生存环境，保证微生物种类，使菌渣内外都处于好氧环境中，增强有机物的处理效率。

(3)本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，采用间歇式密闭结构，菌渣无害化处理过程与外界隔绝，避免二次污染。

(4)本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，对发酵过程中产生的臭气收集后才进行排出，绿色环保，提高环境质量。

(5)本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，采用圆筒结构，附属设施紧凑，节约占地面积。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种抗生素菌渣好氧发酵装置的结构主视图。

图2显示为本实用新型的一种抗生素菌渣好氧发酵装置的结构左视图。

图3显示为本实用新型的一种抗生素菌渣好氧发酵装置的结构俯视图。

图4显示为本实用新型的一种抗生素菌渣好氧发酵装置的A-A断面结构图。

附图标记

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实用新型提供一种抗生素菌渣好氧发酵装置，如图1-4所示，包括有中空的罐体1，所述罐体1顶部设有进渣口2及排气口3，所述罐体1底部设有多个出渣口4，所述罐体1内设有搅拌单元5，所述搅拌单元5的下方设有布气单元6，所述罐体1由排气口3经管路与尾气处理单元7相连通，所述罐体1外接有检测单元8。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图1-2所示，所述罐体1下方设有机架9。所述机架9是指罐体1的支撑架，用于支撑罐体1。

在一个优选的实施例中，所述机架9的材质为不锈钢。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，所述罐体1的材质为304或316L不锈钢钣金件。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图3所示，所述进渣口2为圆形口且设有密封盖。所述进渣口2用于输入抗生素菌渣，并保证在发酵过程中不开启不漏气。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，所述排气口3为圆形口。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图4所示，所述出渣口4为圆形口且设有密封盖。所述出渣口4用于在满足出料条件时将菌渣排出。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图4所示，所述出渣口4的数量为2个。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图1、2、4所示，所述搅拌单元5包括有搅拌轴51，所述搅拌轴51沿罐体1的中心轴向设置，所述搅拌轴51连接有电机52，所述搅拌轴51由下至上沿径向依次设有多个搅拌桨53。搅拌桨53在电机52作用下的搅拌轴51转动后带动同步转动。

在一个优选的实施例中，如图1、2所示，所述电机52设于所述搅拌轴51的下端，所述搅拌轴51的上端固定于罐体1顶部。

在一个优选的实施例中，如图1、2所示，所述搅拌桨53由下至上包括有第一级搅拌桨531、第二级搅拌桨532、第三级搅拌桨533、第四级搅拌桨534，所述第一级搅拌桨531、第二级搅拌桨532、第三级搅拌桨533、第四级搅拌桨534均包括有多片间隔角度相等的桨叶。

在进一步优选的实施例中，如图4所示，所述第一级搅拌桨531、第二级搅拌桨532、第三级搅拌桨533、第四级搅拌桨534的桨叶数量为4片；同级所述搅拌桨53中，相邻桨叶之间的间隔角度为90°；相邻不同级所述搅拌桨53中，相邻桨叶之间的间隔角度为45°。

从而使上述第一级搅拌桨531、第二级搅拌桨532、第三级搅拌桨533、第四级搅拌桨534均呈十字形。上述第一级搅拌桨531与第三级搅拌桨533上的桨叶位置对齐，上述第二级搅拌桨532与第四级搅拌桨534上的桨叶位置对齐。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图1、2所示，所述布气单元6包括有布气管61及曝气管62，所述曝气管62设于罐体1内且位于搅拌单元5的下方，所述布气管61一端与曝气管62相连通，所述布气管61另一端外接有风机63，所述风机63上设有进气管64。

所述布气单元6是将空气通过进气管64输入，在风机63作用下进入布气管61进行布气，再经曝气管62将气体均匀加入罐体1内，使得发酵罐保持好氧环境，保持发酵期间内部氧含量充足与微生物生存，避免因为缺氧产生厌氧菌厌氧消化产生臭气。

所述风机63为常规使用的高压风机。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，所述罐体1外设有加热器11，所述加热器11设于风机63进气入口处。用于将鼓入风机63的空气加热，使鼓入的热风进入罐体1内加热渣堆。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图1、2所示，所述尾气处理单元7为常规使用的尾气处理装置。尾气处理装置由排气筒和弯管构成，筒内添加有活性炭，将尾气中有害分子吸附处理后通过弯管排放，防止对周围环境造成污染。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图2-4所示，所述检测单元8为常规用于检测温度、湿度、氧含量、抗生素残留量等的设备，具体如检测温度的温度计，检测湿度的湿度计，检测氧含量的测氧仪，检测抗生素残留量的基于毛细管电泳法的毛细管电泳色谱仪。

所述检测单元8能够智能化检测，在堆肥过程中可以调节PID(PacketIdentifier)控制参数，通过程序实现自动控制高压的风机63和搅拌减速机频率，从而调节发酵罐内的氧含量、温度以及湿度，创造好氧堆肥所需的最佳环境，检测抗生素残留量符合标准后才可进入后续处置，保证处理的无害化。其中，抗生素残留量采用毛细管电泳法进行检测。温度、湿度、氧含量采用相应的常规工艺方法进行检测。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图1所示，所述罐体1内设有第一热传感器121、第二热传感器122、氧浓度传感器123，所述第一热传感器121设于所述罐体1内壁上部，所述第二热传感器122设于所述罐体1内壁下部，所述氧浓度传感器123设于所述罐体1内顶部。

所述第一热传感器121、第二热传感器122为常规使用的热传感器(PTA传感器)。所述氧浓度传感器123为常规使用的氧浓度传感器(OXC传感器)。

在上述抗生素菌渣好氧发酵装置中，如图2所示，所述罐体1外设有扶梯10。所述扶梯10用于工人作业检查，保证使用过程中的安全性。

在一个优选的实施例中，所述扶梯10的材质为不锈钢。

下面结合图1-4，说明本实用新型中一种抗生素菌渣好氧发酵装置的使用过程。

使用者获得如图1-4所示的一种抗生素菌渣好氧发酵装置后，将混合好辅料的抗生素菌渣通过进渣口2输入罐体1内进行发酵。通过电机52带动搅拌轴51转动，从而带动多级搅拌桨53上的多片桨叶转动。在桨叶作用下将菌渣均匀布置。等到菌渣均匀布置后开始进行发酵，并暂时停止搅拌。

进行发酵时，通过加热器11对罐体1进行加热，使罐体1温度保持在50-70℃，保证微生物的生活环境，通过第一热传感器121、第二热传感器122检测发酵罐内温度，检测温度低于温度下限时打开加热器11，检测温度高于温度上限时，关闭加热器11，控制罐体1温度保持在50-70。同时，用风机63将含氧空气通过进气管64输入布气管61进行布气，再经曝气管62将气体均匀加入罐体1内，保证罐体1内的含氧量，通过氧浓度传感器123检测发酵罐内氧浓度，检测氧浓度低于氧浓度下限时打开风机63，检测氧浓度高于氧浓度上限时，关闭风机63，控制罐体1氧浓度保持在6-10％，氧浓度在6-10％区间则通过PID运算调节风机63频率，从而保证罐体1内氧浓度适宜，确保微生物对菌体是好氧发酵，避免厌氧环境。

然后，阶段性开启搅拌桨53，将菌渣堆体内外翻转，保证处理的均衡性，此过程中产生的废气通过排气口3排出至尾气处理单元7，在尾气处理单元7中经过处理后排空。发酵到一定过程后，通过检测单元8对罐体内的温度、湿度、含氧量、抗生素残留量判断好氧发酵所处阶段，达标后将菌渣通过出渣口4排出。排出菌渣时，同时启动搅拌单元5，转动桨叶，可以将残留菌渣从桶中刮出，防止板结。

在具体实例中，某制药废水处理厂现对菌渣中青霉素进行处理，处理工艺拟采用好氧发酵堆肥。原菌渣的含水率为80％，碳氮比4.7，按比例混合辅料后将含水率降低到65％以下，且碳氮比提升到25/1～35/1之间，满足生物处理要求。现采用本申请中的抗生素菌渣好氧发酵装置，进行生物处理，去除菌渣中有机物质。将混合物料加入到罐体1中，并通过加热器11对物料进行升温，达到适合微生物生存的温度，将空气通过布气单元6往罐体1内补充气体，并将菌渣发酵过程中产生的臭气通过尾气处理单元7进行收集、处理，在无害后排入大气中，通过电机52带动搅拌单元5中的多级搅拌桨53，保证菌渣各部分处于好氧环境，并通过检测单元8随时对罐内情况进行数据监控。经过二次发酵后对菌渣中残留的抗生素进行检测，待达标后可将发酵罐体1中所有菌渣排出。菌渣经过发酵处理后抗生素含量已达到标准以下，发酵罐完成菌渣的无害化生物处理。

再如具体实例中，某链霉素制药厂进行菌渣处理，处理工艺拟采用好氧发酵堆肥。原菌渣的含水率为75％，碳氮比7.2。按比例混合辅料后，含水率约为50％，碳氮比30/1，完全满足好氧堆肥所需的条件，生物降解采用本申请中的抗生素菌渣好氧发酵装置。菌渣进入发酵罐体1后开始升温，达到微生物正常活动的适宜的温度，通过PID调节保证发酵罐内的氧含量和温度，使罐内氧含量保持在6-10％，一次发酵温度50-70℃，二次发酵温度40-50℃，将菌渣分解出来的气体通过尾气处理单元7回收后处理，达到无害化标准后再排入空气中。整个过程采用检测单元8控制检测，更好的检测罐体1内的数值，时刻对发酵过程进行反馈。二次发酵结束后开始对样本中的抗生素残留量进行检测，达到标准后可以将菌渣安全排出。经过生物发酵后的菌渣满足无害化处理要求，其中抗生素残留量达到要求。

综上所述，本实用新型提供的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，采用自动化检测控制，定期进行加氧搅拌，使菌渣内外都处于好氧环境中，对发酵过程中产生的臭气收集后才进行排出，绿色环保。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，包括有中空的罐体(1)，所述罐体(1)顶部设有进渣口(2)及排气口(3)，所述罐体(1)底部设有多个出渣口(4)，所述罐体(1)内设有搅拌单元(5)，所述搅拌单元(5)的下方设有布气单元(6)，所述罐体(1)由排气口(3)经管路与尾气处理单元(7)相连通，所述罐体(1)外接有检测单元(8)。

2.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，所述罐体(1)下方设有机架(9)。

3.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，所述搅拌单元(5)包括有搅拌轴(51)，所述搅拌轴(51)沿罐体(1)的中心轴向设置，所述搅拌轴(51)连接有电机(52)，所述搅拌轴(51)由下至上沿径向依次设有多个搅拌桨(53)。

4.根据权利要求3所述的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，所述搅拌桨(53)由下至上包括有第一级搅拌桨(531)、第二级搅拌桨(532)、第三级搅拌桨(533)、第四级搅拌桨(534)，所述第一级搅拌桨(531)、第二级搅拌桨(532)、第三级搅拌桨(533)、第四级搅拌桨(534)均包括有多片间隔角度相等的桨叶。

5.根据权利要求4所述的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，所述第一级搅拌桨(531)、第二级搅拌桨(532)、第三级搅拌桨(533)、第四级搅拌桨(534)的桨叶数量为4片；同级所述搅拌桨(53)中，相邻桨叶之间的间隔角度为90°；相邻不同级所述搅拌桨(53)中，相邻桨叶之间的间隔角度为45°。

6.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，所述布气单元(6)包括有布气管(61)及曝气管(62)，所述曝气管(62)设于罐体(1)内且位于搅拌单元(5)的下方，所述布气管(61)一端与曝气管(62)相连通，所述布气管(61)另一端外接有风机(63)，所述风机(63)上设有进气管(64)；所述罐体(1)外设有加热器(11)，所述加热器(11)设于风机(63)进气入口处。

7.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，所述罐体(1)内设有第一热传感器(121)、第二热传感器(122)、氧浓度传感器(123)，所述第一热传感器(121)设于所述罐体(1)内壁上部，所述第二热传感器(122)设于所述罐体(1)内壁下部，所述氧浓度传感器(123)设于所述罐体(1)内顶部。

8.根据权利要求1所述的一种抗生素菌渣好氧发酵装置，其特征在于，所述罐体(1)外设有扶梯(10)。

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