土霉素菌渣热解技术

颜武华

摘  要：相关研究表明抗生素菌渣认定为是危险废物，应按照危险废物的标准进行处理。但因其产生数量比较大，同时含水率也比较高，处理需要的费用多，具有处理资质的单位能力有限，以上现状也就使得菌渣处理问题日益突出，如何对菌渣进行有效处理以及资源化利用是当前急需解決的问题。基于以上，本文首先对土霉素菌渣、热解技术进行概述，然后分析土霉素菌渣热解理化特性及其热解成分，以此为我司研发菌渣处理装置进行的应用实验提供理论支持。

关键词：土霉素菌渣  热解技术  理化特性  热解成分

中图分类号：TQ465                          文献标识码：A                文章编号：1674-098X（2020）08（a）-0103-03

Abstract： According to the relevant research， antibiotic residue is regarded as hazardous waste and should be treated according to the standard of hazardous waste. However， due to its large quantity， high moisture content， high cost of treatment and limited capacity of qualified units， the above situation also makes the problem of bacterial residue treatment increasingly prominent. How to effectively treat and resource-based utilization of bacterial residue is an urgent problem to be solved at present. Based on the above， this paper first summarizes the Oxytetracycline Residue and pyrolysis technology， and then analyzes the thermolysis characteristics and pyrolysis components of Oxytetracycline Residue， so as to provide theoretical support for the application experiment of our company's research and development of the treatment device of Oxytetracycline Residue.

Key Words： Oxytetracycline Residue; Pyrolysis technology; Physical and chemical properties; Pyrolysis components

1  概述土霉素菌渣

所谓土霉素菌渣主要是指在进行抗生素生产过程中产生的固体性废弃物，主要成分有菌渣、剩余培养基、发酵性代谢物以及残留的抗生素。而抗生素主要指的是微生物或者是高等动植物所产生的具有抗病原体或者活性代谢物，在低浓度背景下，可以有效抑制或杀灭特异性的微生物（例如细菌、病毒）[1]。根据相关研究分析，抗生素菌渣中含有的氨基酸、维生素等元素，引起将其经过干燥、加工等处理形成动物食用饲料或饲料添加剂，但后来研究报告中指出使用抗生素菌渣容易引起耐药性，没有进行相应的安全测验，存在安全隐患，禁止使用[2]。

2  概述热解技术

关于热解技术，最开始是在煤的干馏中进行应用，经过不断改进，逐渐用于有机固体废弃物的处理。热解技术的主要原理就在于利用有机物质中的热不稳定特征，将其置于无氧环境下进行干馏加热处理，以此来促使有机物进行热分解，然后经过冷凝处理，使其产生冷凝油以及固体半焦，通过以上，在很大程度上为固体废弃物资源化处理提供相应的途径[6]。

基于反应进程，热解技术可分为三阶段进行，第一阶段为脱水阶段，这时候环境温度应达200℃，在100℃时、大于100℃时分别失去自由水、结晶水;第二阶段为热解阶段，这时候环境温度为200℃～600℃之间，同时这部分也是主要阶段，大分子有机物经过热解逐渐形成具有可挥发性质的有机小分子;第三阶段为碳化阶段，这时候环境温度大于600℃，这时候会残留一些挥发困难的有机物，其余为灰分和固定碳[7]。

基于热解温度、气体停留时间、升温速率存在的不同之处，可将热解分为两种类型，一种慢速热解，另一种为快速热解，其热解温度分别为大于600℃、低于1000℃;升温速率分别为10K s-1-100K s-1之间、103K s-1-104K s-1之间;对于气体停留时间，前者比较久，后者低于1s。除以上之外，对于固体生物质处理时采用中低温慢速热解技术在其中具有一定地位[8]。

3  土霉素菌渣热解技术的应用

3.1 实验准备

实验中选择的土霉素菌渣样品来自于XX制药厂，取回后的湿菌渣将其置于烘箱内，烘箱温度为105℃，烘干时间为24h，然后将其经过研磨处理，全部以200为目标进行准筛，放置于玻璃干燥容器中准备使用。关于实验方法，主要有以下几方面：元素分析、含水率、密度、粘度、热值。

3.2 实验装置

本次选择的实验装置为固体菌渣处理装置，该装置中的主体设备、控制柜、在线检测仪器、蠕动泵等位置的安装符合科学要求，外观上比较简单，共用主体基座，便于整体设备移动性使用，与无接触的零部件表面材质为不锈钢SUS316L，装置的框架、箱体使用的材质为SUS304.从整体上来看该装备，具备搅拌混合、好氧、厌氧、补料、温度、plc系统等控制功能，符合本次研究的物料特性以及使用环境提出的要求。

3.3 实验结果

其一，元素分析。经过分析热解终温温度为450℃时，其产生的理化性质处于最好状态，同时油品也是最有代表性。因此本次实验以450℃热解液作为研究对象，在常温情况下，450℃热解液处于自然分层情况，油相与水相两者体积分别占据51.89%、48.11%，基于以上，关于土霉素菌渣热解液的元素分析结果如表1。

从表1整体上来看，在热解液中，不论是油相还是水相都不含有S元素，其他元素都有。其中C元素油相成分不低于50%，这也从侧面说明热解液中含有大量有机物，而油相比水相成分要高，这就说明水相中也含有少量有机物;对于O元素，若油相高于水相情况下，就会导致热解液粘度稍微高一些，整体上会对热解液储存带来相应影响;除以上之外，对于菌渣中蛋白质成本最高情况，也在一定程度上提升了其中的N元素成分[3]。

其二，含水率。根据表2可知，关于热解油相变化能够看出温度由300℃上升至600℃，其含水率由13.47℃降至9.56℃。从整体上来看，温度处于300℃～350℃之间时，含水率处于缓慢上升状态，等到温度高于350℃之后，含水率因温度上升而逐渐变小;对于水相部分，其含水率随温度上升而升高，从整体上来看含水率由61.38℃上升至64.32℃，可能是因温度低热解液还没有正式进行脱水反应，等到一定温度时，温度上升，脱水反应也就加快，水分不仅会对燃料油燃烧性能带来影响，同时也会在一定程度降低油粘度。

其三，密度。根据表2可知，不同温度下，热解液热值油相要远高于水相，而这也从侧面说明水相中的有机物低于油相。换句话说热值高的同时利用价值也会很高。从温度角度上来看，油相热值变化平缓，而水相则随温度上升不断减少。出现上述现象的主要原因在于温度在不断上升的过程中，油相中水分不断减少，同时也就使得油相热值因此上升，水相中水分上升导致热值降低[9]。

其四，粘度。根据上表2可知，温度不断上升的过程中，热解液油相粘度也由6980MPa S升至8913Mpa S，出现这种情况的主要原因在于脱水导致油相水分降低，有机物在其中的占比增加，温度在400℃～550℃，粘度也随之增大，这主要在于这个阶段反应比较剧烈，550℃后黏度不再发生变化逐渐趋于平衡状态。对于水相部分，岁温度不断上升，其粘度由372MPa S降至324Mpa S，出现这种情况的主要原因在于热解液水相含水率因溫度上升而随之上升，导致粘度因此降低，对于粘度，主要对油品流动状态进行反映。

其五，热值。根据上表2可知，温度不断上升的同时，热解液油相密度随之上升，由1.0898MJ.kg-1升至1.1279MJ.kg-1;对于水相密度，整体上变化不明显，处于1.0419MJ.kg-1-1.0756MJ.kg-1之间。对于热解液密度进行分析，主要在于其能够对热解液储存方面、输送方面以及应用方面提供相应的数据参数[10]。

4  结语

综上所述，对于土霉素菌渣使用的各项工艺而言，其中最具发展潜力的就是热解技术，为此，本文首先对土霉素菌渣以及热解技术进行概述，然后从多个角度分析土霉素菌渣热解理化特性，旨在通过热解技术，科学处理土霉素菌渣，降低其中有害因素对生态环境带来的危害，为其热解以及资源化利用提供数据支持。

参考文献

[1] 霍然，李再兴，钟为章，等.菌渣中土霉素残留的高效液相检测法[J].煤炭与化工，2019，42（12）：120-124.

[2] 梁燕，牛建瑞.土霉素菌渣活性炭吸附处理低浓度含铬废水[J].科学技术与工程，2019，19（30）：397-404.

[3] 李红娜，马金莲，叶婧，等.电动力修复土霉素污染土壤的效果及机理研究[J].环境科学与技术，2019，42（6）：64-69.

[4] 王贺飞.土霉素菌渣蛋白质回收—厌氧消化联合处理技术[D].石家庄：河北科技大学，2018.

[5] 耿晓玲.基于“强化碱解+H_2O_2氧化”土霉素菌渣物化减量化技术研究[D].石家庄：河北科技大学，2016.

[6] 霍然.物化预处理消除菌渣中土霉素残留试验研究[D].石家庄：河北科技大学，2019.