抗生素药渣资源化处置技术研究进展
高昕玥1,翁君杰2,唐冠韬1,周 磊1,赵鹏勃3,王长安1,车得福1
1. 西安交通大学,动力工程多相流国家重点实验室,陕西 西安 710049;2. 宁波明州热电有限公司,浙江 宁波 315000;3. 西安西热锅炉环保工程有限公司,陕西 西安 710054
Review on advances in resource disposal technology of antibiotic filter residue
Gao Xinyue1, Weng Junjie2, Tang Guantao1, Zhou Lei1, Zhao Pengbo3, Wang Chang’an1, Che Defu1
1. State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China;
2. Ningbo Mingzhou Thermal Power Corporation Ltd., Ningbo 315000, China; 3. Xi’an Xi Thermal Boiler Environmental Protection Engineering Corporation Ltd., Xi’an 710054, China
摘要 我国的抗生素种类繁多,产量巨大,但在抗生素生产过程中的原材料利用率仅为1% ~ 4%,由此产生大量抗生素药渣。抗生素药渣由微生物发酵制药过程产生,是次级代谢产物,在中国属于危险固体废弃物,若不加处置直接废弃,将造成严重的环境污染和资源浪费。如何清洁安全地处置抗生素药渣,已经成为严重制约发酵制药业发展的关键问题之一,近年来针对该问题提出了一系列药渣资源化的处置技术。总结了抗生素药渣的成分、种类以及目前常见的资源化处置技术,分析对比了各处置技术的优缺点与适用条件,并对抗生素药渣处置的未来发展进行了展望。
关键词 :
抗生素药渣 ,
资源化 ,
堆肥化 ,
热解产气 ,
厌氧消化
Abstract :There are many kinds of antibiotic filter residues in China, and its output is huge. However, the raw material utilization rate in the process of antibiotic production is only 1% ~ 4%, resulting in a large amount of antibiotic filter residues (AFR). The antibiotic filter residue is a secondary metabolite produced by microbial fermentation and belongs to hazardous solid waste in China. If it is directly discarded without effective treatment, it could cause serious environmental pollution and waste of resources. How to dispose of antibiotic filter residues has become one of the key issues that seriously restrict the development of fermented pharmaceuticals. In recent years, a series of disposal technologies for the utilization of antibiotic filter residue have been proposed. The composition and types of antibiotic filter residues and the present common resource disposal technologies were summarized. In addition, the advantages and disadvantages of each disposal technology and the applicable conditions were analyzed and compared, and the future development of antibiotic filter residue disposal has been prospected.
Key words :
antibiotic filter residue
utilization
composting
pyrolysis gas
anaerobic digestuion
基金资助: 陕西省自然科学基础研究计划(2019JM-0067)和中国博士后科学基金项目(2018M641885)。
通讯作者:
王长安( 1986—),男,山东日照人,副教授。
作者简介 : 作者简介:高昕玥( 1997—),女,天津武清人,在读硕士研究生。
引用本文:
高昕玥1,翁君杰2,唐冠韬1,周 磊1,赵鹏勃3,王长安1,车得福1. 抗生素药渣资源化处置技术研究进展[J]. 煤炭与化工, 2021, 44(6): 127-133.
Gao Xinyue1, Weng Junjie2, Tang Guantao1, Zhou Lei1, Zhao Pengbo3, Wang Chang’an1, Che Defu1. Review on advances in resource disposal technology of antibiotic filter residue. CCI, 2021, 44(6): 127-133.
链接本文:
http://www.mtyhg.com.cn/CN/10.19286/j.cnki.cci.2021.06.040 或 http://www.mtyhg.com.cn/CN/Y2021/V44/I6/127
[ 1 ] 公丕成,蔡 辰,张 博,等. 我国抗生素菌渣资源化研究新进展[ J ]. 环境工程,2017,35( 5 ):108 - 111.
[ 2 ] 王金双,赵继红,刘永德. 我国抗生素菌渣资源化研究新进展[ J ]. 现代食品,2018,5( 10 ):29 - 31.
[ 3 ] 刘守强,周淑梅. 抗生素生产的环境效应分析[ J ]. 医药工程设计,2006,27( 3 ):18 - 20.
[ 4 ] 平 然,任爱玲,田书磊,等. 两种抗生素菌渣经SEA-CBS技术处理后的肥料特性[ J ]. 环境科学研究,2019,32( 11 ):1 946 - 1 951.
[ 5 ] 高嘉岐,孟昭虹. 泰乐菌素菌渣肥可利用性评估[ J ]. 科学技术创新,2019,28:42 - 44.
[ 6 ] 中华人民共和国环境保护部令第1号[ G ]. 国家危险废物名
录,2008.
[ 7 ] 陈冠益,刘环博,李 健,等. 抗生素菌渣处理技术研究进展[ J ]. 环境化学,2021,40( 2 ):459 - 473.
[ 8 ] 刘勇钢,韩继红,蒋翠岚. 抗生素菌渣处理新技术进展[ J ]. 煤炭与化工,2015,38( 2 ):154 - 156.
[ 9 ] 王晓红. 微生物制药菌渣处理处置技术风险评价研究[ D ]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2016.
[ 10 ] Hughes P, Heritage J. Antibiotic growth-promoters in food animals[ J ]. Fao Animal Production & Health Paper, 2004.
[ 11 ] 倪雪梅. 浅析大环内酯类抗生素联合β内酰胺类抗生素应用的合理性[ J ]. 饮食保健,2019,6( 11 ):68 - 69.
[ 12 ] ZhaoXi Y, KaiLi S, Huang H, et al. Tetracycline antibiotics as pre-
cursors of dichloroacetamide and other disinfection byproducts during chlorination and chloramination[ J ]. Chemosphere, 2021, 270.
[ 13 ] 李思聪,孙宇辉. 氨基糖苷类抗生素生物合成研究进展[ J ]. 中国抗生素杂志,2019,44( 11 ):37 - 50.
[ 14 ] 李 阳. 链霉素药渣危害因子确证及其诱导细菌耐药机制研究[ D ]. 北京:中国农业科学院,2017.
[ 15 ] 李建华,宋丰贵,王 华. 肽类抗生素选择性作用机制研究进展与评价[ J ]. 中国新药与临床杂志,2008,( 1 ):41 - 46.
[ 16 ] 张红娟. 抗生素菌渣堆肥化处理研究[ D ]. 郑州:郑州大学,2010.
[ 17 ] 李建兵. 浅谈发酵类医药项目环境影响评价应注意的问题[ J ]. 江西化工 2007,4:170 - 172.
[ 18 ] 成建华,张文莉. 抗生素菌渣处理工艺设计[ J ]. 医药工程设计杂志,2003,24( 2 ):31 - 34.
[ 19 ] 胡永松,王忠彦. 微生物与发酵工程[ M ]. 成都:四川大学出版社,1987.
[ 20 ] Zh. Tashpulatov, Baibaev B G. Chemical composition of mycelium of the thermotolerant fungus penicillium atrovenetum[ J ]. Chemistry of Natural Compounds, 2 000, 36( 5 ):518 - 520.
[ 21 ] 张展敖. 青霉素菌丝溶解及菌丝中蛋白质酶催化水解研究[ D ]. 北京:中国科学院过程工程研宂所,2020.
[ 22 ] 杨杰荣. 抗生素发酵菌丝在离子液体中的溶解及其利用[ D ]. 北京:中国科学院大学,2017.
[ 23 ] 王金双,赵继红,刘永德. 我国抗生素菌渣资源化研究新进展[ J ]. 粮食流通技术,2018,5( 10 ):29 - 31.
[ 24 ] 任士明. 土霉素药渣作为饲料蛋白添加剂的应用研究[ D ]. 保定:河北大学,2016.
[ 25 ] 耿开友. 农村实用堆肥技术[ J ]. 云南农业科技,2004,( 4 ):46 - 47.
[ 26 ] 熊 强,冀 东,刘迎云,等. 电离辐照技术处理抗生素发酵菌渣的研究进展[ J ]. 能源环境保护,2020,34( 6 ):25 - 29.
[ 27 ] 张红娟,郭夏丽,王 岩. 林可霉素菌渣与牛粪联合堆肥实验研究[ J ]. 环境工程学报,2011,( 1 ):231 - 234.
[ 28 ] Kakimoto T, Funamizu N. Factors affecting the degradation of am-
oxicillin in composting toilet[ J ]. Chemosphere,2007,66( 11 ):2 219 - 2 224.
[ 29 ] 梁 栋,王 民. 菌渣生产有机肥技术通过鉴定[ J ]. 中国乡镇企业技术市场,2004,17( 10 ):49.
[ 30 ] 李路平,李俊玲,杜黎君. 制药行业下脚料生产有机肥的质量评价[ J ]. 河南科技学院学报,2009,37( 3 ):29 - 31.
[ 31 ] H Dolliver S, Gupta S N. Antibiotic degradation during manure c-
omposting[ J ]. Journal of Environmental Quality, 2008, 37( 3 ): 1 245 - 1253.
[ 32 ] Yang L, Zhang S, Chen Z, et al. Maturity and security assessment of pilot-scale aerobic co-composting of penicillin fermentation dregs(PFDs) with sewage sludge[ J ]. Bioresource Technology,2016,204: 185 - 191.
[ 33 ] 乔 治. 乔巴诺格劳斯. 固体废物管理手册[ M ]. 北京:化学工业出版社,2006.
[ 34 ] 李雪瑶,应 浩. 生物质热解气化机理研究进展[ J ]. 精细石油化工进展,2009,10( 10 ):45 - 50.
[ 35 ] 贡丽鹏. 土霉素菌渣热解技术的研究[ D ]. 石家庄:河北科技大学,2012.
[ 36 ] 尤占平,郝长生,焦永刚. 两种抗生素菌渣热解及燃烧特性对比研究[ J ]. 工业安全与环保,2016,42( 5 ):41 - 43.
[ 37 ] 焦永刚,马长捷,李敏霞. 热解法处理抗生素发酵残渣的研究初探[ J ]. 工业安全与环保,2011,37( 5 ):36 -37.
[ 38 ] Davidsson A, Gruvberger C, Christensen T H, et al. Methane yield in source-sorted organic fraction of municipal solid waste[ J ]. Waste Management, 2007, 27( 3 ):406 - 414.
[ 39 ] 孙效新,黄 栋. 抗生素废菌渣液厌氧生物处理试验研究[ J ]. 中国沼气,1990,8( 3 ):11 - 14.
[ 40 ] Zhong W, Li Z, Yang J, et al. Effect of thermal-alkaline pretreat-
ment on the anaerobic digestion of streptomycin bacterial residues for methane production[ J ]. Bioresource Technology, 2014, 151: 436 - 440.
[ 41 ] 李士兰,何辰庆. 以卡娜霉素制药废渣和酒槽为原料制取沼气发酵条件的研究[ J ]. 微生物学杂志,1988,8( 2 ):11 - 14.
[ 42 ] 李再兴,田宝阔,左剑恶,等. 抗生素菌渣处理处置进展[ J ]. 环境工程,2012,30( 2 ):72 - 75.
[ 43 ] 张 晔. 抗生素菌渣与煤粉配合成浆性能及燃烧动力学研究[ D ]. 淮南:安徽理工大学,2010.
[ 44 ] Zhang G, Ma D, Peng C, et al. Process characteristics of hydrothe-
rmal treatment of antibiotic residue for solid biofuel[ J ]. Chemical Engineering Journal, 2014.
[ 45 ] 赵由才,牛东杰,柴 晓. 固体废物处理与资源化[ M ]. 北京:高等教育出版社,2012.
[ 46 ] 张明峰. 抗生素渣的营养价值及饲用效果[ J ]. 饲料博览,2000,13( 3 ):40 - 41.
[ 47 ] 李尚波,麦 波,李兆仁. 畜禽十大高效饲料添加剂[ M ]. 沈阳:辽宁科学技术出版社,2000.
[ 48 ] 孙宏丽,刘智勤. 去除土霉素药渣中残留有效成分的方法[ J ]. 河北大学学报(自然科学版),2009,29( 6 ):623 - 626.
[ 49 ] 马玉龙,谢 丽,张作义. 化学法降解药渣中残留泰乐菌素
的效果研究[ J ]. 环境保护科学,2010,36( 3 ):58 - 59.
[ 50 ] 陈学军,陶海明,李振武. 废水中残留泰乐菌素的降解[ J ]. 中国医药工业杂志,2014,45( 12 ):1 135 - 1 138.
[ 51 ] 许晓玲,李卫芬. 四环素降解菌的选育鉴定及其降解特性[ J ]. 农业生物技术学报,2011,( 3 ):549 - 556.
[ 52 ] 丁惠君,吴亦潇,钟家有. 两种介体物质在漆酶降解磺胺类抗生素中的作用[ J ]. 中国环境科学,2016,36( 5 ):1 469 - 1 475.
[ 53 ] 刘小朋,爽 凌,刘忠艳,等. 阿维菌渣的生物改性方法及再利用研究[ J ]. 农业科学,2010,38( 30 ):16 924 - 16 925.
[ 54 ] 李秀环. 用青霉素菌渣制备酵母膏_酵母粉代用品的方法及应用[ J ]. 广西轻工业,2007,( 5 ):3 - 4.
[ 55 ] 韩庆雪. 麦角固醇提取工艺的中试放大研究[ D ]. 天津:天津大学,2007.
[ 56 ] Wang T, Li H, Wang M, et al. Integrative extraction of ergosterol,(1→3)-α-D-Glucan and chitosan from penicillium chrysogenum mycelia[ J ]. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2007, 15( 5 ): 725 - 729.
[ 57 ] 陈 勉,邓长江,朱希强,等. 微生物来源壳聚糖提取工艺初探[ J ]. 食品与药品,2006,8( 12 ):60 - 63.
[ 58 ] 刘波文. 青霉素菌丝体理化特性和化学法制备活性炭的研究[ D ]. 石家庄:河北科技大学,2010.
[ 59 ] 苏海佳,王丽娟,谭天伟. 菌丝体甲壳素水处理剂对重金属Ni2+离子吸附性能的研究[ J ]. 环境污染治理技术与设备,2002,3( 7 ):6 - 8.
[ 60 ] 胡 波,苏海佳,谭天伟. 改性菌丝体对Ni2+的吸附特性研究[ J ]. 环境污染治理技术与设备,2003,4( 10 ):24 - 26.
[ 61 ] 周保华,高 勤,郭 斌. 响应面法优化青霉素菌渣活性炭制备技术的研宄[ J ]. 河北科技大学学报,2013,33( 6 ):554 - 558.
[ 62 ] 陈 黎,孔祥生,刘秋新,等. 抗生素菌渣生物炭的制备及特性[ J ]. 环境科学与技术,2019,42( 6 ):128 - 133.
[ 63 ] Tan T W, Bo H, Su H. Adsorption of Ni2+ on amine-modified myc-
elium of penicillium chrysogenum[ J ]. Enzyme & Microbial Technology, 2004, 35( 6 ): 508 - 513.
[ 64 ] Ren X Q, Liu H J, Liang X S. Study on gypsum retarder from waste penicillin mycelium[ J ]. Advanced Materials Research, 2014, 878: 539 - 544.
[1]
秦 学1,娄晓月2,李再兴1,薛 飞3,韩永辉1,白玉玮3,李 功2,刘昊昀2,宁 静3. 城镇污水处理厂污泥资源化利用途径 [J]. 煤炭与化工, 2021, 44(7): 148-150,160..
[2]
高 玮1,李再兴2,刘晓帅2,刘 蕊1,刘 佳3,刘艳芳2. 蓝铁矿结晶法用于污泥中磷回收研究进展 [J]. 煤炭与化工, 2021, 44(3): 155-160.
[3]
田 杰1, 2, 李 慧1,刘红磊1. 污泥厌氧消化生物能开发利用新技术 [J]. 煤炭与化工, 2020, 43(6): 158-160.
[4]
朱奉敏. 增塑剂生产废水的处理研究及其资源化利用 [J]. 煤炭与化工, 2020, 43(4): 154-156.
[5]
郭欣欣1,李 霞1,李永辉2. MMA生产中副产硫酸铵结晶清母液资源化处理 [J]. 煤炭与化工, 2019, 42(3): 158-160.
[6]
刘 振,马 磊,肖进彬. 煤矸石资源化利用研究进展 [J]. 煤炭与化工, 2019, 42(10): 110-113.
[7]
贾 琳1,2,刘 杨3,张智理2,李再兴2 . 秸秆生物预处理技术现状及研究进展 [J]. 煤炭与化工, 2017, 40(4): 30-32.
[8]
许秋生,张 超,张立新. 凤山化工硝盐尾气综合治理技术研究与工程应用 [J]. 煤炭与化工, 2017, 40(4): 121-125,128.