本發(fā)明涉及氨基糖苷類抗生素菌渣的無害化處理和資源化利用方法。

背景技術(shù)：

我國是抗生素生產(chǎn)大國，2011年我國抗生素產(chǎn)量為111.6萬噸，占全球市場總量的70％以上，其中氨基糖苷類抗生素年產(chǎn)量約2000噸。按照每生產(chǎn)1t抗生素產(chǎn)生8-10t濕菌渣估算，我國每年產(chǎn)生的氨基糖苷抗生素菌渣約在1.6～2萬噸。菌渣中富含大量營養(yǎng)物質(zhì)，但因其中含有少量抗生素殘留，為防止抗生素殘留引發(fā)環(huán)境中細(xì)菌耐藥的風(fēng)險(xiǎn)，抗生素菌渣必須首先經(jīng)過處理去除其中抗生素殘留，然后才能加以利用。如果處置不當(dāng)，會嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人體健康。2008年抗生素菌渣被列入了新修訂的《國家危險(xiǎn)廢物名錄》，抗生素菌渣屬于化學(xué)藥品原料藥生產(chǎn)過程中的培養(yǎng)基廢物，須按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。因此如何合理處置抗生素菌渣，解決抗生素菌渣的出路已經(jīng)成為非常迫切的任務(wù)。

典型氨基糖苷類抗生素主要包括慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素和妥布霉素，其菌渣主要由菌絲體、剩余培養(yǎng)基、發(fā)酵代謝產(chǎn)物組成，其中含有大量的多糖、蛋白質(zhì)和多種氨基酸及微量元素，同時(shí)含有少量抗生素殘留。而目前國內(nèi)制藥廠對這類抗生素菌渣主要進(jìn)行焚燒處理，但由于菌渣含水量較大(約75％以上)，不僅焚燒成本太高，會帶來新的大氣污染風(fēng)險(xiǎn)，而且造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)。目前，該問題已經(jīng)影響到我國制藥行業(yè)的健康發(fā)展。因此，尋找一種如何消除菌渣中抗生素殘留、合理開發(fā)利用菌渣所含營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)菌渣的無害化及資源化，這對節(jié)約資源、防止環(huán)境污染、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。

針對抗生素菌渣產(chǎn)生量大、處理難度大等現(xiàn)實(shí)問題，《制藥工業(yè)污染防治技術(shù)政策》(征求意見稿)中提出“鼓勵(lì)開發(fā)發(fā)酵菌渣在生產(chǎn)工藝中的再利用技術(shù)、無害化處理技術(shù)、綜合利用技術(shù)”政策建議。

目前國內(nèi)外已發(fā)表的有關(guān)氨基糖苷類抗生素菌渣處理與肥料化利用的方法中，主要關(guān)注其中抗生素殘留的去除及作為有機(jī)肥的肥效，尚未關(guān)注處理后菌渣及所制成的肥料是否含有氨基糖苷類抗生素耐藥菌，作為肥料使用是否具有安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決現(xiàn)有的沒有有效處理氨基糖苷類抗生素菌渣，處理效果差，不能處理高濃度氨基糖苷類抗生素菌渣，且處理費(fèi)用高，處理后尚存環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，不能對處理菌渣有效利用等問題，提供一種利用氨基糖苷類抗生素菌渣制取有機(jī)肥的方法。本發(fā)明所述氨基糖苷類抗生素包括慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素和妥布霉素。

本發(fā)明的一種利用氨基糖苷類抗生素菌渣制取有機(jī)肥的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、采集新鮮氨基糖苷類抗生素菌渣，加水調(diào)節(jié)含水率至80～90％，得待處理菌渣；

二、將過硫酸鹽作為氧化劑、過氧化氫作為輔助氧化劑分別加入經(jīng)步驟一處理的菌渣中，混勻；其中，菌渣中氨基糖苷類抗生素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：30～70：3；

三、將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于65～95℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.4～0.8h；

四、氧化處理完成后的菌渣冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速為4000～8000r/min的條件下，離心20min，將得到的菌渣沉淀與輔料腐殖酸或膨潤土混合攪拌烘干造粒，即完成所述的利用氨基糖苷類抗生素菌渣制取有機(jī)肥；

氨基糖苷類抗生素菌渣中氨基糖苷類抗生素的殘留量為1000～2000mg/kg，ph值為6.0～7.5。所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀或過硫酸銨。所述氨基糖苷類抗生素為慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素或妥布霉素。

本發(fā)明的原理為：在加熱條件下，通過紫外活化過硫酸鹽和過氧化氫，提高硫酸根自由基和羥基自由基產(chǎn)生量，硫酸根自由基和羥基自由基均有很強(qiáng)的氧化性，可有效破壞大環(huán)內(nèi)酯類抗生素分子結(jié)構(gòu)，同時(shí)硫酸根自由基、羥基自由基和紫外輻射可共同殺滅菌渣中的抗生素耐藥菌，使制備的菌渣有機(jī)肥不含抗生素耐藥菌并且在土壤中不引發(fā)細(xì)菌耐藥，使肥料使用安全性提高，從而實(shí)現(xiàn)菌渣的無害化處理與資源化利用。

本發(fā)明高固相菌渣懸漿中氨基糖苷類抗生素殘留的去除與廢水中有機(jī)物去除不同，廢水處理的目標(biāo)是去除水中所有種類的有機(jī)物，而菌渣處理的目標(biāo)是去除抗生素殘留而保留多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸等對植物生長有益的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，即菌渣中有機(jī)物是選擇性去除，而紫外輻射活化提高了氨基糖苷類抗生素殘留的去除率，同時(shí)具有殺滅菌渣中耐藥菌的作用。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明中肥料制取工藝簡單，易于操作，處理成本低。

2.本發(fā)明中氨基糖苷類抗生素降解效率高，菌渣中氨基糖苷素類抗生素耐藥菌能被有效殺滅，肥料的使用安全性高。

3.本發(fā)明中采用的氧化劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，它們在處理菌渣的過程中轉(zhuǎn)變成硫酸鉀或硫酸銨，有利于提高所制取肥料中鉀和氮的營養(yǎng)成分的含量。

4.本發(fā)明處理的氨基糖苷素類抗生素殘留量為1000～2000mg/kg，含量非常高，而且菌渣中還有其它復(fù)雜成分，對氧化劑的使用造成很大的困難，如何處理如此高濃度的氨基糖苷類抗生素菌渣，目前是沒有相關(guān)技術(shù)可以借鑒的。本發(fā)明對氨基糖苷素類抗生素去除效率高達(dá)99.6％，殺菌能力強(qiáng)，處理周期短，不超過1小時(shí)即可完成。

5.本發(fā)明中所用紫外輻射不僅本身具有很強(qiáng)的殺菌能力，而且紫外輻射能活化過硫酸鹽和過氧化氫，增加硫酸根自由基和羥基自由基的產(chǎn)生量，有效提高自由基降解抗生素殘留和殺滅抗生素耐藥菌的效率，使菌渣肥的使用安全性大幅提高。

6.本發(fā)明中處理工藝條件相對溫和，對于菌渣中的有機(jī)物營養(yǎng)成分破壞程度低，有利于實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的回收。

7.本發(fā)明可為制藥企業(yè)提供一種菌渣安全處置和資源化利用的方法，通過降低處理成本，為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的一種利用氨基糖苷類抗生素菌渣制取有機(jī)肥的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、采集新鮮氨基糖苷類抗生素菌渣，加水調(diào)節(jié)含水率至80～90％，得待處理菌渣；

二、將過硫酸鹽作為氧化劑、過氧化氫作為輔助氧化劑分別加入經(jīng)步驟一處理的菌渣中，混勻；其中，菌渣中氨基糖苷類抗生素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：30～70：3；

三、將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于65～95℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.4～0.8h；

四、氧化處理完成后的菌渣冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速為4000～8000r/min的條件下，離心20min，將得到的菌渣沉淀與輔料腐殖酸或膨潤土混合攪拌烘干造粒，即完成所述的利用氨基糖苷類抗生素菌渣制取有機(jī)肥；

氨基糖苷類抗生素菌渣中氨基糖苷類抗生素的殘留量為1000～2000mg/kg，ph值為6.0～7.5。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀或過硫酸銨。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：加水調(diào)節(jié)含水率至85～90％。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：菌渣中氨基糖苷類抗生素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：40～70：3。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：菌渣中氨基糖苷類抗生素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：30～60：3。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：菌渣中氨基糖苷類抗生素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：40～60：3。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：菌渣中氨基糖苷類抗生素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：30～50：3。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：菌渣中氨基糖苷類抗生素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：40～50：3。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：氨基糖苷類抗生素菌渣中氨基糖苷類抗生素的殘留量為1500～2000mg/kg，ph值為6.0～7.5。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：氨基糖苷類抗生素菌渣中氨基糖苷類抗生素的殘留量為1200～1600mg/kg，ph值為6.0～7.5。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于70～90℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.4～0.6h。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式十二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于70～90℃水浴鍋內(nèi)，在波長為300～400nm的紫外條件下，氧化處理0.4～0.6h。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式十三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述氨基糖苷類抗生素為慶大霉素、卡那霉素、新霉素、大觀霉素或妥布霉素。其它與具體實(shí)施方式一相同。

本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方式的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的一種利用慶大霉素菌渣制取有機(jī)肥的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、采集新鮮慶大霉素菌渣，加水調(diào)節(jié)含水率至85％，得待處理菌渣；

二、將過硫酸鉀作為氧化劑、過氧化氫作為輔助氧化劑分別加入經(jīng)步驟一處理的菌渣中，混勻；其中，菌渣中慶大霉素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：50：3；

三、將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于90℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.7h；

四、氧化處理完成后的菌渣冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速為4000～8000r/min的條件下，離心20min，將得到的菌渣沉淀與輔料腐殖酸或膨潤土混合攪拌烘干造粒，即完成所述的利用慶大霉素菌渣制取有機(jī)肥；

慶大霉素菌渣中慶大霉素的殘留量為1400mg/kg，ph值為7.0。

本實(shí)施例對慶大霉素去除效率高達(dá)99.6％，殺菌能力強(qiáng)，處理周期短，不超過1小時(shí)即可完成。菌渣有機(jī)肥和施入肥料(施肥量1％)1～30天后的土壤中慶大霉素耐藥菌耐藥基因的檢測結(jié)果呈陰性。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的一種利用卡那霉素菌渣制取有機(jī)肥的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、采集新鮮卡那霉素菌渣，加水調(diào)節(jié)含水率至85％，得待處理菌渣；

二、將過硫酸銨作為氧化劑、過氧化氫作為輔助氧化劑分別加入經(jīng)步驟一處理的菌渣中，混勻；其中，菌渣中卡那霉素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：65：3；

三、將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于85℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.8h；

四、氧化處理完成后的菌渣冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速為4000～8000r/min的條件下，離心20min，將得到的菌渣沉淀與輔料腐殖酸或膨潤土混合攪拌烘干造粒，即完成所述的利用卡那霉素菌渣制取有機(jī)肥；

卡那霉素菌渣中卡那霉素的殘留量為1700mg/kg，ph值為7.2。

本實(shí)施例對卡那霉素去除效率高達(dá)99.6％，殺菌能力強(qiáng)，處理周期短，不超過1小時(shí)即可完成。菌渣有機(jī)肥和施入肥料(施肥量1％)1～30天后的土壤中卡納霉素耐藥菌耐藥基因的檢測結(jié)果呈陰性。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的一種利用新霉素菌渣制取有機(jī)肥的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、采集新鮮新霉素菌渣，加水調(diào)節(jié)含水率至85％，得待處理菌渣；

二、將過硫酸鉀作為氧化劑、過氧化氫作為輔助氧化劑分別加入經(jīng)步驟一處理的菌渣中，混勻；其中，菌渣中新霉素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：40：3；

三、將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于90℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.8h；

四、氧化處理完成后的菌渣冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速為4000～8000r/min的條件下，離心20min，將得到的菌渣沉淀與輔料腐殖酸或膨潤土混合攪拌烘干造粒，即完成所述的利用新霉素菌渣制取有機(jī)肥；

新霉素菌渣中新霉素的殘留量為1100mg/kg，ph值為7.3。

本實(shí)施例對新霉素去除效率高達(dá)99.6％，殺菌能力強(qiáng)，處理周期短，不超過1小時(shí)即可完成。菌渣有機(jī)肥和施入肥料(施肥量1％)1～30天后的土壤中新霉素耐藥菌耐藥基因的檢測結(jié)果呈陰性。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的一種利用大觀霉素菌渣制取有機(jī)肥的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、采集新鮮大觀霉素菌渣，加水調(diào)節(jié)含水率至85％，得待處理菌渣；

二、將過硫酸銨作為氧化劑、過氧化氫作為輔助氧化劑分別加入經(jīng)步驟一處理的菌渣中，混勻；其中，菌渣中大觀霉素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：45：3；

三、將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于90℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.8h；

四、氧化處理完成后的菌渣冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速為4000～8000r/min的條件下，離心20min，將得到的菌渣沉淀與輔料腐殖酸或膨潤土混合攪拌烘干造粒，即完成所述的利用大觀霉素菌渣制取有機(jī)肥；

大觀霉素菌渣中大觀霉素的殘留量為1200mg/kg，ph值為7.2。

本實(shí)施例對大觀霉素去除效率高達(dá)99.6％，殺菌能力強(qiáng)，處理周期短，不超過1小時(shí)即可完成。菌渣有機(jī)肥和施入肥料(施肥量1％)1～30天后的土壤中大觀霉素耐藥菌耐藥基因的檢測結(jié)果呈陰性。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的一種利用妥布霉素菌渣制取有機(jī)肥的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、采集新鮮妥布霉素菌渣，加水調(diào)節(jié)含水率至90％，得待處理菌渣；

二、將過硫酸鉀作為氧化劑、過氧化氫作為輔助氧化劑分別加入經(jīng)步驟一處理的菌渣中，混勻；其中，菌渣中妥布霉素與過硫酸根及過氧化氫的摩爾比為1：55：3；

三、將經(jīng)步驟二處理的菌渣置于90℃水浴鍋內(nèi)，在波長為200～400nm的紫外條件下，氧化處理0.8h；

四、氧化處理完成后的菌渣冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速為4000～8000r/min的條件下，離心20min，將得到的菌渣沉淀與輔料腐殖酸或膨潤土混合攪拌烘干造粒，即完成所述的利用妥布霉素菌渣制取有機(jī)肥；

妥布霉素渣中妥布霉素的殘留量為1500mg/kg，ph值為7.0。

本實(shí)施例對妥布霉素去除效率高達(dá)99.6％，殺菌能力強(qiáng)，處理周期短，不超過1小時(shí)即可完成。菌渣有機(jī)肥和施入肥料(施肥量1％)1～30天后的土壤中妥布霉素耐藥菌耐藥基因的檢測結(jié)果呈陰性。