我国抗生素菌渣资源化研究新进展

抗生素菌渣是一种宝贵资源,在我国也属于危险废物。由于缺乏成熟高效的处理与资源化技术,以及科学完善的安全性评估方法,抗生素菌渣的处理问题严重地制约了制药企业的健康发展。结合最新相关文献和研究成果,从抗生素菌渣处理与资源化技术、安全性评估两方面综述了目前抗生素菌渣资源化取得的最新进展,总结了抗生素处理与资源化技术的最新发展,并对不同资源化技术的可行性进行了分析,提出了以抗生素及其代谢产物残留评估和抗性基因评估为基础的安全性评估方法,并总结了评估指标实现的技术困难。     

两种抗生素菌渣经SEA-CBS技术处理后的肥料特性

抗生素菌渣的环境无害化利用处置目前已成为行业和政府管理部门亟待解决的难题.为有效实现抗生素菌渣的资源化利用,开展了经SEA-CBS高效复合资源化利用技术制成的吉他霉素和螺旋霉素菌渣有机肥理化特性研究,并分析了未施肥、施加不同比例的商品肥和菌渣有机肥对苦苣生长的影响.结果表明:吉他霉素和螺旋霉素菌渣有机肥的pH分别为6.59和7.92,含水率分别为5.21%和10.60%,抗生素残留均未检出;吉他霉素菌渣有机肥中w（Cr）、w（Pb）和w（As）相对较高,分别为33.40、7.05和1.57 mg/kg,而w（Cd）（0.34 mg/kg）和w（Hg）（低于0.002 mg/kg）相对较低;两种抗生素菌渣有机肥的总养分含量均在5%以上,w（有机质）均大于80%,均符合NY 884—2012《生物有机肥》及NY 525—2012《有机肥料》中的相关限值.植株生长试验研究发现,施加1%和3%的吉他霉素菌渣有机肥时,苦苣的株高、鲜质量和干质量均优于未施肥处理,且株高均大于施入商品肥处理;施加1%螺旋霉素菌渣有机肥下苦苣生长性能优于未施肥情况.研究显示,SEA-CBS技术可有效去除菌渣中残留的抗生素,并实现抗生素菌渣的资源化利用.      

抗生素菌渣理化性质分析

抗生素菌渣于2008年被列入《国家危险废物名录》。为了进一步了解抗生素菌渣的理化性质,该文选取β-内酰胺类中的青霉素和头孢菌素C,四环类中的土霉素,氨基糖苷类中的链霉素,大环内酯类中的林可霉素,多肽类中的杆菌肽这6种抗生素的干基菌渣进行工业分析、元素分素、重金属检测、多环芳烃检测、红外光谱分析、热重分析和热值分析。实验结果表明,抗生素干基菌渣中挥发分含量高,组成元素以C、O、N、H为主,林可霉素、土霉素、青霉素中部分重金属超标,多环芳烃均在国标限值之内。傅立叶红外光谱分析证明菌渣中主要含有蛋白质、糖类化合物。菌渣的热重分析根据质量变化速率可以分为水分析出、挥发分析出、炭化三阶段。菌渣干基热值均高于褐煤热值,有利于菌渣进行热处理,湿基菌渣热值较低。菌渣的理化性质研究为抗生素菌渣处理处置和资源化回收利用提供了理论基础。     

β-内酰胺类菌渣肥对生菜根际土壤细菌及抗性基因的影响

内酰胺类菌渣的资源化处理已成为生物制药企业急需解决的问题.为探究β-内酰胺类菌渣资源化产物是否满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)标准,施加后是否会对作物根际土壤微生物产生显著影响以及是否会导致ARGs(抗生素抗性基因)的富集等问题,该研究选用经水热干燥喷雾(HT+SD)处理后的头孢菌渣和板框压滤(MD)处理后的青霉素菌渣为研究对象,以空白组、化肥处理组为对照,各施肥处理均采用高施用量(1%)和低施用量(0.5%)两种肥料投加量进行盆栽试验.通过16S rRNA及HT-qPCR方法研究了菌渣肥对生菜根际土壤细菌多样性、物种组成、ARGs以及MGEs(可移动遗传元件)的影响.结果表明：在经过无害化处理后的菌渣中,残留抗生素远低于HPLC-MS检出限(<6.78μg/kg),含水率降低95%,重金属、有机质等指标均能满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)要求;相较于施肥量,施肥类型对土壤细菌群落结构的影响更明显,其中,两种菌渣处理组Shannon-Wiener指数显著高于化肥处理组(P<0.05);两种菌渣的施用均没有改变土壤细菌组成,各处理组中最丰富的菌门皆...     

抗生素菌渣处理处置技术进展

我国是抗生素原料药生产大国,抗生素菌渣产生量大、处理难度大,且属于危险固废,其合理、安全处置是目前制药企业亟待解决的难题。对抗生素菌渣的焚烧、肥料化、饲料化、填埋、能源化及其他处理处置技术的现状进行了归纳和总结,并对抗生素菌渣处理处置技术的发展趋势进行了展望。     

抗生素菌渣热解及气态污染物排放特性的研究

抗生素菌渣的热解行为受其热解条件的影响,而明确热解条件对抗生素菌渣热解特性的影响是其热解资源化和无害化的前提。通过在固定床反应器中热解抗生素菌渣(以土霉素菌渣为例),采用热重分析法研究升温速率、菌渣粒径、添加剂(CaO、CeO_2、Na_2CO_3)等热解条件对抗生素菌渣热解特性的影响,并利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析了其热解过程中SO_2、HCN、NH_3、NO等气态污染物的排放规律。结果表明:抗生素菌渣的热解主要分为两个阶段,即在200~600℃温度区间,抗生素菌渣内有机质充分热解,挥发分大量析出,抗生素菌渣的质量损失从95%降低至40%左右,且在370℃达到最大失重速率9%/min,而在600~900℃温度区间,热解焦继续热解,抗生素菌渣的质量损失从40%降低至30%左右,直至稳定;升温速率的改变对热解焦剩余量的影响较小,但随着升温速率的提高,其热解速率加快;菌渣粒径越小,其热解速率越快,分解越彻底,热解焦的剩余量越少;添加剂能够改善抗生素菌渣的热解活性,降低热解反应的活化能,并可以促进氮、硫元素的转化,使热解气体中HCN、NH_3、NO、SO_2的排放浓度降低。     

妥布霉素菌渣的理化性质及危害

文章以制药厂2种妥布霉素菌渣为研究对象,利用原子吸收光谱仪、热重分析仪、扫描电子显微镜、元素分析仪、高效液相色谱仪、傅里叶红外光谱仪等现代分析技术对菌渣的理化性质进行分析表征。结果表明,2种妥布霉素菌渣中重金属含量均较低;菌渣的热解过程可分为水分析出、挥发分析出、炭化3个阶段;2种菌渣中妥布霉素含量分别为10.23μg/g和533.26μg/g;菌渣中C元素含量较高,分别为40%和20%以上;菌渣的主要官能团为C=O和O-H,为蛋白质、糖类的特征官能团。该研究可为抗生素菌渣的处理和资源化利用提供理论依据。     

菌渣中阿维菌素残留检测方法及其无害化工艺研究

文章建立了简单、快速的阿维菌素菌渣中阿维菌素残留量高校液相色谱检测方法以及利用水热法处理阿维菌素菌渣。采用固相萃取-高效液相色谱检测方法测定阿维菌素菌渣中阿维菌素残留量,提取剂为乙腈/水=4/1(V/V),采用HLB固相萃取柱进行净化。加标回收率90.3%~107.3%,相对标准偏差(RSD)为3.00%~5.69%,阿维2菌素标准曲线线性相关系数R~2=0.999 6,线性范围为1.0~1 000 mg/L。利用正交实验,水热法处理阿维菌素菌渣,在190℃的温度下处理2 h后,菌渣中阿维菌素残留量由991.30降至0.84 mg/kg,去除率达99.92%。处理前后的菌渣与有机肥标准作对比,除含水率外其余检测指标均达到有机肥标准要求。该项研究为阿维菌素菌渣的资源化利用提供了理论依据。     

甾体类药物发酵菌渣的无害化与资源化研究进展

我国为甾体类原料药的生产大国,微生物转化法生产甾体药物的过程中产生的发酵菌渣是一种非常宝贵的资源,但发酵菌渣中仍存在少量有毒的甾体类残留物,在我国被列入《国家危险废物名录》。目前,甾体药物发酵菌渣的处理仍存在一定困难,严重制约着制药企业的健康发展,为此很多研究者针对药物发酵菌渣的无害化与资源化途径开展了广泛的研究。从甾体类药物发酵菌渣的来源、污染属性及国家相关管理要求等方面入手,分别综述了目前包括水热处理、碱热处理、微波处理等预处理技术,燃料化、肥料化、材料化等资源化利用技术,焚烧处置、安全填埋等处置技术在内的甾体药物发酵菌渣无害化与资源化方面的研究现状与最新进展,并对不同处理处置技术的可行性与可操作性进行了综合分析,最后对该领域未来的研究方向进行展望。     

多杀菌素菌渣无害化处理与肥料化利用研究

针对抗生素发酵生产残余菌渣所引发的环境危害问题,以多杀菌素菌渣为研究对象,通过好氧堆肥工艺探究其资源化的可行性,设定不同的初始C/N,分析了反应过程中堆体pH、电导率（EC）、三维荧光图谱（3D-EEMs）等指标变化规律,并用初始C/N=20组的堆肥样品进行土壤模拟试验,以评估多杀菌素菌渣肥在使用过程中对土壤环境和微生物的影响。堆肥实验结果表明：多杀菌素去除率达到90%以上,堆体理化指标均处于适宜范围;3D-EEMs表明：堆肥过程中色氨酸类物质被微生物充分利用,腐殖酸类物质累积,堆体达到较好的腐熟效果;土壤模拟实验结果表明：1%和6%的抗生素残留低于检测限（多杀菌素A 2.0μg/kg,多杀菌素D 1.5μg/kg）。此外,投加了菌渣肥使土壤的微生物多样性提升。以上结果表明,多杀菌素菌渣经过堆肥化处理有助于改善土壤性能。     

厌氧发酵处理红霉素菌渣的效能及红霉素降解规律研究

红霉素菌渣是宝贵的资源,但却含有少量的红霉素残留,潜在引发环境细菌耐药的风险,被国家定义为危险废物。文章采用厌氧发酵技术处理红霉素菌渣,拟借助微生物作用降低抗生素残留并制取生物燃气,文中考察了红霉素残留随厌氧发酵过程的降解规律。研究发现:中温(35℃)发酵、接种比为0.4、含固率为8%时,单位池容产气率最高,红霉素菌渣的厌氧发酵处理是可行的。此外,在发酵的10 d后,红霉素降解率达到94%以上,日相对降解率与发酵液pH相关,pH越小降解速率越大,pH越接近中性,降解越缓慢。同时得到其降解过程与厌氧发酵产气量无明显相关性。该文为红霉素菌渣安全资源化提供了基础数据。     

林可霉素菌渣堆肥微生物群落多样性分析

本试验以林可霉素菌渣-猪粪为原料、污泥-猪粪堆肥作对照,研究了林可霉素菌渣堆肥过程中残留林可霉素的降解情况,并基于Illumina Mi Seq高通量测序分析了林可霉素菌渣堆肥过程中微生物菌群的变化.结果表明:通过堆肥处理可以大幅度降解林可霉素菌渣中残留的林可霉素,经过33 d的堆肥处理后,林可霉素的残留量从最初的1 800 mg·kg-1降到483mg·kg-1,降解率高达73%.同时高通量测序结果表明,由于高含量的林可霉素残留,在堆肥初期和高温期林可霉素菌渣堆肥中细菌群落的分布丰度和多样性指数均低于污泥-猪粪堆肥,但真菌群落丰度和多样性均高于污泥-猪粪堆肥.林可霉素菌渣堆肥中细菌主要以Paucisalibacillus、Cerasibacillus、Bacillus、Virgibacillus、Ureibacillus、Paenibacillus、Sinibacillus属为主,而污泥-猪粪堆肥中主要以Truepera、Actinomadura、Pseudosphingobacterium、Pseudomonas、Luteimonas、Ureibacillus属为主,两者堆肥中微生物群落结构存在显著差异.随着堆肥进入腐熟期,林可霉素残留大幅度降解,抗生素对微生物的胁迫减小或解除,林可霉素菌渣-猪粪堆肥和污泥-猪粪堆肥相比,无论是细菌还是真菌,其微生物群落已逐渐趋同.表明堆肥处理可以大幅降解林可霉素残留,增加微生物多样性,有利于实现林可霉素菌渣无害化处理和资源化利用.     

林可霉素菌渣堆肥抗生素抗性基因变化分析

为了研究抗生素菌渣堆肥过程中抗生素抗性基因（ARGs）的变化情况,以林可霉素菌渣-糠醛渣堆肥为研究对象,以污泥-糠醛渣堆肥为对照.运用荧光定量PCR技术检测到了堆肥过程中lnuA-01、sul1、ermA、ermB、ermC等5种林可霉素抗性基因和整合子基因intI1的变化情况.结果表明,堆肥化处理可以降解99%的林可霉素残留,两者堆肥ARGs总量绝对丰度均有较大增加,而相对丰度降低5%~22%.同时发现林可霉素菌渣堆肥有助于intI1的富集,表明林可霉素菌渣堆肥存在生态风险.冗余分析显示,ARGs变化受环境因子影响严重,影响顺序为pH值 > 林可霉素残留 > 温度 > C/N.     

青霉素菌渣理化特性及其资源化利用研究现状

青霉素菌渣是青霉素发酵工艺中产生的残余固体废弃物,其产生量大、易产生二次污染,利用过程中会造成环境风险,在一定程度上限制了制药企业的发展。对目前国内外青霉素菌渣的资源化和处置技术进行了综述与讨论,青霉素菌渣的青霉素残留效价脱毒是目前亟待解决的问题;此外对青霉素菌渣的综合利用过程中重点解决的问题进行了预测及展望。     

抗生素菌渣生物炭的制备及特性

文章以制药厂发酵妥布霉素菌渣为原料,采用限氧裂解法在不同温度下制备生物炭,利用高效液相色谱仪、元素分析仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等现代分析技术对菌渣以及生物炭的结构、形貌、比表面积、孔径、表面官能团和元素含量等理化特性进行分析表征。结果表明,菌渣中妥布霉素含量为10.23μg/g,生物炭中未检测到;生物炭中C元素含量和比表面积均比菌渣的高,随着温度升高,C元素含量增大,H/C比下降;生物炭具有多孔结构,主要为中孔;随着热解温度升高,生物炭中烷烃基缺失。该研究可为抗生素菌渣的无害化处理以及菌渣生物炭用于重金属和有机污染物废水处理提供理论依据。     

利用泰乐菌素菌渣生产复合酶制剂及效果研究

发酵法生产抗生素过程中会产生大量废弃菌渣,这些菌渣因有机质含量高,堆放极易发生霉变,给当地环境造成危害.文章采用固体发酵法,以微生物降解处理后的泰乐菌素菌渣为主要原料,生产复合酶制剂,并对其在肉鸡上的使用效果进行研究.结果表明:在水含量50％～60％、干物质中麸皮含量不低于40％的泰乐菌素菌渣培养基中,接入5％～10％...     

头孢菌素发酵菌渣电子束辐照-好氧堆肥无害资源化处理技术研究

采用电子束辐照联合好氧堆肥工艺对头孢菌素发酵菌渣进行无害化处理和资源化利用.堆肥原料为头孢菌素菌渣、鸡粪和秸秆,菌渣未辐照直接进行堆肥的反应器（1号）与菌渣辐照50 kGy后再进行堆肥的反应器（2号）平行运行进行对比.结果表明：2号反应器的堆体温度、温度上升速率以及高于55 ℃天数均大于1号反应器.在30 d堆肥周期中,2号堆体的平均温度比1号堆体高3.3 ℃;1号和2号堆体温度高于55 ℃的天数分别为5 d和7 d.2号堆体的有机质含量和溶解性TOC浓度下降均较快,表明其有机物的利用效率较高.辐照预处理可促进菌渣好氧堆肥腐殖化进程,2号堆体的腐殖化指数比1号堆体高15%~51%.2号堆体中抗生素头孢菌素C的浓度到第10 d即可降至液相色谱无法检出.此外,两个反应器堆肥过程中抗性基因ermB丰度有所减小,sul2丰度升高.堆肥产品中无抗生素残留,有机质指标远高于有机肥料国家标准,其作为优质肥料进行安全再利用需重点关注抗性基因的影响.     

本钢钢渣资源化项目处理工艺及设备的选择

本钢钢渣资源化项目建成前,本溪钢铁集团的钢渣处理一直是采用热泼和炉前粒化相结合的方式。由于处理方法的问题,渣铁分离不好,造成了大量渣钢流失,尾渣无法利用,污染环境并且占用大量的土地。介绍了本钢钢渣资源化项目中选用热闷法及热闷装置处理转炉钢渣,经过两年的生产实践,取得了良好的经济和社会效益。     

青霉素菌渣资源化为饲料原料的营养价值研究

为探讨青霉素菌渣资源化为饲料原料潜在的营养价值,本研究以抗生素制药厂发酵剩余培养基(即青霉素菌渣)为研究对象,利用元素分析仪、电感耦合等离子发射光谱对菌渣中的非金属元素、金属元素进行了测定,并利用氨基酸分析仪、凯氏定氮法、DNS法、索氏提取法对其基本营养物质氨基酸、粗蛋白、总糖及脂肪含量进行了简单分析。结果表明:C、N、S、H 4种非金属元素含量较高,其中,动物体有机体常量元素C含量最高,质量分数为34.52%。相对而言,金属元素含量较低,其中K、Na等常量元素含量较高,4种重金属污染物Cd、Cr、Hg、Pb含量与相关国家饲料安全标准对照而得,均低于下限水平。此外,以蛋白质、脂肪和总糖含量为考察指标评价了青霉素菌渣的营养特性,并进一步分析了更有利于动物吸收利用的小分子氨基酸含量。结果表明:青霉素菌渣具有较高的潜在营养特性,粗蛋白、粗脂肪和总糖含量均较高,分别为568.767、82.919、320.51 mg/g,同时各种为生命体生长所需的氨基酸含量较丰富,其中苯丙氨酸、蛋氨酸含量最高。     

电石渣的资源化利用

电石渣是工业废渣,其大量排放和堆积影响环境,也限制了企业的发展。介绍电石渣在建筑材料、化工生产、三废处理等行业中的资源化现状,针对电石渣利用量的局限性,高掺量高附加值电石渣砖的制备为电石渣的大量资源化利用的可行性,奠定了一定的基础。