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抗生素菌渣因抗生素残留存在潜在的环境风险问题,于2008年被列入《国家危险废物名录》,须按照危险废物进行管理和处置,抗生素菌渣的安全合理处置已成为目前制约制药行业发展的瓶颈问题。本课题以青霉素菌渣为研究对象,建立了利用液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定制药菌渣中青霉素G残留量的方法;结合青霉素菌渣特性分析开展碱热联合预处理和超声/碱预处理试验研究,提高胞内物质溶出率,确定预处理最佳处理工艺;将预处理后菌渣进行厌氧消化试验,观察厌氧可生化性的提高,确定厌氧消化处理青霉素菌渣的工艺控制参数;开展青霉素菌渣与餐厨垃圾的混合厌氧消化试验研究,缓解氨氮浓度抑制厌氧消化的现象,从而确定最优C/N投配比。主要结论如下:1)建立了利用液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定制药菌渣中青霉素G残留量的方法。样品经20%乙酸锌+10%亚铁氰化钾溶液作为沉淀剂沉淀蛋白质后,以0.1%甲酸水溶液+乙腈为流动相进行梯度洗脱,经Plus C18柱分离后,在串联质谱ESI(+)模式下进行MRM检测。该方法青霉素G的检出限(S/N=3)为1.5ng/mL,线性范围为1.5ng/mL~100ng/mL,线性相关系数为0.9995,菌渣中青霉素检出限为50μg/kg。该方法结果定性定量准确,回收率高,重现性好。经检测菌渣中残留青霉素为2000-6000mg/kg菌渣。2)开展碱热联合预处理和超声/碱预处理试验研究,结合菌渣生物化学产甲烷潜能(BMP)试验,确定菌渣碱热联合预处理为最佳处理工艺,最佳工艺参数为反应温度70°C,反应时间2.0h,碱浓度2%,含水率90%,此条件下,SCOD浓度从3414.12mg/L升高到9863.25mg/L,COD溶出率达到72%;甲烷产率从0.19mLCH4/gVS升高到0.24LCH4/gVS,提高了26.3%;同时,菌渣中残留的青霉素去除率可达到99.99%以上,青霉素残留浓度小于400mg/kg菌渣。3)开展厌氧消化试验研究,结果表明,未处理菌渣厌氧运行负荷为3.98gVS/(L?d),沼气产量为4.21L/d,沼气产率为0.35L/(gVSadded?d),COD去除率为80.93%;预处理菌渣厌氧消化最高运行负荷为5.05gVS/(L?d),沼气产量为5.05L/d,沼气产率为0.42L/(gVSadded?d),COD去除率为91.92%,与未处理菌渣厌氧消化相比,分别提高了27%、20%、20%、13.5%,但是厌氧系统氨氮浓度达到3500mg/L,影响系统运行负荷的进一步提升。4)开展菌渣和餐厨垃圾的混合厌氧消化试验,结果表明,菌渣单独厌氧消化的反应器内平均氨氮浓度为3186mg/L;青霉素菌渣和餐厨垃圾投加量即C/N投配比为25:1的反应器内沼气产量为5.81L,日沼气产率为0.38L/(gVSadded?d),与菌渣单独厌氧消化相比,分别提高了35.71%和11.76%,平均氨氮浓度为2617.82mg/L,与菌渣单独厌氧消化相比下降了17.85%,从而确定了菌渣和餐厨垃圾分别为26.83g和128.53mL(C/N=25:1)为最佳投配比例。