[发明专利]一种抗生素菌渣与污泥共热解协同固氮及重金属的方法

说明书

本发明公开了一种抗生素菌渣与污泥共热解协同固氮及重金属的方法。该方法，包括如下步骤：将抗生素菌渣与污泥按质量比1:1～10进行混合，在450℃～750℃惰性气氛下进行共热解，共热解的保温时间为20～60min，得到固态生物炭。本发明同时对两种危险废弃物进行协同处置，实现了营养元素的保留以及有害元素生物利用度的降低。热解过程促进有机物的分解和气体的释放，生物炭表面形成明显的孔结构，能够有效对重金属实现固定。同时，碱金属、碱土金属等很能够改变热解产物的分布，促进重金属稳定态迁移和氮元素的固定。

技术领域：

本发明涉及固体废弃物及污染物控制技术领域，具体涉及一种抗生素菌渣与污泥共热解协同固氮及重金属的方法。

背景技术：

据统计，我国污泥产量以20％的年均增长率从2005年的296万吨迅速升至2019年的3904万吨，预计到2025年，我国污泥产量将超过6000万吨。污泥作为污水处理过程中的副产物，成分复杂，重金属含量丰富，如何合理处置并降低二次污染风险已经得到了广泛关注。固态生物炭中重金属具有四种不同的化学形态，稳定性顺序为：F4(残渣态)＞F3(可氧化态)＞F2(可还原态)＞F1(弱酸提取态)，其中F3+F4态属于稳定态，F1+F2属于不稳定态，稳定态组分的含量越高，重金属生物利用度越低，对环境和人体造成的危害也越小。同时，青霉素菌渣、四环素菌渣、庆大霉素菌渣等抗生素菌渣作为制药行业副产物，包含丰富的蛋白质和氨基酸等高价组分，并能够通过各种处理手段将其转化为含氮化合物等高附加值化学品。

发明内容：

本发明解决了现有技术存在的问题，提供一种抗生素菌渣与污泥共热解协同固氮及重金属的方法，本发明利用污泥与抗生素菌渣的物理化学特性，采用热解对污泥与抗生素菌渣进行协同处置，在固定氮元素和重金属的同时，也实现了对废弃物的无害化和资源化处置。

本发明的目的是提供一种抗生素菌渣与污泥共热解协同固氮及重金属的方法，包括如下步骤：将抗生素菌渣与污泥按质量比1:1～10进行混合，在450℃～750℃惰性气氛下进行共热解，共热解的保温时间为20～60min，得到固态生物炭。

优选地，所述的抗生素菌渣与污泥的质量比为1:1～5。

优选地，所述的共热解的温度为450℃～550℃，保温时间为20～40min。

优选地，所述的抗生物菌渣选自青霉素菌渣、四环素菌渣和庆大霉素菌渣中的一种以上。

优选地，所述的固态生物炭中N以及重金属分别使用元素分析、ICP检测方法、BCR检测方法进行检测。

ICP检测主要包括以下步骤：称取0.3g样品于消解罐中，按照体积比为5:2:5加入HNO₃、HF和HClO₄，在120℃下消解24h，消解结束后，将溶液进行赶酸后定容过滤进行ICP检测。

BCR检测主要包括以下步骤：步骤一：称取0.5g生物炭与20mL浓度为0.11mol/L的醋酸溶液，室温下震荡16h，震荡结束后放于离心机中在4000r/min转速下离心20min，将上清液过滤待ICP检测，固态残渣进行下一部提取；步骤二：将步骤一种残渣与20mL浓度为0.1mol/L盐酸羟胺溶液混合震荡16h，后置于离心机中4000r/min转速下离心20min，将上清液过滤待ICP检测，固态残渣进行下一部提取；步骤三：量取5mL双氧水溶液与步骤二中残渣混合，室温消解1h，继续添加25mL浓度为1mol/L的醋酸铵溶液继续搅拌16h，震荡结束后放于离心机中在4000r/min转速下离心20min，将上清液过滤待ICP检测，固态残渣进行下一部提取；步骤四：准确称取上一级的固相残渣0.1g于消解罐中，按照体积比为5:2:5加入HNO₃、HF和HClO₄，在120℃下消解24h，消解结束后，将溶液进行赶酸后定容过滤进行ICP检测。