一種采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣的裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種青霉素菌渣中重金屬的電動(dòng)力學(xué)修復(fù)方法，具體涉及一種采用離 子交換膜輔助電動(dòng)力學(xué)修復(fù)危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣的方法，用于抗生素菌渣中重金屬及有 機(jī)物污染的治理和資源回收，屬于環(huán)保節(jié)能領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在抗生素的生產(chǎn)過程中，伴隨大量菌渣生成，我國抗生素副產(chǎn)品菌渣每年達(dá)180 萬噸以上.菌渣的主要成分是抗生素菌絲體、未利用完的培養(yǎng)基、發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝 產(chǎn)物、培養(yǎng)基的降解物以及少量的抗生素等，屬于固體危險(xiǎn)廢棄物，其排放，對(duì)環(huán)境造成很 大影響。目前常規(guī)的處理方法有焚燒處理、肥料化處理、填埋處理、發(fā)酵生產(chǎn)沼氣等。焚燒法 處理成本高，經(jīng)濟(jì)效益差，且二次污染嚴(yán)重，焚燒可以產(chǎn)生一級(jí)致癌物二嗯英、氮氧化物等 多種有害物質(zhì)。填埋處理會(huì)產(chǎn)生二次污染，且浪費(fèi)大量的土地資源，處理成本較高。但是由 于抗生素菌渣的底物主要由大豆、花生餅、玉米蛋白、淀粉等組成，營養(yǎng)豐富，粗蛋白含量在 40%以上，可以用來制作有機(jī)肥料。但抗生素殘留在微生物及生物體內(nèi)累積，形成抗藥性， 是抗生素資源化為有機(jī)肥的主要瓶頸障礙，存在著潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。菌渣發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，由 于沼渣中仍含有抗生素菌渣，同樣存在二次污染，并且在不斷的發(fā)酵過程中，微生物不斷馴 化，形成耐藥性。為此，如何對(duì)抗生素菌渣進(jìn)行合理利用，減少環(huán)境污染，成為該領(lǐng)域普遍關(guān) 注的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，以解決青霉素菌渣現(xiàn)行方法處理 成本高，存在二次污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害的問題。而提供一種采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理 危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣的裝置及其使用方法。
[0004] 本發(fā)明的一種采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣的方法，它是按照 以下步驟進(jìn)行的：
[0005] 將待處理的危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣放置于反應(yīng)室內(nèi)，在反應(yīng)室的兩端分別設(shè)置陰 極室和陽極室，在陰極室和陽極室與反應(yīng)室之間分別設(shè)置陰離子交換膜與陽離子交換膜， 對(duì)陰極室和陽極室通電后，進(jìn)行電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣，即完成所述 的采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣。
[0006] 本發(fā)明采用電動(dòng)力修復(fù)的物理化學(xué)方法對(duì)青霉素菌渣中的污染物進(jìn)行脫附，再結(jié) 合電滲析、電迀移與電解作用對(duì)青霉素菌渣中的污染物實(shí)現(xiàn)迀移轉(zhuǎn)化，提供一種青霉素菌 渣的無害化的方法。該方法處理后菌渣青霉素及其代謝產(chǎn)物的迀移轉(zhuǎn)化效率高，并同時(shí)迀 移大量有毒重金屬，資源化安全性顯著提高。
[0007] 本發(fā)明的一種采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣的裝置，它包括反 應(yīng)室、陰極室、陽極室、排氣口、取樣孔、陽離子交換膜、陰離子交換膜、直流電源、陽極和陰 極；
[0008] 所述的陰極室設(shè)置在反應(yīng)室的右側(cè)，陽極室設(shè)置在反應(yīng)室的左側(cè)，陰極室、陽極室 與反應(yīng)室密閉連接，陰極室與反應(yīng)室通過陽離子交換膜隔開，陽極室與反應(yīng)室通過陰離子 交換膜隔開，所述的排氣口設(shè)置在反應(yīng)室上端，所述的取樣孔設(shè)置在反應(yīng)室的下端；所述的 陽極設(shè)置在陽極室內(nèi)，所述的陰極設(shè)置在陰極室內(nèi)，陽極與陰極平行設(shè)置，陽極與直流電源 的正極連接，陰極與直流電源的負(fù)極連接。
[0009] 本發(fā)明的使用一種采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣的裝置的方 法，是按照以下步驟進(jìn)行的：
[0010] 將待處理的危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣放置于反應(yīng)室內(nèi)，在反應(yīng)室兩側(cè)設(shè)置有陰極室 和陽極室，在陰極室和陽極室與反應(yīng)室之間分別設(shè)置陰離子交換膜和陽離子交換膜，向陰 極室和陽極室加入電解液后，對(duì)陰極室和陽極室通電，進(jìn)行電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄 物青霉素菌渣，即完成所述的采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣。
[0011] 本發(fā)明方法使用不同性質(zhì)的溶液充當(dāng)陰陽極電解液，根據(jù)不同電解液的緩沖特性 及離子強(qiáng)度發(fā)生不同的電化學(xué)反應(yīng)，電解液中不同的離子與緩沖特性來驅(qū)動(dòng)陰陽極間菌渣 中污染物的脫附及迀移。該方法通過在陰陽極分別設(shè)置陰陽極離子交換膜實(shí)現(xiàn)菌渣PH的 控制，減緩陰陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的H+及OH-迀移至受試菌渣，從而提高處理效果。 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0012] (1)本發(fā)明首次提出電動(dòng)力修復(fù)技術(shù)處理抗生素發(fā)酵菌渣，去除菌渣中的污染物 實(shí)現(xiàn)無害化：第一步在電場作用下，污染物從菌渣的固體顆粒中溶出并脫附到孔隙水中，第 二步在電場作用下有機(jī)污染物實(shí)現(xiàn)電解及電動(dòng)力學(xué)過程，第三步金屬離子在電場作用下可 實(shí)現(xiàn)形態(tài)的轉(zhuǎn)化及電動(dòng)力學(xué)過程，處理后的菌渣基質(zhì)變化較小，污染物去除效率高，環(huán)境安 全性顯著提高。
[0013] (2)本發(fā)明原料產(chǎn)量具體，生態(tài)潛在危險(xiǎn)大，被定義為危險(xiǎn)廢棄物，首次采用物理 方法處理青霉素菌渣，通過電動(dòng)力修復(fù)技術(shù)迀移轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物及有毒重金屬，實(shí)現(xiàn)了青 霉素菌渣的脫毒。
[0014] (3)本發(fā)明的方法操作簡單，對(duì)儀器設(shè)備的要求低，經(jīng)濟(jì)效益高，具有應(yīng)用推廣的 價(jià)值。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的電動(dòng)力裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0016] 一：本實(shí)施方式的一種采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素 菌渣的裝置，它包括反應(yīng)室1、陰極室2、陽極室3、排氣口 4、取樣孔5、陽離子交換膜10、陰 離子交換膜6、直流電源7、陽極8和陰極9 ;
[0017] 所述的陰極室2設(shè)置在反應(yīng)室1的右側(cè)，陽極室3設(shè)置在反應(yīng)室1的左側(cè)，陰極室 2、陽極室3與反應(yīng)室1密閉連接，陰極室2與反應(yīng)室1通過陽離子交換膜10隔開，陽極室3 與反應(yīng)室1通過陰離子交換膜6隔開，所述的排氣口 4設(shè)置在反應(yīng)室1上端，所述的取樣孔 5設(shè)置在反應(yīng)室1的下端；所述的陽極8設(shè)置在陽極室3內(nèi)，所述的陰極9設(shè)置在陰極室2 內(nèi)，陽極8與陰極9平行設(shè)置，陽極8與直流電源7的正極連接，陰極9與直流電源7的負(fù) 極連接。
【具體實(shí)施方式】 [0018] 二：本實(shí)施方式與一不同的是：所述的取樣孔5為5 個(gè)取樣孔5。其它與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0019] 三：本實(shí)施方式與一不同的是：所述的陰極室2和陽 極室3的上端面均設(shè)有蓋。其它與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0020] 四：使用一所述的一種采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn) 廢棄物青霉素菌渣的裝置的方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的：
[0021] 將待處理的危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣放置于反應(yīng)室1內(nèi)，在反應(yīng)室1兩側(cè)設(shè)置有陰 極室2和陽極室3,在陰極室2和陽極室3與反應(yīng)室1之間分別設(shè)置陰離子交換膜6和陽離 子交換膜10,向陰極室2和陽極室3加入電解液后，對(duì)陰極室2和陽極室3通電，進(jìn)行電動(dòng) 力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄物青霉素菌渣，即完成所述的采用電動(dòng)力學(xué)無害化處理危險(xiǎn)廢棄 物青霉素菌渣。
【具體實(shí)施方式】 [0022] 五：本實(shí)施方式與四不同的是：所述的陰極室2和陽 極室3與反應(yīng)室1是密封連接，陰極室2和陽極室3中分別安裝陰極9和陽極8,陰極9和 陽極8平行放置。其它與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0023] 六：本實(shí)施方式與四不同的是：陽極8的材質(zhì)為鉑電 極，陰極9的材質(zhì)為石墨板電極。其它與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0024] 七：本實(shí)施方式與四不同的是：反應(yīng)室1為玻璃圓筒 的反應(yīng)室1。其它與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0025] 八：本實(shí)施方式與四不同的是：所述的陰極室2和 陽極室3中裝有電解液的液面不超過陰極9和陽極8,所述的電解液是由濃度為0. 05~ 0· 2mol/L的亞硫酸鈉溶液、濃度為0· 05~0· 2mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液和濃度為 0. 05~0. 2mol/L的檸檬酸鈉