[發明專利]基于水熱鈣離子調配的有機固體廢棄物無害化預處理方法

有效

• 申請號: 202011283766.7
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112355034B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 戴曉虎;華煜
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明公開了基于水熱鈣離子調配的有機固體廢棄物無害化預處理方法，屬于有機固體廢棄物無害化領域。本發明通過對有機固體廢棄物進行初篩，加入鈣離子與水熱處理共同作用實現了有機固體廢棄物的高效無害化處理。處理后的有機固體廢棄物中抗生素含量、抗性基因絕對豐度均大幅下降，常見病毒均被滅活。本發明公開的鈣離子調配水熱處理方法操作步驟簡單，對設備要求低，處理成本少，無害化效果佳，為有機固體廢棄物的無害化處理提供了新的方法和思路。

技術領域

本發明涉及有機固體廢棄物無害化領域，特別是涉及基于水熱鈣離子調配的有機固體廢棄物無害化預處理方法。

背景技術

目前抗生素被廣泛應用于臨床、畜牧、水產等行業。與此同時，大量的殘留抗生素持續不斷地進入到水體當中。在污水處理廠的生物處理過程中，污水中抗生素去除的主要機制是污泥吸附。研究表明，被污泥吸附富集的抗生素70％以上未被降解，使得污泥成為一個重要的抗生素儲存庫。因此，在污泥的處理處置過程中關注抗生素的歸趨至關重要。另外，在畜牧產業中，抗生素同樣被廣泛應用。由于抗生素在動物體中不能完全被吸收,導致畜禽糞便中抗生素高濃度殘留,對生態環境和人類健康構成很大威脅。而抗生素生產過程中產生的固體廢棄物為菌渣，其主要成分是抗生素產生菌的菌絲體、未利用完的培養基、發酵過程中產生的代謝產物、培養基的降解物以及少量的抗生素等。抗生素發酵廢菌渣中，由于有殘留的培養基及其少量的抗生素及其降解物，對生態環境存在著潛在的危害性，已被國際社會視為抗生素生產的主要公害之一。

此外，廢棄物中抗生素的持久存在是導致抗性基因(ARGs)誘發和傳播的重要因素，并嚴重威脅到人類的健康。而常見的有機固體廢棄物通常具有較高的微生物量，也為ARGs的水平轉移提供了潛在的傳播環境。可移動基因原件(MEGs)如整合子已經被證明是人類致病菌獲得抗性的重要途經之一。因此，應重點關注有機固體廢棄物處理處置的安全性，尤其是對抗生素和ARGs消減的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于水熱鈣離子調配的有機固體廢棄物無害化預處理方法，以解決上述現有技術存在的問題，高效便捷的去除有機固廢中氟喹諾酮抗生素(FQs)、抗性基因(ARGs)及病毒等有毒有害物質。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種有機固體廢棄物無害化預處理方法，通過在有機固體廢棄物中加入鈣離子并進行水熱處理使得有機固體廢棄物無害化。

優選的，所述的有機固體廢棄物是生物源污水污泥、生物源濕垃圾、農業源秸稈、畜禽糞便與死體、工業源菌渣、工業源油泥中的一種或多種。

優選的，具體包括以下步驟：

(1)鈣離子調配：有機固體廢棄物初篩去除雜質，將含Ca²⁺藥劑投入有機固體廢棄物中，使鈣離子與有機固廢的干重比為0.01～0.5：1，將體系含水率調整至85±5％；初篩去除的雜質為可能堵塞葉輪和管道閥門及增加后續處理單元負荷或磨損的大尺寸懸浮物和部分的膠體，可包括塑料制品、木材、金屬、砂石等。加入鈣離子營造的堿性環境可增加有機固廢的溶解與降解性能，利于有機污染物及抗性基因等的削減，水熱過程進一步強化該效應，且可置換其余重金屬，利于安全土地利用的無害化處置與磷回收的資源化過程。

(2)熱水解：將步驟(1)預處理后的樣品密閉環境加熱，設置壓力為0.8±0.2MPa，溫度為140-170℃，反應時間為60±30min；

(3)冷卻釋壓：反應完成后，待系統溫度冷卻至60℃以下，開啟釋壓閥，釋壓氣體集中吸收或收集；

(4)樣品檢測：檢測處理后的樣品中的抗生素、抗性基因以及病毒。

優選的，所述的含Ca²⁺藥劑是CaO或CaCl₂。

優選的，鈣離子與有機固廢的干重比為0.5：1。