CN101139307A - 抗生素清洁生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抗生素清洁生产方法，它是为解决现有生物合成法生产抗生素之工艺过程中的废水处理问题而发明的。该方法包括酵液稀释和预处理-过滤-脱色-碱化结晶-二次过滤步骤，其特征是在工艺过程之中增设膜处理步骤。其实施方式有二，一是将膜处理步骤设在过滤步骤与脱色步骤之间，即对净化液进行膜处理；二是将膜处理步骤设在二次过滤步骤之后，即对废母液进行膜处理。采用该方法可以收到节约清水资源，减少污水排放，提高产品回收率，重复利用化学助剂，减少企业环境治理工程投资和运行费用，有利于所属行业长期、持续、稳定的发展等多方面效果。适用于四环素族、青霉素类、氨基糖甙类、大环内酯类等抗生素的清洁生产工艺改造。

Description

抗生素清洁生产方法

技术领域：

本发明属于生物合成法生产抗生素之工艺方法技术领域，同时涉及抗生素生产过程中的废水处理再利用技术。

技术背景：

众所周知，采用生物合成法(含半合成法)生产抗生素之工艺过程中的废母液(即废水)排放量以及污染物浓度都是相当高的，根据所生产的抗生素的种类不同，一般说来，废母液的排放量高达1300-20000m³/t，COD的浓度高达20000-50000mg/l。而且化学成分复杂，其中不仅包含有大量的抗生素(1000左右效价单位)，而且还包含有在工艺过程中加入的一些有用化学品(比如草酸等)，因此，这类废母液属高浓度难生物降解的有机废水。以往，对于这类废水的处理主要采用生化处理技术。可是，由于废水中富含抗生素并含有对微生物起抑制作用的其它多种化学物质，因此，不管是用高倍清洁水稀释原水，还是通过驯化培养特异微生物种群，都仍然难以达到理想处理效果。其主要表现是处理后废水的色度、氨氮、化学耗氧量指标等波动较大，故不能稳定达标。而且，现有技术还存在着工艺复杂、处理流程长、设备设施庞大、投资大、运行费用过高等诸多缺陷。因此，人们一直致力于探索研究抗生素生产过程中的废水处理技术。早在1989年，中国专利CN1037128就曾公开过一种“抗生素生产排放废水的处理方法”，该方法是将废水先通过灼热的炉渣进行处理，再经烟道灰吸附处理，最后进行通常的生化方法处理。不过，该方法的目的和作用只在于通过炉渣、烟道灰来吸附废水中的残余抗生素，降低COD的浓度，以利于使通常的生化方法得以正常进行。它虽然对处理此类废水有一定的积极作用，但是从清洁生产的角度来看，废水中大量的抗生素和有用化学品直接被转化和消耗，并不符合节能减排的要求，而且对行业的长期、持续、稳定的发展也不利。因此，十多年来，该方法在生产实际中并没有得以推广应用。

发明内容：

本发明的目的是针对上述问题，从解决抗生素生产过程中的废水处理技术入手，提供一种抗生素清洁生产方法，它通过改造现行的抗生素生物合成法之生产工艺，实现有效回收废水中抗生素和重复利用废水中有用化学品之步骤，从而不仅减少高浓度废水的排放，降低工程投资和运行费用，而且也使一个纯投入型的环境治理工程变成环境效益和经济效益双赢的工程。

本发明的技术解决方案是：一种抗生素清洁生产方法，包括发酵液稀释和预处理-过滤-脱色-碱化结晶-二次过滤步骤，其特征在于：在该工艺过程之中增设膜处理步骤。

前述方案有两种实施方式，其一是所说的膜处理步骤设在过滤步骤与脱色步骤之间，即对净化液进行膜处理，其膜处理后的浓缩液送回到过滤步骤，并将二次过滤后的废母液绝大部分送回到发酵液稀释和预处理步骤，一小部分用于滤饼洗涤步骤；其二是所说的膜处理步骤设在二次过滤步骤之后，即对废母液进行膜处理，其膜处理后的废母液绝大部分送回到发酵液稀释和预处理步骤，一小部分用于滤饼洗涤步骤，其浓缩液进入废水处理***。前面两种方式中所述的膜处理工艺可采用微滤、超滤、纳滤三种处理方式中的任意一种；所述膜处理之膜的种类可以选用中空纤维膜或卷式膜中的任意一种。

本发明的有益效果：由于在抗生素生产工艺中增设了膜处理步骤，因此在实施方式一中，当净化液经膜处理后，去除了其中的大量杂质(并将这些杂质以浓缩液的形式再度返回到过滤步骤进行过滤净化)，这样就使得经膜处理后的净化液的纯度有了充分的保障，而当其被二次过滤后，这时的废母液便可以重复利用。在实施方式二中，当废母液经膜处理后，由于去除了其中的大量杂质(并将这些杂质以浓缩液的形式送入水处理***)，因此同样可以进行再利用。两种方式无论将膜处理步骤放在哪个环节，其结果都保证了废母液可以重复利用。与现有技术相比，本发明的进步意义主要体现在以下几个方面：

(1)由于原工艺方法需要大量的清水(酸化清水)用于发酵液稀释和预处理，而本发明经膜处理后的废母液可以用来替代清水补充稀释液重复利用，也可以用来替代各工序使用的酸化清水，因此本发明能够大大地节约水资源。

(2)由于将80％-90％的废母液重复利用，因此减少了废水排放，从而也就基本上解决了废水处理问题，这样一来它不仅减轻了环境污染程度，而且也从工艺流程、设备设施、运行耗费等诸方面减轻了企业沉重的排污治理负担。

(3)由于废母液中尚含部分抗生素，因此当它得到重复利用时，这些抗生素也获得回收，由此即可以实现充分利用资源提高产品回收率，又可进而增加企业收益。

(4)由于废母液中还含有一些有用化学品即不直接参与反应的助剂(比如草酸等)，随着废母液的再利用，这些有用化学品也获得重复利用，其结果是通过减少辅助材料加入量，为企业降低了成本。

(5)由于采用本工艺方法，企业废水的排放量可减少80％-90％，剩余废水主要来源于设备清洗、车间清洁水等杂排水，其COD的浓度也只有1500-5000mg/l，因此利用常规的生化处理技术就可以使水处理***的综合水质指标稳定达标。

总之，由于本发明通过新的工艺路线，将废水中的主要污染物由末端治理改为中间控制，因此它不仅实现了污染物减排目标，降低能耗，而且可以大大的减少该类企业的环境治理工程投资和运行费用；不仅实现了水资源和其它化学助剂的再利用，而且可以有效提高抗生素产品品质和产量。本发明的应用可以使相关医药企业的环境治理工程由纯投入型转变成环境和生产效益兼备的工程，有利于该行业长期、持续、稳定的发展。

附图说明：

图1、图2分别为两种实施方式的工艺流程示意图。

具体实施方式：

下面以土霉素清洁生产为例，结合附图对本发明作详细说明。

土霉素清洁生产方法1，如图1所示，该方法包括发酵液稀释和预处理-过滤-脱色-碱化结晶-二次过滤步骤，其特征是在过滤步骤与脱色步骤之间增设膜处理步骤，即对净化液进行膜处理，经膜处理去除杂质后，浓缩液送回到过滤步骤，继续进行过滤处理，其净化液接续进行脱色、碱化结晶、二次过滤、洗涤、提取湿态土霉素，再经干燥后成土霉素碱成品。其中将二次过滤后的废母液绝大部分酸化至符合要求(代替清水)送回到发酵液稀释和预处理步骤，一小部分代替清水用于滤饼洗涤步骤。滤饼洗涤液所含土霉素单位达到要求(高单位)后与净化液合并进入膜处理步骤。在本工艺方法中，由于净化液在土霉素结晶前经过膜处理，有效去除了蛋白类等大分子有机杂质，因此提高了之后的脱色、结晶工序的效率，减少了洗涤水用量，延长了离子交换树脂的再生周期，减少了能源消耗，提高了产品品质，如产品中的杂质吸收度指标降低了50％(490μm)。废母液中含2-3％的草酸，只需少量盐酸酸化即可达到回用要求，与传统的工艺相比可节约90％以上的草酸用量。

土霉素清洁生产方法2，如图2所示，该方法包括发酵液稀释和预处理-过滤-脱色-碱化结晶-二次过滤步骤，其特征是所说的膜处理步骤设在二次过滤步骤之后，即对废母液进行膜处理，其膜处理后的废母液绝大部分送回到发酵液稀释和预处理步骤，一小部分用于滤饼洗涤步骤，其浓缩液进入废水处理***。本方法将常规提炼产生的废母液经膜处理后仍能重复使用并同样具有前面方法一所述的技术效果，只是产品质量的提高不十分明显。这里，在废母液实施重复利用后，该类产品的总排水量和有机物浓度减少80-90％，剩余杂排水主要产生于设备清洗、车间清洁水，其COD浓度约为1500-5000mg/l，通过钙、铁系专用絮凝剂絮凝，再经高效气浮处理，COD去除率可达90％左右，水中土霉素浓度可控制在15-30u/ml，综合水质指标适于利用常规耗氧生化工艺即可稳定达标。采用此法还能简化后工序的操作，提高产品品质，实现进一步的节能减排。

本发明可广泛用于四环素族、青霉素类、氨基糖甙类、大环内酯类等生物合成法(含半生物合成法)生产抗生素的清洁生产工艺改造。

Claims (5)

1.一种抗生素清洁生产方法，包括发酵液稀释和预处理-过滤-脱色-碱化结晶-二次过滤步骤，其特征在于：在该工艺过程之中增设膜处理步骤。

2.根据权利要求1的抗生素清洁生产方法，其特征在于：所说的膜处理步骤设在过滤步骤与脱色步骤之间，即对净化液进行膜处理，其膜处理后的浓缩液送回到过滤步骤，并将二次过滤后的废母液绝大部分送回到发酵液稀释和预处理步骤，一小部分用于滤饼洗涤步骤。

3.根据权利要求1的抗生素清洁生产方法，其特征在于：所说的膜处理步骤设在二次过滤步骤之后，即对废母液进行膜处理，其膜处理后的废母液绝大部分送回到发酵液稀释和预处理步骤，一小部分用于滤饼洗涤步骤，其浓缩液进入废水处理***。

4.根据权利要求1、2或3的抗生素清洁生产方法，其特征在于：所述膜处理工艺可采用微滤、超滤、纳滤三种方式中的任意一种。

5.根据权利要求1、2或3的抗生素清洁生产方法，其特征在于：所述膜处理之膜的种类可选用中空纤维膜或卷式膜。

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