菌渣厌氧发酵工艺条件的优化开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

目前我国每年抗生素的产量约10万吨，占全球市场总量70%以上。抗生素发酵生产过程中会产生大量的废菌渣，2011年我国产生的湿菌渣达到110万吨左右。过去抗生素菌渣多用于生产废料或畜牧饲料，但在人们逐渐开始关注抗生素用于肥料或饲料中的残留问题后，发现饲料或肥料中抗生素菌渣对动植物甚至人类造成影响，因此在2008年抗生素菌渣被列入《国家危险废物名录》^[1]，而其处理处置从此成为制约制药行业发展的瓶颈问题。

抗生素菌渣是发酵提取过程中的工业废弃物，主要包括菌丝体、代谢中间产物、残余培养基、少量残留的抗生素以及提取时加入的絮凝剂、助滤剂等成分^[2]。常见抗生素菌渣的营养成分主要包括粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、钙和磷，其中青霉素菌渣、土霉素菌渣和四环素菌渣的粗蛋白含量最高能达到45%，粗脂肪和粗纤维含量较低，最高只有6.7%和8.6%，钙和磷的含量只有不到2%，但不管哪种抗生素菌渣在检测过程中均有少量的抗生素残留，其中青霉素菌渣约有0.3%，四环素菌渣约0.4%，洁霉素和土霉素分别为0.35%和0.43%^[3]。

抗生素菌渣中含有剩余培养基及少量的抗生素残留，对生态环境存在潜在的危害性，已成为了一个不容忽视的社会问题；同时由于抗生素菌渣粘度大、有机质含量较高，长期放置后容易引起二次发酵，滋生各种细菌霉菌，散发出恶臭味，严重影响环境，因此如何经济、高效且大量处理处置抗生素菌渣成为了研究热点^[4]。目前，抗生素菌渣的处理方法主要是作为高蛋白饲料及有机肥料，但是长期使用会在动物体内富集，进而对人类产生耐药性，同时残留的抗生素在土壤中迁移、降解，甚至可能会通过某种作用进入地下水，引起抗生素对环境的潜在效应^[5]。

2. 研究的基本内容和问题

（1）研究的目标

比较不同含固率和接种比对厌氧消化的影响，存在一个最佳含固率和接种比，使得菌渣厌氧消化的沼气累积产量最大，以实现菌渣厌氧发酵工艺条件的优化。

（2）研究的内容

3. 研究的方法与方案

（1）研究方法

以棘白菌素为研究对象，进行中温厌氧消化恒温水浴试验，测定不同的含固率和接种比下棘白菌素菌渣的ph、氨氮、cod、产甲烷量等指标，通过比较不同含固率和接种比对菌渣产甲烷能力的影响，以实现菌渣厌氧发酵工艺条件的优化。

（2）技术路线

4. 研究创新点

本实验以棘白菌素菌渣为研究对象，通过中温厌氧消化恒温水浴试验，以探究菌渣厌氧消化的最优工艺条件。近年来有关抗生素菌渣厌氧消化的研究有很多，其中的研究对象有青霉素、红霉素、头孢菌素、链霉素等，但棘白菌素的研究几乎没有。本实验为棘白菌素菌渣厌氧消化工艺调控条件的选择和优化提供理论依据。

5. 研究计划与进展

2017-02~ 2017-03：获取菌渣和接种泥。

2017-03~ 2017-04：制备集气排水装置。

2017-04 ~2017-05：选择不同的接种比和含固率进行实验，研究最适条件。