红霉素发酵尾气苦涩气味消除方法

樊晓宇

（西安利君制药有限责任公司，陕西西安 710077）

1 红霉素发酵工艺概述

红霉素发酵采用传统的三级发酵生产工艺，即两级种子培养和发酵生产。一级种子罐用火焰法接入斜面孢子，培养合格的一级种子移入二级种子罐扩大培养，培养成熟的二级种子移入发酵罐培养。发酵全过程依据检测数据随机补入葡萄糖、正丙醇、豆油和水等物料。发酵周期160h～180h。

2 红霉素生产发酵尾气的特点

在红霉素发酵生产过程中产生的废气主要为发酵废气，其成分主要有：CO2、水蒸气、及有苦涩味的有机挥发物VOC。从单个发酵罐全发酵过程来讲，发酵时间在30h～60h 时产生的发酵尾气带有苦涩味最浓，这可能是红霉素次级代谢过程中菌丝体分泌红霉素发出的气味。苦涩气味的组分十分复杂，是挥发性的有机物，如：有机酸、醛酮、脂类的某种，也可能是某几种的集合体，简称为VOC。随着红霉素生产规模的不断扩大，影响范围不断变大，引起了工厂周围居民和环境保护部门的干涉。

3 发酵尾气苦涩气味的消除

利用臭氧发生器制备臭氧，再将在氧化反应器经臭氧氧化的发酵尾气用紫外光照射，使臭氧化解产生活泼的羟基自由基氧化发酵尾气挥发性有机物VOC，使其降解生成CO2、H2O 和极其微量的有机酸，达到消除发酵尾气苦涩味的目的。

3.1 苦涩气味消除过程

某公司红霉素发酵车间有12 个206 t 不锈钢发酵罐生产硫氰酸红霉素。在发酵车间楼顶上，从各发酵罐旋风分离器排出的0.02MP～0.03MPa 发酵尾气依次排入长12m，直径900 mm，长13m 直径1 400mm，长27m 直径1 600mm 沿楼顶面依次连接总长52m的总尾气管道，发酵尾气接着进入沿楼顶面长54m 直径2 200mm的长圆筒氧化反应器中。从臭氧制备系统送来的0.07MPa 臭氧从4 处分别送入氧化反应器中，臭氧和发酵尾气混合氧化反应后，进入UV 照射室，臭氧经紫外光照射分解产生羟基自由基，在湿式氧化塔内羟基自由基氧化发酵尾气挥发性有机物VOC，使其降解成CO2、H2O 和微量的有机酸，再进入喷淋洗浆塔，洗涤净化，对微量有机酸用水吸收后排放，洗涤后的发酵尾气无污染排空。系统图见图。

图红霉素尾气处理装置系统图

3.1.1 臭氧制备系统

此系统由冷冻干燥机，吸附式富氧机，臭氧发生器组成。这些设备可安装在距离发酵楼顶尾气处理装置附近的发酵车间楼内。臭氧用不锈钢的管道分四处分别送入发酵楼顶总厂52mm的总尾气管道中。将0.7MPa 压缩空气在冷冻机内冷冻除水，在进入吸附式富氧机，微量水分被除去制成富氧空气，接着将其送入臭氧发生器制成臭氧。某公司红霉素发酵尾气苦涩气味消除系统采用的臭氧发生器可制备压力0.07MPa～0.1MPa，浓度20mg/L～35mg/L，产量4 000g/h的臭氧空气。

3.1.2 氧化反应器

氧化反应器可根据工厂发酵车间的具体状况而设计。

某公司氧化反应器设计为沿楼顶屋面设置，长54m，直径2 200mm的薄壁不锈钢长圆筒，其内部有多个折流板，分四处通入0.07MPa 臭氧，臭氧和发酵尾气在其内流动混合。氧化反应器亦可设计为立式设备。

3.1.3 UV 光子照射室

在UV 照射室混合气体流经通道的上部装有48个UV 光子灯管，臭氧在UV 照射下产生羟基自由基，即1mol 臭氧在紫外光照射下能产生2mol 羟基自由基。与单独的臭氧对有机物的降解相比，通过紫外线照射，促进自由基生成羟基自由基能分解难氧化的物质。

3.1.4 湿式氧化塔

湿式氧化塔底部设有水箱，水箱内装有臭氧曝气头，臭氧空气管路中装有氧化还原电位自控装置，可实现臭氧自动投加。塔体内装有塑料填料，塔体外配有循环水泵，发酵尾气在塔内被臭氧、羟基自由基进一步氧化。湿式氧化塔两台并列安装。

3.1.5 喷淋洗涤塔

此塔为多级填料喷淋洗涤塔，由贮液段、填料段、喷淋段、进气段、出气段组成。塔体外配有循环水泵，用水对氧化后的发酵尾气进行洗涤、净化，除去苦涩气味后排放。喷淋洗涤塔两台并列安装。

3.1.6 系统组合设计的要点

此系统中的氧化反应塔，UV 光子照射室，湿式氧化塔，喷淋洗涤塔的压力降要互相平衡，它们之间的相连管道管件公称直径的选择，整个系统的风量，各级压力降的选择须进行计算。此排风处理系统中不要再加入外来压头，即不要再加入通风机或引风机。整个系统的排风量必须大于发酵尾气量和臭氧空气量的总和，整个气流的压力降必须小于发酵尾气排出的压力0.02MPa，不然会使发酵罐罐压升高引起染菌。整个系统部件材质为304 不锈钢。

3.2 红霉素发酵尾气苦涩气味处理机理

与单独的臭氧对有机物的降解相比，羟基自由基能分解难氧化的有机物。在活性氧中，臭氧的氧化还原电位为2.07V，羟基自由基的氧化还原电位为2.80V。在自然界羟基自由基的氧化性仅次于单质氟。

羟基自由基非常活泼，化学反应速度极快，对大多数有机物质的反应速率大多在106-1010mol-1LS-1，基本接近扩散速率的控制极限值1010mol-1L S-1。此时，氧化反应的速率主要由羟基自由基的产生速率决定，而且羟基自由基对各种有机物的反应速率常数相差不大，可实现各种有机物质的同步去除[1]。故此处理过程中把UV 照射室放在氧化反应器与湿式氧化塔之间，以便羟基自由基充分发挥氧化作用。

与普通化学氧化相比，羟基自由基可实现有机物质的完全氧化，在反应过程中羟基自由基可同中间产物继续反应，直至有机物最后被完全氧化成CO2、H2O 和微量的有机酸，不产生有毒有害物质，可实现零污染、零排放。这些有机酸是水溶性的，能用水洗涤吸收转移到液相排放。这样就可以去除红霉素发酵尾气中的苦涩气味，达到发酵尾气无污染排放。

4 现场检测数据和理论

4.1 现场检测数据

表 尾气处理装置检测数据表

用青鸟明华电子仪器有限公司的TY2000-C 复合气体检测仪在发酵车间楼顶对红霉素发酵尾气处理装置进行了不同时间段的检测，结果见上表。

4.2 结论

从上表的检测数据来看，本系统消除红霉素发酵尾气的苦涩气味效果明显。虽然现场还有微量的VOC，这是因为羟基自由基和发酵尾气挥发性有机物混合不充分，仍有微量VOC 没有被完全氧化。但发酵生产车间周围已没有苦涩气味，工厂周围居民不再投诉，市环保局来人现场检测、督查，认为红霉素发酵尾气达到了无气味排放的要求。

希望本文能对有类似问题的企业同行提供借鉴和参考，欢迎探讨，共同提高。

[1]李灵香玉,马香娟.羟基自由基OH的特性及其在光化学氧化反应中的机理[J].化工技术与开发,2006,35(8):36-39.