抗生素廢水產(chǎn)生的背景

目前抗生素在中國被廣泛消費(fèi)。大部分屬于生物制品，也就是通過發(fā)酵提取的。它們是微生物、植物和動物在其生命過程中產(chǎn)生的化合物。它們是能夠在低濃度下選擇性抑制或殺死其他微生物或腫瘤細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)。它們是人類控制傳染病、保護(hù)健康、防治動植物疾病的重要化學(xué)藥物。

目前，我國生產(chǎn)抗生素的企業(yè)有300多家，生產(chǎn)70個品種的抗生素，占世界產(chǎn)量的20% ~ 30%。產(chǎn)量逐年增加，現(xiàn)已成為世界抗生素制劑的主要生產(chǎn)國之一。目前，在抗生素的篩選和生產(chǎn)、菌種選育等方面還存在許多技術(shù)難點(diǎn)。，導(dǎo)致原料利用率低、提取純度低、廢水中殘留抗生素含量高等諸多問題。，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

抗生素廢水的來源及特點(diǎn)

抗生素生產(chǎn)包括微生物發(fā)酵、過濾、提取結(jié)晶、精制、提煉等過程。以谷物或糖蜜為主要原料生產(chǎn)抗生素的廢水主要來源于分離、提取、純化工藝過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水，如結(jié)晶液、廢母液、種子罐和發(fā)酵罐洗滌廢水、發(fā)酵罐冷卻水等。因此，廢水具有以下特點(diǎn):

1.高COD含量

抗生素廢水的COD一般在5000-80000mg/L之間..主要包括發(fā)酵殘留基質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)、溶劑萃取過程中的萃取殘液、溶劑回收后排放的蒸餾釜?dú)堃?、離子交換過程中排放的吸附廢液、水中難溶性抗生素的發(fā)酵濾液、細(xì)菌污染廢液。這些成分的濃度較高，如青霉素廢水的CODCr濃度為15000 ~ 80000mg/L，土霉素廢水的CODCr濃度為8000 ~ 35000mg/L。

2.廢水中SS濃度較高(500 ~ 25000 mg/L)

抗生素廢水中的SS主要是發(fā)酵產(chǎn)生的殘余培養(yǎng)基和微生物菌絲體。如慶大霉素廢水中的SS約為8000mg/L，青霉素廢水中的SS為5000～23000mg/L

3.復(fù)雜的構(gòu)成。

抗生素廢水中含有中間代謝產(chǎn)物、表面活性劑、高濃度酸、堿和萃取分離殘留的有機(jī)溶劑，成分復(fù)雜。容易造成pH值波動，影響生化效果。

4.存在生物毒性物質(zhì)。

廢水中含有難以被微生物降解甚至對微生物有抑制作用的物質(zhì)?；虬l(fā)酵、提取過程中需要添加的有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)，以及生產(chǎn)過程中排放的殘留溶劑、殘留抗生素及其降解產(chǎn)物等。在廢水中，當(dāng)這些物質(zhì)達(dá)到一定濃度時，就會抑制微生物。

5.高硫酸鹽濃度

比如鏈霉素廢水中硫酸根的含量在3000mg/L左右，高達(dá)5500mg/L，青霉素在5000 mg/L以上。

此外，抗生素廢水具有色度高、pH值波動大、間歇排放等特點(diǎn)。它是一種高成本、難處理的有毒有機(jī)廢水。

抗生素廢水的處理方法可歸納為:物化處理法、好氧處理法、厭氧處理法以及各種方法的組合處理法等。

物理化學(xué)方法主要有沉淀、混凝和過濾。由于抗生素生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、殘留抗生素量少，在使用生化處理時，殘留抗生素對微生物的強(qiáng)烈抑制作用導(dǎo)致廢水處理工藝復(fù)雜、成本高、效果不穩(wěn)定。

好氧生物處理主要有SBR、氧化溝、深井曝氣、接觸氧化。但由于抗生素廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，常規(guī)好氧工藝活性污泥法無法承受COD濃度在10g/L以上的廢水，需要大量稀釋元廢水。所以清水和電力消耗很大，導(dǎo)致處理的成本很高，應(yīng)用廠商的實(shí)際廢水處理率也較低。

厭氧生物處理主要包括厭氧消化池、厭氧濾池、升流式厭氧污泥床、厭氧膨脹顆粒污泥床、內(nèi)循環(huán)等。與好氧處理相比，抗生素廢水處理中的厭氧處理通常具有有機(jī)負(fù)荷高、污泥產(chǎn)量低、產(chǎn)生的生物污泥易脫水、營養(yǎng)需求少、不曝氣、能耗低、產(chǎn)沼氣、能量回收、水溫問題范圍廣、活性厭氧污泥儲存時間長等優(yōu)點(diǎn)。，并得到越來越廣泛的應(yīng)用。

抗生素廢水的物理處理法

由于抗生素生產(chǎn)廢水是一種難降解的有機(jī)廢水，殘留抗生素對微生物的強(qiáng)烈抑制作用會造成廢水處理工藝復(fù)雜、成本高、果教不穩(wěn)定。因此，在抗生素廢水的處理工藝中，可以采用物理處理法作為后續(xù)生化處理的前置處理法，降低水中的懸浮物和廢水中的生物抑制物質(zhì)。目前應(yīng)用的物理處理法主要有混凝、沉淀、氣浮、吸附、反滲透、過濾。

混凝是指加入混凝劑后，失去電荷的顆粒通過攪拌相互接觸，絮凝形成絮體，便于沉淀或過濾，達(dá)到分離的目的?；炷幚聿粌H能有效降低污染物濃度，還能提高廢水的可生化性?？股刂扑幑I(yè)廢水中常用的混凝劑處理有聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽、聚合氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、聚丙烯酰胺(PAM)等。沉淀是通過重力沉淀分離來分離或去除密度大于水的懸浮顆粒。

氣浮是利用高度分散的微小氣泡作為載體，吸附廢水中的污染物，使其依靠密度低于水而上浮，實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過程。通常有多種形式，如氣浮、溶氣氣浮、化學(xué)氣浮和電解氣浮。新昌制藥廠采用CAF渦凹?xì)飧⊙b置對制藥廢水進(jìn)行預(yù)[/K31/]處理。在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑配合下，CODcr的平均去除率可達(dá)25%左右。

吸附是指利用多孔固體吸附廢水中的某種或幾種污染物，從而回收或去除污染物，凈化廢水的方法。常用的吸附劑有活性炭、活化煤、腐植酸、吸附樹脂等。這種方法具有投資小、工藝簡單、操作方便、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，更適合于對原污水工廠進(jìn)行工藝改進(jìn)。

反滲透法是利用半透膜將濃溶液和稀溶液分開，以壓差為驅(qū)動力，施加超過溶液滲透壓的壓力，改變自然滲透方向，將濃溶液中的水壓向稀溶液側(cè)滲透，可以達(dá)到廢水濃縮和凈化的目的。

抗生素廢水的化學(xué)處理法

1.光催化氧化法

該技術(shù)能有效降解制藥廢水中的有機(jī)物濃度，具有性能穩(wěn)定、對廢水無選擇性、反應(yīng)條件溫和、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。具有良好的應(yīng)用前景。以二氧化鈦為催化劑，考察了流化床光催化反應(yīng)器處理在不同條件下對制藥廢水的光催化效果。結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水COD分別為596 mg/L和86 mg/L時，光照150 min后，光催化氧化階段的出水COD分別為113 mg/L和124mg/L，去除率如下。目前廣泛使用的二氧化鈦催化劑選擇性高，難以分離回收。因此，高效光催化劑的制備是該方法在環(huán)保領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的前提。

2.鐵碳處理法

Fe-C技術(shù)是一種已經(jīng)被廣泛研究和應(yīng)用的廢水處理技術(shù)。以pH值為3 ~ 6的廢水為電解質(zhì)溶液，鐵屑和碳粒形成無數(shù)微小的原電池，釋放出高活性的[H]。新生態(tài)[H]能與溶液中多種組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時生成新生態(tài)Fe 3，活性高，生成Fe3。隨著水解反應(yīng)，形成以Fe3為中心的凝膠，從而達(dá)到降解有機(jī)廢水的效果。

常溫常壓下，在浸出塔中加入活性炭-鐵屑作為過濾層，管長與內(nèi)徑之比為1∶1，Mn2和Cu2為催化劑。處理結(jié)果表明，活性炭對四環(huán)素制藥廠綜合廢水有很大的吸附作用。同時，鐵炭微電池在管道內(nèi)形成，將鐵氧化成氫氧化鐵絮凝劑，起到固液分離和降低濁度的作用。在化學(xué)處理法的實(shí)際應(yīng)用中，過量使用試劑容易導(dǎo)致水體的二次污染，因此在設(shè)計前應(yīng)做好相關(guān)的研究工作。

抗生素廢水好氧處理法

制藥廢水常用的好氧生物法主要有:普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、生物接觸氧化法、生物流化床法、序批式間歇活性污泥法等。

目前，國內(nèi)外處理抗生素廢水處理的成熟方法是活性污泥法。到了70年代，由于加強(qiáng)預(yù)曝氣[/K31/]和改進(jìn)曝氣方式，使裝置運(yùn)行穩(wěn)定，成為一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家制藥廠普遍采用的方法。而普通活性污泥法的缺點(diǎn)是廢水需要大量稀釋，運(yùn)行中泡沫多，容易發(fā)生污泥膨脹，剩余污泥量大，去除率不高，所以往往必須采用兩級或多級處理。因此，近年來，改進(jìn)曝氣方式和微生物固定化技術(shù)以提高廢水的處理效果已成為活性污泥法研發(fā)的重要內(nèi)容。

與普通活性污泥法相比，加壓法可以提高溶解氧濃度，提供充足的氧氣，不僅有利于加速生物降解，而且有利于提高生物抗沖擊負(fù)荷能力。

深井曝氣是一種高速活性污泥系統(tǒng)。與普通活性污泥法相比，深井曝氣法具有以下優(yōu)點(diǎn):氧氣利用率高，是普通曝氣法的10倍；污泥負(fù)荷高，比普通活性污泥法高2.5 ~ 4倍；占地面積小，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，效率高，COD平均去除率可達(dá)70%以上；抗水力和有機(jī)負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)；不存在污泥膨脹問題；保溫效果好。

生物氧化法兼具活性污泥法和生物膜法的特點(diǎn)，負(fù)荷高處理，易造成有機(jī)廢水的污泥膨脹。在處理制藥工業(yè)廢水中，往往直接采用生物接觸氧化法，或者采用厭氧消化和酸化作為預(yù)處理工藝來處理處理制藥生產(chǎn)廢水。但采用接觸氧化法處理制藥廢水時，如果進(jìn)水濃度較高，池內(nèi)容易出現(xiàn)大量氣泡，運(yùn)行時應(yīng)采取防治措施。

生物流化床結(jié)合了普通活性污泥法和生物濾池法的優(yōu)點(diǎn)，具有容積負(fù)荷高、反應(yīng)速度快、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

序批式活性污泥法(SBR)具有水質(zhì)均一、無污泥回流、耐沖擊、污泥活性高、結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、占地少、投資低、運(yùn)行穩(wěn)定、基質(zhì)去除率高于普通活性污泥法等優(yōu)點(diǎn)。更適用于間歇排放、水量水質(zhì)波動較大的廢水。但SBR工藝存在污泥沉淀、分離時間長的缺點(diǎn)。在處理高濃度廢水中，要求維持較高的污泥濃度，同時容易出現(xiàn)高粘度膨脹。

因此，常考慮投加粉末活性炭來減少曝氣池中的泡沫，改善污泥沉降性能、液固分離性能、污泥脫水性能等，以獲得較高的去除率。直接應(yīng)用好氧法處理抗生素廢水還是需要考慮廢水中殘留抗生素對好氧菌的毒性，所以一般需要對廢水進(jìn)行預(yù)[/k31/]處理。

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