抗生素废水处理工艺概述

1绪论 抗生素类药品是目前国内消耗较多的品种，大多数属于生物制品，即通过发酵过程提取制得，是微生物、植物、动物在其生命过程中产生的化合物，具有在低浓度下，选择性抑制或杀灭其它微生物或肿瘤细胞能力的化学物质，是人类控制感染性疾病、保健身体健康及防治动植物病害的重要化学药物[1]。目前，我国生产抗生素的企业达300多家，生产占世界产量20%～30%的70个品种的抗生素。 我国抗生素的生产过程中，大多存在着原料利用率低，提炼纯度低，废水中残留抗生素含量高等特点，因而造成了废水成分复杂，有机物和悬浮物浓度高，并含有难降解物质和有抑菌作用的抗生素，很难处理。我国的抗生素生产企业，很大一部分都因为某种原因而不能实现稳定的达标排放，严重地危害了水体环境，并给周围环境造成了一定的污染，随着抗生素工业的发展，抗生素生产废水已成为严重的污染源之一。 抗生素废水的来源主要包括以下几个方面[3]：发酵废水；酸、碱废水和有机溶剂废水；设备与地板等的洗涤废水；冷却水。其特征主要有：COD浓度高，废水中SS浓度高，存在难生物降解和有抑菌作用的抗生素等毒性物质，水质成份比较复杂，水量小且间歇排放，冲击负荷较高。这种水若直接排放，必将对环境造成严重的破坏。 2抗生素废水处理工艺 随着人们对抗生素废水成分的逐渐了解以及对高效反应器的深入研究，已有越来越多的成熟工艺运用到抗生素废水的处理中。 2.1微电解—UASB—MBR工艺 刘红丽[4]等人采用“铁微电解—厌氧（UASB）—好氧（MBR）“工艺处理抗生素制药废水，试验装置如图： 试验将铁炭微电解、厌氧（UASB）和好氧（MBR）联合起来，利用厌氧(UASB)的高效处理能力和好氧(MBR)的微生物富积及截留作用来处理抗生素废水，通过对处理效果的研究，考察了此种工艺对难降解抗生素废水的处理效果。试验证明：在铁炭体积比为1：1时，pH值为4～5，厌氧段HRT大于5h的条件下，当抗生素废水CODcr在2000～8000mg/L时，总COD去除率可达85%以上，出水达到GB8978-96二级排放标准。 2.2水解酸化—UBF—CASS工艺 冯婧微，邵红[5]等人采用“水解酸化—厌氧（UFB）—好氧（CASS）”工艺处理高浓度抗生素废水，如图: 试验所用的水解酸化反应器有效容积为21.24m3,高度为4.7m，接触填料采用悬浮球型填料，填料占容积的27%;厌氧处理采用复合床（UBF）反应器，体积为62L;好氧处理采用周期循环活性污泥系统（CASS）反应器，体积为64L.运行结果表明：水解酸化反应器最大COD容积负荷可达16.84kg/(m3·d)。厌氧复合床处理水解酸化后的抗生素废水，当容积负荷为6.0kg/(m3·d)时，反应器对SS、COD、BOD5、去除率分别为75.6%、91.7%、96.1%；厌氧出水采用周期循环活性污泥系统进行处理，当容积负荷为1.6kg/(m3·d)时，反应器对SS、COD、BOD5的去除率分别为91.6%、88.7%、95.4%。 2.3微电解－水解酸化－CASS工艺 孙兵[6]采用“微电解－水解酸化－CASS＂工艺处理抗生素类高浓度土霉素废水，工艺流程如图: 图 ３　　处理工艺流程图 实验中厌氧水解酸化阶段采用了有机玻璃槽，好氧阶段采用CASS池。其进行了中试试验，试验结果表明：在pH为1.5～3.5时，微电解对土霉素碱分子有较高的破坏效果，降解率高。在好氧阶段采用CASS单元操作，曝气时间相对于传统的生化处理方法大大缩短，HRT仅为６h,显示出了明显的节能效果。处理后各项指标都达到了国家的排放标准，而且实验还表明整个工艺具有投资省，运行稳定，抗冲击负荷，出水稳定等特点。 2.4 两相厌氧系统工艺 买文宁[7]等人采用两相厌氧系统—好氧工艺处理乙酰螺旋霉素废水，其中水解酸化阶段采用ABR反应器，甲烷化阶段采用UFB反应器，废水经过格栅、沉淀隔油池和调节池等预处理单元后进入两相厌氧处理系统。工艺流程如图: 结果表明：当系统进水pH为5.46，VFA、COD、BOD5值分别为1376、2597、4126mg/L时，若ABR反应器的水力停留时间为12h，则出水pH值升高至6.18，VFA浓度升高至3281mg/L,BOD5/COD由0.48升高至0.52；当UFB的水力停留时间为39h时，COD和BOD去除率分别为90.4%和94.5%。 2.5 水解酸化—AB法工艺 杨俊仕[8]等人采用了“水解酸化—AB生物法”工艺进行了多品种抗生素工业废水处理的试验研究。工艺流程如图: 实验废水CODcr 3283.9mg/L, BOD 1348.9mg/L,NH3—N 22.0mg/L,色度325（倍），处理后出水指标分别为287.8mg/L,21.3mg/L,2.6mg/L和70（倍），各项去除率为91.2%、98.4%、88.2%和78.5%。容积有机负荷A级2.3kgCOD/m3·d、B级3.3kgCOD/ m3·d。出水达到国家的GB9678—88生物制药行业废水排放标准，比报道的化学絮凝—生物法处理同种废水的运行费用低。 2.6 混凝—水解酸化—CASS（好氧）工艺[9] 已应用于国内某生产广谱类抗生素的大型制药企业，采用曝气，混凝（投甲PAM）及水解酸化组成的预处理工艺能有效地对化学耗氧量（COD）高达20g/L，处理量为5000m3/d的高浓度抗生素废水进行预处理。 主要生化处理装置CASS，又称循环活性污泥系统，是今年来从国外引进的新型污水生物处理工艺，该系统合理的构造形式能有效地控制污泥的膨胀。运用于该厂的这套CASS系统，采用6组并联，池内设置半软弹性填料，均匀布置6000只气头，其对废水COD的去除率达到90%以上。系统总运行周期12h，含连续进水、曝气8h、滗水1.5h、闲置0.5h、整个系统控制灵活，各运行周期内可灵活调控曝气量、进水量、滗水量等。 2.7 涡凹气浮—工程菌—MSBR工艺 浙江新昌制药厂抗生素废水原来采用混凝—厌氧—A/O处理工艺，最终出水COD为150～300mg/L，不能满足排放要求。2000年建成的涡凹气浮—工程菌兼氧—MSBR工艺处理废水取得了成功，所排放水中COD仅为73mg/L（平均值）。工艺中采用的涡凹气浮（CAF）系统是美国Hydrocal环保公司专门为去除水中油脂和SS而设计的系统，其原理是经过独特的涡凹曝气将微气泡注入废水中，对废水中的有机物、油脂、SS的去除率可达26%。处理中采用的工程菌兼氧池，一次性投加大量的工程菌（0.4%）,该菌是为处理抗生素废水专门培养的。MSBR工艺实质上是A2/O工艺与SBR系统串联而成，并集中了两者的优势，因而处理有机废水的出水稳定，高效。 2.8 水解—生物选择器—SBR工艺 [10] 河北制药厂排放的青霉素废水水量达到6000m3/d，处理工艺采用水解酸化—生物选择器—SBR。 处理过程中，水解酸化时间达15h，有利于难降解的苯环物质、大分子有机物开环断链，变为易生物降解的小分子物质。酸化池后接生物选择器（又称与反应区），达到使回流的活性污泥和原水中有机物质充分混合和吸附的作用，实现回流微生物的淘劣选优培养和驯化，并能抑制丝状菌的生长和繁殖，对后续的SBR好氧反应中污泥膨胀的控制具有重要的意义。 展望 抗生素废水是含难降解物质、生物毒性物质及高S和N的有机废水。其主要的处理工艺“预处理—水解酸化—好氧”已为人们所接受，并在实际运用中发挥了巨大作用。 目前人们研究较多的主要是厌氧、好氧处理的单元操作，旨在寻求高效低耗的厌氧或好氧处理反应器以及简单合理有效的联合工艺，并建立生产性处理示范装置，确定最佳运行参数。像刚刚诞生的并产业化应用的“水解酸化—膜生物反应器”工艺就是一种简单合理高效的抗生素废水处理工艺。随着国内对环境保护的日益重视及科研人员队回敬保护技术的深入探索和研究，各种新的处理工艺不断完善，相信更多的处理效果好、运行费用低、处理工艺简单的抗生素废水组合工艺将会投入使用，抗生素废水对环境的污染将会在更大程度上得到控制。 参考文献： [1] 王凯军，秦人伟.发酵工业废水处理[M].北京工业出版社，2000：468 [2] 祁佩时等.一体化两相厌氧反应器处理抗生素废水研究[J].给水排水，2001，（7）：49—51. [3] 王连君，刘春玲.抗生素废水的预处理[J].医药与保健 [4] 刘红丽，皱联沛等.微电解—UASB—MBR法联用处理抗生素废水的试验研究[J].化学工程师，2005，116（5）：18—22. [5] 冯婧微，邵红等．水解酸化—厌氧—好氧工艺处理抗生素废水［J］．当代化工，2005,34(1):24—28. [6] 孙兵．循环式活性污泥工艺处理制药废水的研究［J］.有色金属设计，2004,31(3). [7] 买文宁，孙中党.两相厌氧系统处理抗生素生产废水[J].中国给水排水，2003，19（7）. [8] 杨俊仕，李旭东等.水解酸化—AB生物法处理抗生素废水的试验研究[J].重庆环境科学，2000，22（6）：19—23. [9] 刘宏宇，宋猛.CASS法在抗生素废水处理中的应用[J].污染防治技术，2004，17（1）：46 [10] 徐华. 水处理工程典型设计实例[M].北京：化学工业出版社，2001：320 信息来源于：中国工业水处理网