抗生素是人類控制感染性疾病、保障身體健康及防治動(dòng)植物病害的重要化學(xué)藥物?？咕氐纳a(chǎn)始于第二次世界大戰(zhàn)期間。我國(guó)自20 世紀(jì)50 年代初開始生產(chǎn)抗生素以來(lái),產(chǎn)量年年增加,現(xiàn)已成為世界上主要的抗生素制劑生產(chǎn)國(guó)之一。目前抗生素生產(chǎn)中在抗菌素的篩選和生產(chǎn)、菌種選育等方面仍存在著許多技術(shù)難點(diǎn),從而出現(xiàn)原料利用率低、提煉純度低、廢水中殘留抗菌素含量高等諸多問(wèn)題,造成嚴(yán)重環(huán)境污染。

1、抗生素制藥廢水的來(lái)源及特點(diǎn)

抗生素生產(chǎn)包括微生物發(fā)酵、過(guò)濾、萃取結(jié)晶、化學(xué)方法提取、精制等過(guò)程。以糧食或糖蜜為主要原料生產(chǎn)抗生素的廢水主要來(lái)自分離、提取、精制純化工藝的高濃度有機(jī)廢水,如結(jié)晶液、廢母液等,種子罐、發(fā)酵罐的洗滌廢水以及發(fā)酵罐的冷卻水等。因此,廢水有CODCr 含量高、存在生物毒性物質(zhì)、色度高、p H 波動(dòng)大、間歇排放等特點(diǎn),是治理難度大的有毒有機(jī)廢水之一。

2、抗生素制藥廢水處理方法

抗生素制藥廢水處理方法可歸納為以下幾種:化學(xué)處理方法、物化處理方法、生物處理方法以及多種方法的組合處理等?，F(xiàn)分別就各種方法的優(yōu)勢(shì)及不足進(jìn)行分析。

2. 1、化學(xué)處理方法

在抗生素制藥廢水的化學(xué)處理方法中,采用臭氧氧化的方法能提高抗生素廢水的BOD5 / COD 比值,同時(shí)對(duì)COD 有較好的去除率。如Isil AkmehmetBalcioglu 等對(duì)3 種抗生素廢水,包括2 種人類使用的抗生素和1 種獸醫(yī)用抗生素的廢水進(jìn)行臭氧氧化處理,并研究了p H、進(jìn)水COD 值和過(guò)氧化氫的加入量等因素對(duì)臭氧氧化過(guò)程的影響。結(jié)果顯示,對(duì)于獸醫(yī)用的抗生素,在臭氧用量為2. 96 g/ L 時(shí),BOD5 / COD 從0. 077 增加至0. 38 ,而對(duì)于人類使用的抗生素,該比值分別是從0 到0. 1 和0 到0. 27 。同時(shí)結(jié)果顯示在不調(diào)整廢水p H 值的情況下,3 種廢水的臭氧氧化過(guò)程均可以獲得75 %以上的COD去除率。

2. 2、物化處理方法

由于抗生素生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、含有少量的殘留抗生素,在采用生化處理時(shí),殘留抗生素對(duì)微生物的強(qiáng)烈抑制作用可造成廢水處理過(guò)程復(fù)雜、成本高和效果不穩(wěn)定。因此在抗生素廢水的處理過(guò)程中,直接采用物化處理方法或作為后續(xù)生化處理的預(yù)處理方法以降低水中的懸浮物和減少?gòu)U水中的生物抑制性物質(zhì)。目前應(yīng)用的物化處理方法主要包括混凝、反滲透和膜過(guò)濾等。

直接應(yīng)用好氧法處理抗生素制藥廢水仍需考慮廢水中殘留的抗生素對(duì)好氧菌存在的毒性,以減少因此引起的好氧菌受抑制、運(yùn)行成本高及處理效果不甚理想等問(wèn)題。

2. 3、厭氧處理方法

由于厭氧處理過(guò)程中起主要代謝作用的產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌具有相對(duì)不同的生物學(xué)特征,因此可以分別構(gòu)造適合其生長(zhǎng)的不同環(huán)境條件,利用產(chǎn)酸菌生長(zhǎng)快、對(duì)毒物敏感性差的特點(diǎn)將其作為厭氧過(guò)程的首段,以提高廢水的可生化性,減少?gòu)U水的復(fù)雜成分及毒性對(duì)產(chǎn)甲烷菌的抑制作用,提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力,進(jìn)而保證后續(xù)復(fù)合厭氧處理系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷階段處理效果的穩(wěn)定性。

經(jīng)單獨(dú)的厭氧方法處理后的出水COD 仍較高,難以實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo),一般采用好氧處理以進(jìn)一步去除剩余COD。目前仍需加強(qiáng)高效厭氧反應(yīng)器的開發(fā)設(shè)計(jì)及作深入的運(yùn)行條件研究。

2.4、厭氧- 好氧處理方法及與其他方法的組合

由于單獨(dú)的好氧處理或厭氧處理往往不能滿足要求,而厭氧- 好氧處理方法及其與其他方法的組合處理工藝在改善廢水的可生化性、耐沖擊性、投資成本、處理效果等方面表現(xiàn)出的明顯優(yōu)于單獨(dú)處理方法的性能,使其成為制藥廢水的主要處理方法。楊俊仕等采用水解酸化- AB 生物法新工藝處理多品種抗生素廢水,工藝流程短,節(jié)能,處理費(fèi)用也低于同種廢水的化學(xué)絮凝- 生物法處理方法。

任立人等采用兩相厭氧- 氣提與H2 S 氣體凈化- 好氧生化法處理青霉素含硫有機(jī)廢水研究取得較好的效果。在日處理200 m3廢水規(guī)模的工業(yè)性試驗(yàn)裝置系統(tǒng)中,厭氧出水進(jìn)一步經(jīng)過(guò)好氧生化處理,廢水COD 總?cè)コ士蛇_(dá)到93. 1 %。試驗(yàn)中提出的凈化甲烷氣體吹脫- 回流稀釋法有效地控制了厭氧處理過(guò)程S2 - 的毒性影響,沼氣中的H2 S 最終還被回收為硫磺副產(chǎn)物。買文寧等采用預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧生物處理系統(tǒng)和好氧生物處理系統(tǒng)的綜合處理技術(shù)對(duì)年產(chǎn)量為450 t 、以生物發(fā)酵法生產(chǎn)乙酰螺旋霉素為主的華中醫(yī)藥集團(tuán)廢水進(jìn)行處理,由于該處理工程在厭氧處理過(guò)程中日產(chǎn)沼氣6 260 m3 ,用于烘干制藥過(guò)程中產(chǎn)生的菌絲蛋白以生產(chǎn)飼料添加劑,每年可以獲得112. 7 萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益,從而使單元日處理費(fèi)用降低至0. 86 元/ m3 。

3、結(jié)語(yǔ)

抗生素制藥廢水是含難降解物質(zhì)、生物毒性物質(zhì)及高S 和N 的有機(jī)廢水。在抗生素制藥廢水處理中,應(yīng)針對(duì)廢水中的高濃度硫酸鹽和殘留抗生素等生物抑制性物質(zhì),開展厭氧毒性分析及毒性物質(zhì)對(duì)厭氧過(guò)程的抑制及降解特征等方面的研究,在了解廢水水質(zhì)的基礎(chǔ)上,可采取較為理想的處理方法,如厭氧—好氧及其與其他新方法的組合處理工藝。目前厭氧、好氧處理的單元操作較多,亟待研究高效低耗的厭氧—好氧復(fù)合反應(yīng)器,并建立生產(chǎn)性處理示范裝置,確定最佳運(yùn)行參數(shù)。

此外,針對(duì)抗生素制藥廢水可生化性差的特點(diǎn),可以與其他可生化程度較高的廢水,如城市生活污水或其他的食品工業(yè)廢水等共同處理,開展廢水的綜合防治,降低處理濃度和處理成本。同時(shí),在抗生素生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)加強(qiáng)清潔生產(chǎn)工藝的研究,提高原料的利用率以及中間產(chǎn)物和副產(chǎn)品的綜合回收利用率。

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