淺談包埋固定化復(fù)合菌技術(shù)處理抗生素制藥工業(yè)廢水的研究

陳玉花 王俊峰

(農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150088)

1 引言

抗生素是人類對抗疾病中研究出來的有效治療藥物,他不僅給人們帶來了健康,也預(yù)防了其他有害疾病對人們的傷害。世界二次大戰(zhàn)中,抗生素被人們發(fā)現(xiàn),當(dāng)時主要是用于戰(zhàn)爭中傷員的救治?？股剡M(jìn)入我國是在五十年代,我國政府大力發(fā)展和生產(chǎn)抗生素類藥物,隨著我國人口的增加和抗生素藥物的使用量增大。我國在生產(chǎn)和使用方面具備了非常完備的經(jīng)驗。但是在抗生素生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生的廢水是環(huán)境污染和處理的難點,本文論述以包埋固定化復(fù)合菌技術(shù)為基準(zhǔn),進(jìn)行論述。

2 抗生素廢水的產(chǎn)生和特點

主要包括:在生產(chǎn)過程中原料進(jìn)行提煉以后產(chǎn)生的廢發(fā)酵液、冷卻水以及洗滌廢水。發(fā)酵廢水通常情況下帶有機(jī)污染物濃度高、溫度變化大、酸堿性以及藥物殘留等多種特點,而且抗生素取得率低,殘留物造成發(fā)酵廢水具有非常明顯的微生物抑制情況的發(fā)生;洗滌廢水中懸浮物濃度高是比較常見的特征;冷卻水中的污染物含量雖然少,但是產(chǎn)生的水量卻很大,還會受到季節(jié)的影響。結(jié)合廢水處理運(yùn)行成本進(jìn)行分析,生化法是廢水處理過程中的重要一環(huán)。不過在抗生素進(jìn)行生化處理時,還要進(jìn)行預(yù)處理或后續(xù)處理,這樣的程序就要通過物化法來得以實現(xiàn)。

3 包埋固定化技術(shù)應(yīng)用

3.1 包埋固定化技術(shù)的的優(yōu)點

當(dāng)前,生產(chǎn)抗生素企業(yè)中,對包埋固定化技術(shù)的研究及應(yīng)用已經(jīng)非常普遍,其中,固定化酶以及固定化細(xì)胞發(fā)酵機(jī)理的研究已經(jīng)非常完善。多種酶、多種微生物和酶與微生物的共固定化發(fā)酵的體系在實際生產(chǎn)中得到普遍的應(yīng)用。

3.1.1 包埋固定化微生物技術(shù)

包埋固定化微生物(Immobilied Microbe縮寫為IM),指的是在載體上固定微生物,讓它處在高度密集,且具備原有的生物活性功能,在適合的環(huán)境中還能夠增殖,以達(dá)到應(yīng)用目的的生物技術(shù)。這樣的技術(shù)最早使用在發(fā)酵生產(chǎn)中。20世紀(jì)70年代,在固定化酶的基礎(chǔ)上,研究人員先后研發(fā)了固定化微生物以及固定化細(xì)胞技術(shù),此項技術(shù)能夠篩選出的微生物以及優(yōu)勢菌種進(jìn)行固定,以此來形成高效的廢水處理系統(tǒng)。在廢水處理中包埋固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用,具有污泥產(chǎn)量少、菌種高效高純、反應(yīng)器生物濃度高、處理能力強(qiáng)、固液分離效果明顯、適應(yīng)水質(zhì)和pH值變化能力強(qiáng)等優(yōu)點。

3.1.2 微生物固定化方法

結(jié)合不同的包埋固定微生物種類,固定化方法的使用也存在差異。固定化微生物制備比較好的方法,應(yīng)能有效控制固定化細(xì)胞顆粒的孔隙度及大小,還可以自由擴(kuò)散底物、產(chǎn)物和以及其它代謝產(chǎn)物。常用固定化微生物法:吸附法、包埋法,交聯(lián)法和載體偶聯(lián)法。廢水處理中,以吸附法、包埋法為主,交聯(lián)法與吸附法、包埋法結(jié)合使用。而載體偶聯(lián)法主要用在固定化酶領(lǐng)域,廢水處較少使用。包埋法是將微生物細(xì)胞截留在水不溶性的凝膠聚合物空隙中。通過聚合作用,或離子網(wǎng)絡(luò)形成、沉淀作用,或改變?nèi)軇?、溫度、pH值使細(xì)胞截留。凝膠聚合物的網(wǎng)絡(luò)可以阻止細(xì)胞泄漏,同時讓底物滲入和產(chǎn)物擴(kuò)散出來。

3.2 包埋固定化微生物在廢水處理

包埋固定化微生物技術(shù),用于廢水處理中。是以常規(guī)活性污泥法廢水處理系統(tǒng)?；钚晕勰喾ǖ奈⑸锸且跃z團(tuán)形態(tài)存在于混合液中生長,并逐漸形成活性污泥絮體,全部微生物完全被包埋在微生物絮內(nèi)部。所以,自然構(gòu)成的微生物絮體,是較為原始和單一的包埋固定化微生物。60年代,以開發(fā)出新的生物膜法,根據(jù)微生物天然附著力,在一定的固形物表面形成一定的附著性生物膜。所以,一定程度上制約了抗生素廢水處理的效率及速率。在上世紀(jì)80年代初期,人工強(qiáng)化固定化微生物得到了人們的認(rèn)可。以把微生物固定在高分子網(wǎng)絡(luò)載體里面,微生物不會掉落,使用具備高活性;不會輕易形成沉降的性能良好的絮體或生物膜的微生物,載體中的微生物密度高。

3.3 包埋固定化微生物對高濃度抗生素廢水的處理

抗生素廢水中的高濃度廢水難以降解,對環(huán)境污染嚴(yán)重,在世界范圍內(nèi)已受到廣泛關(guān)注。由于高濃度的抗生素廢水,毒性大、廢水濃度高,很難降解等特點。采用傳統(tǒng)的處理工藝進(jìn)行講解很難達(dá)到效果,沒有生物降解的效果好。以此,使用包埋固定微生物進(jìn)行高濃度廢水處理,此項技術(shù)在高濃度廢水處理中的技術(shù)迅速發(fā)展。此方法是篩選分離出商效菌株,或者以生物工程技術(shù)培養(yǎng)特異菌株并進(jìn)行固定化。以此來處理高濃度抗生素廢水。經(jīng)過研究人員的篩選,降解布洛芬、撲爾敏和阿苯噠吟等,底物的3種優(yōu)勢細(xì)菌;應(yīng)用了3種結(jié)合固定化材料和2種包埋固定化材料對優(yōu)勢菌群進(jìn)行了包埋固定化試驗:通過降解試驗,在高負(fù)荷的情況下有機(jī)污染物最高去除率可達(dá)90%以上,比一般活性污泥法提高功效l/3。

3.4 包埋固定化微生物脫氨氮技術(shù)

當(dāng)前,制藥行業(yè)內(nèi)部實行的包埋固定化微生物廢水處理,應(yīng)根據(jù)廢水中包埋體的氧擴(kuò)散而定,降低其對廢水處理的影響,促使其形成內(nèi)部產(chǎn)生厭氧區(qū)、缺氧區(qū)以及好氧區(qū),以此來保證硝化和反硝化的好氧條件,提高了廢水的處理效果,減少了傳統(tǒng)處理中的反應(yīng)器數(shù)量。并采用回流措施進(jìn)行處理,這樣不但簡化了硝化和反硝化的程序,達(dá)到了單級生物脫氮的效果。

4 結(jié)語

本文重點論述了抗生素廢水處理時,采用包埋固定化復(fù)合菌技術(shù)。在廢水的處理過程中,要結(jié)合抗生素的殘留以及肺水腫高濃度硫酸,這兩種成分會產(chǎn)生抑制性物質(zhì),直接影響廢水的處理效果。要在處理前進(jìn)行廢水樣品的毒性分析和厭氧毒性檢測,全面的掌控水質(zhì)的毒性含量成分標(biāo)準(zhǔn),有效的降低和處理廢水的有毒成分。

[1]吳敦虎,李鵬,王曙光,等.混凝法處理制藥廢水的研究[J].水處理技術(shù),2000,26(1):53.

[2]饒義平,唐文浩.復(fù)合絮凝處理抗生素廢水對其抑菌效力的影響.