抗生素生產(chǎn)廢水處理工藝分析

馬 騰，劉肇法，秦啟飛

(1.山東綠之緣環(huán)境工程設(shè)計院有限公司，山東 日照 276800；2.魯南制藥集團股份有限公司，山東 臨沂 273400)

制藥過程中產(chǎn)生的廢水，由于其排放量大，水體污染嚴(yán)重、有機物含量高等特點，歷來是污水處理的一個難點。而抗生素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，由于其中間產(chǎn)物、殘余抗生素以及有機溶媒含量高，有害成分復(fù)雜并且降解困難等特點，成為制藥廢水處理中的難點和重點。目前我國是世界上主要的抗生素生產(chǎn)和消費國家之一，并且產(chǎn)品需求和產(chǎn)品產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。在抗生素成產(chǎn)過程中，由于抗菌素的篩選和培育，菌種選育等方面存在差異，導(dǎo)致原材料利用率低，廢水殘留高等問題，為制藥企業(yè)的生產(chǎn)造成了一定的壓力。因此抗生素生產(chǎn)廢水一直是制藥企業(yè)污水治理的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時也是治理過程的難點和重點。本文分析了抗生素生產(chǎn)廢水處理的工藝現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上提出了工藝改進的思路和方法，并對改進效果進行了測算分析。

1 抗生素生產(chǎn)廢水來源及處理工藝

1.1 抗生素生產(chǎn)廢水的來源及特征

抗生素是一種生物制品，目前國內(nèi)藥品消耗中占有很大的比重，抗生素種類也日益增加?？股厣a(chǎn)主要有發(fā)酵生產(chǎn)和化學(xué)合成兩種方法，其中發(fā)酵法應(yīng)用最為廣泛，通過生產(chǎn)發(fā)酵處理，提取微生物、動植物等在生命過程中產(chǎn)生的各種特殊的化合物，試驗證明，這些化合物在特定濃度下可以選擇性的殺滅或者抑制某些微生物和有害細(xì)胞?？股氐漠a(chǎn)生主要包括發(fā)酵、過濾、萃取、提取以及精制等工藝過程。在抗生素的菌種選育、篩選和提取過程中都會產(chǎn)生大量的制藥廢水?？股厣a(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要有成分復(fù)雜，COD值高，有毒有害物質(zhì)濃度高等特點，是制藥廢水治理過程中的重點和難點。

在抗生素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水中的有害物質(zhì)成分比較復(fù)雜，主要包括生產(chǎn)過程的中間代謝產(chǎn)物、表面活性劑以及提取過程中殘留的酸、堿以及有機溶劑，水體pH值波動較大，對生化處理過程有很大的影響。廢水中含有的殘余溶媒、殘余抗生素等殘留物溶解在廢水中，采用微生物難以降解，當(dāng)這些物質(zhì)濃度較高時，甚至?xí)种莆⑸锏纳?。同時在抗生素提取以及冷卻處理階段，由于采用了大量的硫酸鹽，排放的廢水中硫酸根離子（SO42-）濃度較高，廢水處理過程中的厭氧微生物的凈水作用收到了很大的影響。

抗生素在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水與一般的工業(yè)廢水對比，主要有以下幾個方面的特點：第一，抗生素制藥過程中產(chǎn)生的廢水，除了硫酸根離子（SO42-）濃度較高以外，各種有機溶媒、表面活性劑、中間代謝產(chǎn)物以及殘余的抗生素濃度都比較高。這些殘余物質(zhì)都污水處理過程中的微生物產(chǎn)生強烈的抑制，尤其是硫酸鹽還原菌（SRB）的抑制，影響污水處理過程中脫硫的效率。第二，通過對濃度較高的抗生素制藥廢水的檢測，化學(xué)需氧量（COD）與硫酸根離子（SO42-）濃度比約為3～15。因此，在制定廢水處理工藝是要充分考慮經(jīng)濟因素和技術(shù)可行性。第三，非溶解性有機物和芳香族化合物等大量存在于抗生素廢水中，這些物質(zhì)必須首先經(jīng)過水解發(fā)酵微生物和產(chǎn)酸發(fā)酵微生物的作用，將大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)才能被甲烷菌（MPB）和SRB利用。這一過程又增加了生物反應(yīng)的過程和步驟，是的廢水處理時間增加，進一步提高了廢水的處理難度。

1.2 抗生素生產(chǎn)廢水處理工藝

目前，各家制藥公司的抗生素廢水處理工藝不盡相同，總結(jié)起來包括以下幾種方法：1）物理化學(xué)處理方法。主要包括混凝法、吸附法、反滲透法和光催化氧化法等。其中混凝法是通過加入混凝劑攪拌后使得失去電荷的顆粒相互接觸絮凝形成絮狀體，再通過沉淀過濾達到分離的目的。吸附法主要是利用多孔性固體吸附廢水中的污染物，活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等是常用的吸附劑。反滲法利用半透膜作為隔離，采用壓差作為推動力，通過超過溶液滲透壓的壓力改變自然滲透方向，實現(xiàn)廢水有害物質(zhì)濃縮和凈化的目的。光催化氧化法一般都是作為抗生素廢水處理的預(yù)處理階段，主要是為了減少廢水中的TOC和反應(yīng)底物，同時將結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生物毒性大、生物降解困難的有毒有害殘留轉(zhuǎn)化為可降解的小分子中間產(chǎn)物。2） 生物處理方法。主要包括好氧處理法、厭氧處理法、光合細(xì)菌處理法等。單獨的水處理方法一般不能滿足抗生素制藥廢水的處理要求，一般都采用好氧-厭氧組合處理以及其他的組合處理的方法，從而達到提高廢水處理效果，降低廢水處理成本，提高水體可生化性，增強耐沖擊性的目的。

1.3 企業(yè)原有廢水處理工藝

企業(yè)現(xiàn)有的廢水處理工藝如圖1所示。廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池進入水解池，酸化處理后進入SBR池進行脫硫處理，沉淀后清水進入中間池，接觸氧化池，達標(biāo)后排放。SBR池的沉淀污泥則用于補充水解酸化池的污泥。主要的處理工藝水解酸化和SBR處理，通過好氧-厭氧組合處理分解廢水中的有害物質(zhì)。

圖1 原有廢水工藝處理示意圖

2 抗生素生產(chǎn)廢水處理工藝改進措施

2.1 現(xiàn)有廢水處理工藝存在的問題

前端預(yù)處理進水懸浮物含量高，因此容易引發(fā)進水負(fù)荷高且進水不均勻的問題，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生較大的波動。在SBR池，由于鼓風(fēng)機供風(fēng)量不足，導(dǎo)致池內(nèi)氧氣不足，系統(tǒng)出水指標(biāo)不能達到排放標(biāo)準(zhǔn)，從而引起下游氣浮池負(fù)荷增加，氣浮處理效果差，釋放頭損壞，溶氣效果降低，不能保證出水效果，同時缺少必要的安全保護和過載保護、過渡裝置。由于在抗生素生產(chǎn)過程中廢水處理存在以上問題，廢水處理成本居高不下，企業(yè)面臨巨大的環(huán)保負(fù)擔(dān)，影響生產(chǎn)運營，因此需要改進原有工藝，對污水處理系統(tǒng)進行優(yōu)化升級。

2.2 廢水處理工藝改進措施

在總結(jié)企業(yè)多年的抗生素廢水處理工藝經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對企業(yè)原有的廢水處理系統(tǒng)進行了升級改造，改造后的廢水處理工藝如圖2所示。

改進措施主要包括增加初級沉淀池，在接觸氧化后增加二次沉淀池，污泥經(jīng)濃縮后返回酸化水解池。通過工藝的改進，懸浮物減少50%以上，COD下降20%以上，工藝改進后，COD、氨氮去除率穩(wěn)定，COD、氨氮排放濃度穩(wěn)定。

圖2 改進后的抗生素生產(chǎn)廢水處理工藝

3 結(jié)語

論述了抗生素生產(chǎn)過程中廢水的來源、特點以及廢水處理存在的困難，對企業(yè)原有的廢水處理系統(tǒng)進行分析，指出了原有系統(tǒng)存在的問題，提出了新的工藝優(yōu)化措施，通過試運行發(fā)現(xiàn)，改進后的廢水處理工藝能夠符合環(huán)保要求，企業(yè)用較少的投資達到了節(jié)能減排的效果。