抗生素廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展

抗生素；制藥廢水；物理處理；化學(xué)處理；生物處理

摘要：介紹了抗生素廢水的來(lái)源及特點(diǎn)。針對(duì)抗生素廢水的有機(jī)物濃度高、難降解、水質(zhì)波動(dòng)較大等特點(diǎn)，簡(jiǎn)述了近幾年抗生素廢水處理的主要方法：物化法、生物法及組合法。分析了其各工藝的處理效果及存在的問(wèn)題，由此提出了應(yīng)根據(jù)當(dāng)前形式尋找針對(duì)不同抗生素廢水高效、經(jīng)濟(jì)的處理工藝。

關(guān)鍵詞：抗生素;制藥廢水;物理處理;化學(xué)處理;生物處理

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2020）04-0023-03

1 引言

近年來(lái)，抗生素越來(lái)越多地被應(yīng)用于各種傳染性疾病的預(yù)防和治療過(guò)程中。我國(guó)是抗生素的主要生產(chǎn)國(guó)，隨著抗生素產(chǎn)量的不斷增加，大量含有殘留抗生素的生產(chǎn)廢水被排放到環(huán)境中。

2 抗生素廢水的來(lái)源及特點(diǎn)

抗生素主要有發(fā)酵和合成2種生產(chǎn)途徑，其中大部分采用發(fā)酵工藝。其生產(chǎn)流程包括：發(fā)酵、過(guò)濾、萃取、提取和精制等過(guò)程?？股厣a(chǎn)廢水具有一定的生物毒性、有機(jī)物濃度高、水質(zhì)水量波動(dòng)較大等特點(diǎn)，是目前公認(rèn)最的難處理的工業(yè)廢水之一。

3 抗生素廢水的處理方法

目前對(duì)抗生素廢水的處理方法主要可以分為：物化法、生物法及組合法。

3.1 物化法

根據(jù)抗生素廢水的特點(diǎn)，常通過(guò)物化法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)回收有用物質(zhì)、提高廢水的可生化性或者深度處理等。物化法目前存在運(yùn)行比較復(fù)雜，運(yùn)行成本較高等問(wèn)題。物化法主要包括：混凝、氣浮、吸附、過(guò)濾和化學(xué)氧化法。

混凝法是通過(guò)去除廢水中的不溶性固體和大分子有機(jī)物來(lái)達(dá)到降低有機(jī)物和懸浮物的目的?；炷▽?duì)抗生素廢水的COD、SS和色度都有較高的去除率[1～4]。采用不同的混凝劑對(duì)不同的抗生素去除效果不同，F(xiàn)e2（SO4）3用量在94～200g/m3絮凝劑對(duì)諾氟沙星和氧氟沙星幾乎沒(méi)有去除，對(duì)環(huán)丙沙星的去除效率為30%[5]。

氣浮法是通過(guò)高度分散的微小氣泡粘附于廢水中污染物上，使污染物上浮到液面上方，然后刮渣設(shè)備將泡沫去除，達(dá)到去除污染物的目的。新昌制藥廠采用CAF渦凹?xì)飧⊙b置對(duì)制藥廢水進(jìn)行預(yù)處理，COD的平均去除率可在25%左右[6]。魏有權(quán)等采用化學(xué)氣浮法預(yù)處理土霉素廢水，COD的去除率可達(dá)96%[7]。

吸附法是當(dāng)廢水流經(jīng)多孔固體時(shí)，廢水中某一組分或多個(gè)組分被固定在固體表面，廢水進(jìn)而得到凈化。張滿生等[8]利用兩級(jí)爐渣吸附和三級(jí)活性炭吸附對(duì)某原料藥廢水進(jìn)行深度處理，效果顯著。

膜過(guò)濾可分為：微濾、超濾、納濾和反滲透。膜過(guò)濾在處理污染物同時(shí)能回收部分物質(zhì)而受到重視，不過(guò)能耗和成本較高也是該技術(shù)需解決的問(wèn)題。其中有研究表明：反滲透膜對(duì)金霉素、土霉素和螺旋霉素的截留率都超過(guò)了98%[9～11]。

化學(xué)氧化是通過(guò)強(qiáng)氧化劑將無(wú)機(jī)物和有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為微毒、無(wú)毒和易于分解的狀態(tài)。顧俊璟[12]采用氯氧化處理華北制藥抗生素廢水，在最佳條件下，COD去除率為65%。吳建新[13]將高鐵酸鹽用于處理抗生素類藥物生產(chǎn)廢水，其COD的去除率為33%左右，并且明顯改善了廢水的可生化性。Hirose等[14]研究發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)技術(shù)對(duì)表阿霉素去除效果顯著。Jara[15]等現(xiàn)，電化學(xué)技術(shù)對(duì)林可霉素去除率只有30%，而對(duì)氧氟沙星的去除率達(dá)99%。

3.2 生物法

目前大多數(shù)企業(yè)的抗生素廢水采用生物法處理，處理工藝主要包括：好氧生物法和厭氧生物法。

3.2.1 好氧生物法

好氧生物法主要分為：活性污泥法、生物接觸氧化、膜生物反應(yīng)器、序批式反應(yīng)器、深井曝氣法等。

陳一申等[16]采用活性污泥法處理諾霉素發(fā)酵廢水，在進(jìn)水COD濃度低于2000mg/L時(shí)，COD去除率可達(dá)到89.7%。陳玉莉等[17]通過(guò)生物接觸氧化法處理卡那霉素、麥迪霉素和安乃近混合廢水，經(jīng)處理后廢水的COD、BOD5和色度去除率分別為71%、97%和40%。近年來(lái)，采用好氧法處理青霉素、乙酞螺旋霉素和土霉素等廢水均取得了不錯(cuò)的效果[18～22]。單獨(dú)采用好氧生物處理有機(jī)物濃度較低的抗生素廢水一般是可行的，但是對(duì)于有機(jī)物高濃度較高（COD≥10000mg/L）的抗生素廢水，如果只采用好氧生物處理是很難達(dá)到排放要求。

3.2.2 厭氧生物法

厭氧生物法具有容積負(fù)荷高，處理效率高，運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，處理方法主要包括UASB、EGSB、ABR、厭氧復(fù)合床等工藝。

李寧等[23]采用UASB反應(yīng)器處理抗生素制藥廢水，COD去除率達(dá)到80%以上，反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定。劉瑋等[24]采用2級(jí)UASB反應(yīng)器處理抗生素廢水COD總?cè)コ蔬_(dá)到78%～85%。林錫倫[25]采用大型UASB裝置直接處理以抗生素為主的有機(jī)混合型廢水，COD去除率可達(dá)≥85%，每去除1kgCOD可產(chǎn)沼氣0.46m3。王路光等[26]利用EGSB反應(yīng)器處理青霉素廢水，當(dāng)進(jìn)水COD濃度在6000mg/L時(shí)COD的去除率可達(dá)80%以上。

厭氧工藝的起步較晚，還有許多需要改進(jìn)的地方。在當(dāng)前國(guó)家日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求下，如果單獨(dú)采用厭氧法處理抗生素廢水難以達(dá)標(biāo)，仍需要對(duì)廢水進(jìn)行進(jìn)一步處理。

4 組合法

目前對(duì)抗生素廢水的處理方法已取得較大的成果，但無(wú)論是物化法和生物法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。于是近年來(lái)人們對(duì)各種工藝如何取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高處理效率并降低處理成本進(jìn)行進(jìn)行了深入的研究，以應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的抗生素廢水和嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

姚宏等[27]采用“兩級(jí)厭氧一好氧一厭氧氨氧化”組合工藝處理金霉素和淀粉混合廢水，該工藝對(duì)COD、氨氮和總氮的去除率分別為94%、96.9%和89.8%。LI等[28]采用“SBR+生物接觸氧化”兩級(jí)好氧處理經(jīng)稀釋之后的土霉素廢水，處理后出水濃度最高達(dá)到了19.5mg/L以上。鄧良偉等[29]采用“絮凝-厭氧-好氧”工藝處理青霉素、四環(huán)素、利福平和螺旋霉素等抗生素廢水發(fā)現(xiàn)，出水可滿足生物制藥廢水行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

大量使用抗生素所引發(fā)的人類健康和環(huán)境問(wèn)題不容忽視?？股氐姆N類繁多、性質(zhì)各異、廢水的水質(zhì)也不盡相同，抗生素生產(chǎn)企業(yè)面臨的環(huán)保壓力也十分巨大。對(duì)于難降解的抗生素廢水，單一的處理方法很難達(dá)到目前的排放標(biāo)準(zhǔn)，這就需要針對(duì)不同的廢水采取不同的且最佳的組合處理工藝，突破各種抗生素廢水有效、高效的處理方法，仍是今后需要深入研究解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

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收稿日期：2020-02-16

基金項(xiàng)目：河北省社會(huì)科學(xué)發(fā)展研究課題（編號(hào)：201701410）

作者簡(jiǎn)介：陳曉軒（1986-），男，工程師，碩士，主要從事污水處理方面的研究和工程設(shè)計(jì)工作。