頭孢霉素類廢水試驗研究

沈陽環(huán)境科學研究院 趙勇嬌

某制藥企業(yè)位于遼寧省，該制藥廠主要從事頭孢菌素類原料藥的研發(fā)和生產(chǎn)，其排放的廢水主要為頭孢菌素類藥物的生產(chǎn)廢水。頭孢菌素屬于抗生素的一種，因而具有抗生素廢水的一般特點。因此該制藥企業(yè)污水特點是生物毒性大、CODCr濃度高、pH不穩(wěn)定、排放不連續(xù)。

一、廢水情況及排放標準

該制藥企業(yè)污水產(chǎn)生量300m3/d，間歇排放，出水排入市政管道，出水標準應(yīng)同時滿足《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》（GB18466-2005）預(yù)處理標準及《遼寧省污水綜合排放標準》（DB211627-2008）。污水處理設(shè)施進水水質(zhì)如下：CODCr5500-6500mg/L，BOD5800-1200mg/L，pH10-12，BOD5/CODCr0.12-0.18，出水達標要求如下：CODCr200mg/L，BOD5100mg/L，pH6-7。

二、工藝流程選擇

查閱國內(nèi)外抗生素廢水處理工藝，單一的工藝無法滿足出水水質(zhì)要求，通常采用聯(lián)合工藝，主要技術(shù)為物化與高級氧化相結(jié)合的方式。鐵碳微電解法是一種相對低廉的高級氧化方式，鐵碳微電解是利用金屬腐蝕原理法，形成原電池對廢水進場處理的良好工藝，是目前處理高濃度難降解有機廢水的一種理想工藝。其不用通電僅利用填充在廢水中的微電解材料產(chǎn)生1.2V電位差對廢水進行電解處理，將難降解大分子有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，提高廢水的可生化性。后續(xù)生化處理單元采用三級生物接觸氧化工藝，該工藝可利用吸附在填料上的生物膜和充分供應(yīng)的氧氣，通過生物氧化作用，將廢水中的有機物氧化分解。

三、改造說明及構(gòu)筑物工藝設(shè)計

（一）工藝流程

污水經(jīng)預(yù)處理工藝格柵——隔油沉淀池——調(diào)節(jié)池，去除粗大懸浮物，經(jīng)行車式刮泥刮渣機后進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH至2.5。廢水經(jīng)一次提升，進入鐵碳微電解床，鐵受到腐蝕變成高化學活性的二價鐵離子，與污水中的難降解有機物進行反應(yīng)，使有機物發(fā)生斷鏈、開環(huán)，提高了污水的可生化性，反應(yīng)過程中形成的絮凝物排入污泥池，出水進入中間池，回調(diào)pH。而后，碳氮比恢復(fù)正常的廢水進入生化處理單元，水解酸化池對將殘留難降解有機大分子物質(zhì)進一步降解，出水進入三級生物接觸氧化池，生物接觸氧化法集活性污泥和生物膜法的優(yōu)勢為一體，容積負荷高，抗沖擊能力強。

（二）主要構(gòu)筑物工藝設(shè)計

（1）格柵與集水池部分[1]

集水池內(nèi)設(shè)一臺粗格柵。

（2）隔油沉淀池[1]

隔油沉淀池有效容積：4m×5m×4m=80m3。

水力停留時間：6.4h。

表面負荷：12.5/(4m×5m)=0.625m3/(m2·h)。

（3）調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池有效容積：5m×10m×4m=200m3。

水力停留時間：16h。

（4）鐵碳微電解系統(tǒng)

處理水量12.5m3/h，鐵碳床運行周期20d，浸洗活化時間2-3h，曝氣汽水比4:1。

（5）水解酸化池[1-2]

水解酸化池有效容積：4m×5m×4m=80m3。

厭氧反應(yīng)時間：6.40h。

（6）三級生物接觸氧化池

生物接觸氧化池有效容積：15m×4m×5m=300m3。

水力停留時間：24h。

組合填料數(shù)量：80m3，規(guī)格φ150mm×80mm。

四、運行效果

該工程鐵碳微電解系統(tǒng)、水解酸化池及三級生物接觸氧化系統(tǒng)經(jīng)1個月調(diào)試后能夠穩(wěn)定運行，水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果如表1所示。從表中可以看出該工藝運行穩(wěn)定，出水可以滿足設(shè)計要求。

表1 廢水處理效果

五、技術(shù)經(jīng)濟分析

本工程穩(wěn)定運行過程中，運行成本如表2所示。

表2 技術(shù)經(jīng)濟分析

六、結(jié)論

針對頭孢霉素類制藥廢水，采用鐵碳微電解、水解酸化法、三級生物接觸氧化法工藝，工藝運行穩(wěn)定后，出水水質(zhì)可滿足《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》（GB18466-2005）預(yù)處理標準及《遼寧省污水綜合排放標準》（DB211627-2008）的要求，污水處理單價約1.83元/噸。

相關(guān)鏈接

頭孢是頭孢類抗菌藥的總稱，頭孢菌素類（Cephalosporins）是以冠頭孢菌培養(yǎng)得到的天然頭孢菌素C作為原料，經(jīng)半合成改造其側(cè)鏈而得到的一類抗生素。

頭霉素類藥物對革蘭陽性菌的作用顯著低于第一代頭孢菌素，對革蘭陰性菌作用優(yōu)異。本類藥物的耐革蘭陰性菌β-內(nèi)酰胺酶性能強。頭孢西丁的抗菌譜類似第二代頭孢菌素，其他幾種則與葦三代頭孢菌素相近本類藥物對厭氧菌如脆弱擬旰菌有較強的作用。

常用的約30種，按其發(fā)明年代的先后和抗菌性能的不同而分為一、二、三、四、五代。

在抗生素市場中，頭孢類抗生素占據(jù)著較大的份額，而其相關(guān)中間體也連帶著表現(xiàn)出可觀的市場潛力。頭孢類抗生素中銷量最大的品種有頭孢曲松鈉、頭孢唑啉鈉、頭孢噻肟、頭孢三嗪、頭孢哌酮和頭孢呋辛(酯)等，相應(yīng)的中間體包括7-ACA、7-ADCA、GCLE、氨噻肟酸、AE-活性酯、三嗪環(huán)、四氮唑乙酸、甲巰四氮唑、HO-EPCP、甲氧胺鹽酸鹽、呋喃胺鹽(SIMA)以及氯磺酸異氰酸酯等。