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抗生素废水治理简述抗生素废水来源抗生素类药品是目前国内消耗较多的品种，大多数属于生物制品，即通过发酵过程提取制得，是微生物、植物、动物在其生命过程中产生的化合物，具有在低浓度下，选择性抑制或杀灭其它微生物或肿瘤细胞能力的化学物质，是人类控制感染性疾病、保健身体健康及防治动植物病害的重要化学药物。目前，我国生产抗生素的企业达300多家，生产占世界产量20%～30%的70个品种的抗生素，产量年年增加，现已成为世界上主要的抗生素制剂生产国之一。目前抗生素生产中筛选和生产、菌种选育等方面仍存在着许多技术难点，从而出现原料利用率低、提炼纯度低、废水中残留抗菌素含量高等诸多问题，造成严重的环境污染，在保护人类健康的同时甚至威胁人类健康。抗生素废水特点抗生素生产包括微生物发酵、过滤、萃取结晶、提炼、精制等过程。以粮食或糖蜜为主要原料生产抗生素的废水主要来自分离、提取、精制纯化工艺的高浓度有机废水。①COD浓度高其中主要为发酵残余基质及营养物、溶媒提取过程的萃余液，经溶媒回收后排出的蒸馏釜残液，离子交换过程排出的吸附废液，水中不溶性抗生素的发酵滤液，以及染菌倒罐废液等。这些成分浓度较高.②废水的SS浓度高其中主要为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物丝菌体。③存在难生物降解和有抑菌作用的抗生素类毒性物质水质特点④硫酸盐浓度高一般认为好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有影响，但对厌氧生物处理有抑制作用。⑤水质成份复杂中间代谢产物、表面活性剂和提取分离中残留的高浓度酸、碱、有机溶剂等原料成分复杂，易引起pH波动，影响生物反应活性。⑥水量小且间歇排放，冲击负荷较高由于抗生素分批发酵生产，废水间歇排放，所以其废水成分和水力负荷随时间也有很大的变化，这种冲击给生物处理带来极大的困难。物理处理方法化学处理方法光催化氧化法Fe-C处理法生物处理法好氧处理法厌氧处理法光合细菌处理法(PSB)抗生素废水的处理方法抗生素废水的组合工艺发展几种理想的组合处理工艺1、混凝-水解酸化-CASS(好氧)工艺该工艺流程图见图1,已应用于国内某生产广谱类抗生素的大型制药企业,采用曝气、混凝(投加PAM)及水解酸化组成的预处理工艺能有效地对化学耗氧量(COD)高达20g/L,处理量为5000m3/d的高浓度抗生素废水进行预处理。主要生化处理装置CASS,又称循环活性污泥系统,是近年来从国外引进的新型污水生物处理工艺,该系统合理的构造形式能有效地控制污泥的膨胀。运用于该厂的这套CASS系统,采用6组并联,池内设置半软弹性填料,均匀布置6000只曝气头,其对废水COD的去除率达到90%以上。系统总运行周期12h,含连续进水、曝气8h、沉淀2h、滗水1.5h、闲置0.5h,整个系统控制灵活,各运行周期内可灵活调控曝气量、进水量、滗水量、排泥量等。该工艺处理效果见表2。几种理想的组合处理工艺2、微电解-水解-好氧接触氧化浙江某制药厂的抗生素废水在生产过程中使用了乙醇胺、尿素、亚硝酸钠、盐酸、糠醛等作为原料,导致所排废水含高浓度有机物和大量氯离子,并显强酸性(pH=1.12)。根据废水的特点,经试验确定采用微电解-水解-生物接触氧化处理工艺,工艺流程见图2微电解池采用铁碳反应,反应池中投加废弃的铸铁粉和活性碳,既可中和废水的酸性,又利用铁和碳组成的微电池对有机废水进行还原反应,破坏抗生素废水生物毒性结构。由铁碳反应-水解酸化-中和组成的预处理系统能去除废水中大部分的有机物和生物毒性物质,提高废水pH,有利于后续的好氧生物处理。此工艺的处理效果见表3。几种理想的组合处理工艺3、涡凹气浮-工程菌兼氧-MSBR工艺浙江新昌制药厂抗生素废水原来采用混凝-厌氧-A/O处理工艺,最终出水COD为150~300mg/L,不能满足排放要求。2000年建成的涡凹气浮-工程菌兼氧-MSBR工艺处理废水取得了成功,所排放废水中COD仅为73mg/L(平均值)。工艺中采用的涡凹气浮(CAF气浮)系统是美国Hydrocal环保公司专门为去除水中油脂和SS而设计的系统,其原理是经过独特的涡旋曝气将微气泡注入废水中,对废水中的有机物、油脂、SS的去除率可达26%。处理中采用的工程菌兼氧池,一次性投加大量的工程菌(0.4%),该菌是为处理抗生素废水专门培养的。MSBR工艺实质上是A2/O工艺与SBR系统串联而成(MSBR工艺中涉及部分专利技术目前属于美国Aqua-AerobicsystemInc.所有),并集中了两者的优势,因而处理有机废水的出水稳定、高效。全工艺对抗生素废水的处理性能见表4。几种理想的组合处理工艺4、AADR-A/O工艺齐鲁安替比林制药公司根据国外治理抗生素废水经验,选择和引进AADR-A/O工艺处理头孢类抗生素废水,工艺流程见图4.AADR是抗生素活性降解反应器(AntibioticActivityDegradationReactor)的简称,高浓度头孢废水在AADR反应池内加入NaOH,调节pH为10-11使废水中有机毒性物质失活,再将pH调至中性进行生化处理。A/O技术是在缺氧的条件下使废水中难降解的有机物分解,从而有利于后续的好氧生物处理,同时回流至A池的污泥在缺氧条件下可以抑制回流污泥中的丝状菌生长,有利于工艺稳定运行。整套装置对头孢菌素类抗生素废水COD和生物耗氧量(BOD)去除率达到99%。几种理想的组合处理工艺5、水解-UBF-CASS工艺华中制药集团公司生产乙酰螺旋霉素过程中排放的废水水量大(2500t/d)、有机物浓度高(CODCr=21000mg/L),该公司选用水解-UBF-CASS工艺进行处理,工艺流程见图5。UBF(厌氧复合床)是厌氧过滤器(AF)和升流式厌氧污泥床(UASB)优化组合的复合性厌氧反应器。反应器内能够形成由厌氧颗粒污泥和生物膜组成的厌氧生物系统,具有容积负荷高、处理效率高以及耐冲击负荷和运行稳定的特点。后续CASS好氧工艺实质是改进的SBR工艺,保留了SBR的全部优点,又省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。在运行过程中,厌氧生物处理系统产生的沼气每年收入达112.5万元。实践证明采用水解-UBF-CASS工艺对于处理大中型抗生素生产企业的高浓度废水的处理具有较高的环境效益和经济效益。几种理想的组合处理工艺6、水解-生物选择器-SBR工艺河北制药厂排放的青霉素废水水量达到6000m3/d,处理工艺采用水解酸化-SBR,工艺流程见图6。处理过程中,水解酸化时间达15h,有利于难降解的苯环物质、大分子有机物开环断链,变为易生物降解的小分子物质。酸化池后接生物选择器(又称预反应区),达到使回流的活性污泥和原水中有机物质充分混合和吸附的作用,实现回流微生物的淘劣选优培养和驯化,并能抑制丝状菌的生长和繁殖,对后续的SBR好氧反应中污泥膨胀的控制具有重要的意义。全工艺流程对青霉素废水的处理效果见表7