抗生素废水的生物处理方法

抗生素废水的生物处理方法

摘要：抗生素制药废水成分复杂,有机物浓度高,可生化性差,并含有抑菌作用的残余抗生素,属有生物毒性的高浓度难处理有机废水。本文分析了抗生素制药废水的来源及特点，对目前抗生素制药废水处理中应用的各种生物处理、物化处理及多种方法组合的生化处理技术进行了综述，并对各种处理方法的应用特点进行了分析，为该类废水的治理工艺选择提供参考。

关键词：抗生素制药废水生物处理、物化处理、组合生化技术

1.引言

抗生素是由某些微生物在生长繁殖过程中所产生的,在低浓度下具有抑制病原体或杀死其他微生物的作用。抗生素经微生物发酵、过滤、萃取结晶、化学提取、精制而成,其生产废水成分复杂,主要含发酵残余基质及营养物、溶媒提取过程的萃取液、水中不溶性抗生素的发酵滤液、发酵产生的微生物丝菌体,具有COD Cr高(10000～80000 mg/L)、SS高(500～25000 mg/L)、NH3-N浓度高、BOD5/COD Cr 值低的特点。废水中存在高浓度酸、碱、残留抗生素等,生物毒性大;pH波动大、温度高、色度深、气味重,给废水处理带来极大的困难。依据GB8978—1996《污水综合排放标准》二级标准,生物制药行业的废水处理后必须满足以下要求: COD Cr≤150 mg/L；BOD5≤300 mg/L；NH3-N≤50 mg/L；SS≤200 mg/L。对于高浓度抗生素生产废水处理而言,具有一定难度。

2.抗生素制药废水的来源和特点

国内生产抗生素主要以粮食、糖蜜等为主要原料，生产工艺包括微生物发酵、过滤、萃取结晶、化学方法提取、精制等过程，产生的废水主要包括提取和精制过程中的发酵废水；溶剂回收过程中的浓废水；生产设备洗涤和地板冲洗用水；废冷却水；发酵罐排放的废发酵母液。

废水中污染物的主要成分为：发酵残余营养物(如葡萄糖、蛋白质和无机盐之类)、发酵代谢物、酸、碱、有机溶剂和其它化工原料等。

其特点为：

a．难降解有机物浓度高；

b．废水水量、水质变化幅度大、规律性差；

c．废水中含有抗生素药物和大量胶体物质，pH变化大，带有颜色和气味。

抗生素制药废水的这些特点都使得这类废水难于生物处理。

3. 现有处理工艺

3.1生物处理工艺

常见的生物处理工艺主要有好氧生物处理、厌氧生物处理及厌氧-好氧组合处理工艺。

3.1.1好氧生物处理工艺

好氧法对有机污染物的去除较彻底,在各类废水的生化处理中必不可少,但由于抗生素废水有机物浓度高、有生物毒性,采用单一好氧工艺难以达到预期效果,必须对废水进行有效的预处理,而后好氧法的显著功能才能得以发挥。目前用于处理制抗生素水比较成熟的好氧生化法有活性污泥法、深井曝气、SBR以及氧化沟法。

表1汇总了国内外部分抗生素生产废水好氧生物处理工艺及其主要运行参数。由表1可知，抗生素生产废水的好氧生物处理工艺主要是早期传统活性污泥法和70年代开发的革新替代工艺。但是，由于抗生素生产废水属于高浓度有机废水，常规好氧工艺活性污泥法难以承受COD浓度10 g/L以上的废水，需对原废水进行大量稀释，因此，清水、动力消耗很大，导致处理成本很高。

表1抗生素生产废水好氧生物处理工艺及运行参数

处理工艺废水类

型

处理

规模

m3.d-1

COD(BOD)

MLSS

g/L

HRT

h

BOD容积负

荷

kg.(m3.d)-1

备注

进水

mg/L

去除率

%

活性污泥法青霉素

废水为

主

2200 3116 95 8-12 14-25 2.9-4.8 /

深井曝气乙酰螺

旋霉素

废水

600 3000 58.5 6-7 3.5 /

后接

ICEAS

林可霉

素废水

1250 2800 90 6-8 4 /

后接

接触

氧化

SBR 土霉素

废水

/

1600-

12000

78.7-8

8.4

3.88-

8.28

9 /

试验

研究

氧化沟混合废

水

4800

480-1

286

＞75 / / 0.3 /

3.1.2厌氧生物处理工艺

厌氧生物处理，既是在无氧的条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解废水中的有机污染物，分解的最终产物是甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氢和氨。与好氧处理相比，厌氧法在处理高浓度有机废水方面通常具有以下优点：

(1)有机物负荷高；(2)污泥产率低，产生的生物污泥易于脱水；(3)营养物需要量少；(4)不需曝气，能耗低；(5)可以产生沼气、回收能源；(6)对水温的适宜范围较广。厌氧法因其有助于提高废水可生化性,且适用于高浓度有机废水等优点而得到广泛应用。

抗生素废水厌氧处理中常用工艺有升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧流化床、厌氧折流板反应器等，处理负荷及效果见表2。

厌氧生物工艺处理抗生素工业废水的试验研究较多而实际工程应用较少。高浓度的抗生素有机废水经厌氧处理后，出水COD仍达1000～4000 mg/L，不能直接外排，需要再经好氧处理，以保证出水达标排放。但由于厌氧段采用甲烷化，对操作和运行条件要求严格，而且原水中大量易于降解的物质（如有机酸等）在厌氧生物处理系统中被甲烷化，剩余的主要是难降解或厌氧消化的剩余产物，因此，后需的好氧处理尽管负荷较低，但是处理效率也很低。