高浓度抗生素废水处理方案(哈药总厂)

哈药总厂废水分析报告 黑龙江大学 恒利福环保技术研究所 目录 第一部分 报告说明 ...................................... 1 第二部分 废水的性质和特征 .............................. 2 一.废水显色的原因 ..................................... 2 二．抗生素的发酵过程对废水的影响 ...................... 3 三．培养基成分探究 .................................... 4 第三部分 高浓度废水处理实验和结果 ...................... 6 一．实验目的和要求 .................................... 6 二．实验内容和原理 .................................... 6 三．主要仪器设备 ...................................... 6 四．实验方法 .......................................... 7 五．实验数据记录和处理 ................................ 7 六．处理结论 .......................................... 8 第四部分 试验结果与分析 ................................ 9 第五部分 处理废水使用的药品 ........................... 12 一.复合絮凝剂: FAP-10 ................................ 12 二.高分子絮凝剂 : CTO-MAX ............................ 12 第六部分 其他废水样的分析 ............................. 13 第七部分 处理工艺流程设想 ............................. 15 1

第一部分 报告说明 抗生素工业废水是一类高色度含难降解和生物毒性物质多的高浓度有机废水,废水排放量大，且目前处理工艺都不够理想，严重危害水体环境，处理抗生素废水已是一个全球性的处理工业废水的难题。针对哈药集团总厂（以下简称哈药）高浓度抗生素制药废水，我们根据其特点进行了大量的实验研究工作，在对其预处理中通过加药絮凝沉降工艺，可将高浓度废水的COD值大幅度降低，实验室的稳定降低均值为73%。大幅度降低高浓度废水的COD，可为后续生物处理工艺减轻负荷，直接有效且节省投资。 恒利福环保技术研究所（以下简称恒利福研究所）在经过大量实验，对哈药高浓度水质进行化学分析，使用药剂对哈药来水样进行化学处理，同时契合哈药现有水处理工艺，已得出一套完成的处理方案。 在此报告中，将详细述明： 1.恒利福研究所通过实验分析研究得出的哈药高浓度抗生素废水其中含有的一系列成分物质； 2.恒利福研究所对哈药来水样处理过程中，在众多实验数据积累过程中获得的加药量的最佳配比的变化值； 3.恒利福研究所使用复配和改性药剂的处理性能和说明； 4.恒利福研究所同时对哈药集团的综合废水和哈药六厂废水处理进行说明； 5.恒利福研究所提出供哈药集团工艺改进的可行性方案。 2

第二部分 废水的性质和特征 哈药高浓度抗生素废水呈酸性，pH值为4.5；其化学需氧量（CODCr）高，平均浓度为20000±2000㎎/l；具有高浓度的悬浮物（SS）成分；废水含有溶剂型着色物质，色度高，色度一般在1000 以上；废水中的难处理组分中含有大量的有机物质（包括：微生物菌体蛋白和发酵副产物），高浓度的可溶性有机物质（包括：氨基酸，脂肪，碳水化合物有机酸，氮，磷等）和大量溶剂（包括：乙酸戊脂,乙酸丁酯、丁酮等）；废水中含有高浓度的盐，其盐度为9800㎎/l，SO42-浓度为1600㎎/l。

一.废水显色的原因 废水显色的原因是含有糖分和氨基酸的碳水化合物在常温或加热时其自身组分会发生一系列复杂的非酶褐变反应（Maillard反应），其结果产生棕黑色的大分子物质类黑精（或称拟黑素），除产生类黑精外，反应过程中还会产生成百上千个有不同气味的中间体分子，包括还原酮、醛和杂环化合物。废水中的棕色颜色中包含2%的类黑精，此酸性物质是分子量为 5000～40,000 的聚合物。 废水中高度分散的带同电荷的胶体随处可见（其原因是发生carboyl酸和酚基团的解离） 3

二．抗生素的发酵过程对废水的影响 尽管不同种类的抗生素发酵工艺各不相同,但基本的工艺流程是相似的,可分为生物合成、化学提炼和结晶精制三大过程。抗生素的发酵过程主要包括： (1)、培养菌种：通过小规模的试生产，修正合理的生产工艺指标通过摇床、培养皿不断选育优质菌种接种至培养基； (2)、大量生产：按照最适合菌种生产的条件，给以原料，菌种在培养液中发酵，通过一个生产周期，培养出含大量抗生素的产品； (3)、萃取：之后将培养液过滤，将成品采用萃取的方法，使用树脂吸附，萃取，提纯； (4)、浓缩：将萃取提纯后的原液进行浓缩； (5)、干燥：浓缩后无菌过滤，干燥，粉碎； (6)、成型：与相应的配料制成相应的形状，再进行有效包装。 经过提取的发酵液，其水量大，污染物浓度高，是抗生素生产过程排放的各股废水中污染程度最严重一股废水。由发酵过程可以了解，在抗生素生产过程排放的各股废水中,污染程度最严重的是结晶母液。结晶母液的主要成分是发酵残余培养基营养物,包括有机物和无机物、发酵代谢物、残余的消沫剂、凝聚剂、去乳化剂和抗生素，以及酸、碱、有机溶剂和其它化工原料等,污染物成分复杂,且含量不稳定。 一般情况下,发酵液中抗生素的分离提取率仅60%～70%，未被提取的抗生素随废水排放，因此废水中含有残留抗生素及其中间代谢 4

产物，它们会对微生物活性产生抑制。同时，培养基的高浓度有机成分、抗生素发酵和提取工艺中使用的氨水、硫酸盐、表面活性剂和酸、碱、有机溶剂等也随同结晶母液一起排放，这些污染组分中的许多物质也都对生物处理过程有抑制作用。所以抗生素工业废水是一类含高硫酸盐、高氮和多种抑制物的难生物降解高浓度有机废水。

三．培养基成分探究

培养基 天然培养基 乳糖，氮源，和苯丙氨酸 合成培养基 乳糖，无机盐，乳酸，乙酸铵，乙酸苯酯;

青霉素提取 乙酸戊酯，乙酸丁酯，甲乙酮 磷酸，正丁醇

青霉素发酵(青霉素 G) 青霉素，酰化酶 废水中的各污染物成分含量的分析： 废水中各成分的含量

油糖分蛋白质酸 5

四．污染源成分分析 1.天然原料 1) 淀粉质原料：玉米，大麦，红薯淀粉； 2) 糖分； 3) 溶剂； 2.合成原料 葡萄糖，氨基酸，醇，挥发性有机酸，酵母菌体, 如氮等。 由以上分析可得到，在废水成分中形成CODcr的成分有： (1).形成性COD成分(52~54%),包括蛋白质，油等； (2).利用性COD成分(46~48%),包括碳水化合物，有机酸等。 6

第三部分 高浓度废水处理实验和结果 一．实验目的和要求 1.利用恒利福研究所研究工艺和药品对现有水质进行处理，以期达到能够以最小的改动当前处理设备的前提下，将哈药总厂高浓度废水进行可行性预处理，达到去除水质悬浮物，大幅度降低COD之目的； 2.在对来水样处理过程中，我们将根据大量研究数据做出科学分析，并寻找出加药量的最佳配比； 3.由于前期对哈药总厂水处理工艺和设备进行了初步的考察和调研，对其设备和工艺流程有一定的了解，在此我们将主要阐述我公司对来水样进行处理的过程，设计和提出可行性方案替代和优化现有工艺，同时作出此报告供哈药总厂方面作工艺改进的参考。

二．实验内容和原理 恒利福研究所通过在实验室的大量实验和化学分析，已将哈药总厂高浓度抗生素废水水质成分了解比较完全，我们将使用化学方法，通过加入有效去除的水样中的污染成分的水处理药剂，进而达到降低其COD和色度的目的。

三．主要仪器设备 50ml、100ml、250ml烧杯若干；磁力搅拌器4台；搅拌子若干；3ml塑料吸管若干；20ml、50ml、100ml量筒各1个。 7

四．实验方法 使用三个100ml烧杯，分别加入等量废水样，使用常规实验方法，加入处理药剂处理废水，待反应完全后，测量处理后三水样和原水样的COD，最后记录结果。

药品处理 COD分析 五．实验数据记录和处理

测量三次处理水样的COD，其结果如下：

水样 COD值(mg/l)

原 水 22471.4 第1次 7864.1 第2次 8474.6 第3次 7681.8 8

六．处理结论 哈药总厂对我研究所期望处理达标浓度为COD为10000㎎/l ，我研究所在哈药厂环保实验室三次实验处理结果均低于哈药达标浓度，即我公司处理工艺能够满足当前处理需求。 9 第四部分 试验结果与分析

针对哈药总厂来水样进行分析时，恒利福研究所实验室在研究使用何种方法、使用何种药剂、使用药剂在何种条件下能够达到最佳的处理效果等方面进行了大量化学实验， 1.在分析后发现，在使用我研究所配制药剂进行处理，能够达到预计的沉降和去除污泥效果，使水质清晰，且去除COD的效果十分明显。如图所示：

原水水样 处理后水样