抗生素废水处理方法的研究进展

抗生素废水处理方法的研究进展

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,本文对抗生素废水的处理方法做了简要的说明。

关键词:抗生素生化法物化法

1 抗生素废水

抗生素制药废水是制药工业废水的主要类别之一,该废水主要来包括生产过程中原料提炼后的废发酵液、洗涤废水和冷却水。发酵废水一般具有有机污染物浓度高、酸碱性和温度变化大和药物残留等特点,且由于抗生素取得率低,废水中含有大量残余抗生素,使得发酵废水具有明显的微生物抑制作用；悬浮物浓度高是洗涤废水的普遍特征；冷却水一般污染物含量不高,但往往水量较大且会受到季节影响[1]。

基于废水处理运行成本的考虑,生化法成为废水处理过程中的主要环节。但抗生素在进行生化处理时往往需要进行预处理或后续处理,这些过程就需要通过物化法来完成[2]。

2 生化法

常见的生化处理方法有好氧法、厌氧法和水解酸化法。

2.1 好氧法

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接触氧化、氧化沟、SBR及其变形工艺及膜生物反应器。

接触氧化法具有较高的处理负荷,无需搅拌设备、不存在污泥膨胀问题。但是,在实际运行过程中可能存在填料流失和容积利用率偏低等问题；在处理抗生素废水时,如果进水浓度高,池内还会出现大量泡沫,需采取防治和应对措施。

SBR的水力流态成完全混合态,其反应阶段在时间分布上又有推流态的特征,其灵活的运行方式和稳定的处理效果一直倍受青睐,在抗生素废水处理中亦得到了广泛的应用。SBR虽然无需沉淀池,但用于高浓度废水处理时其运行周期较长,使其无法与反应池的组数和进水时间达成统一,因此往往需要增加水力调节容积,且在反应池前后均需考虑此问题。另外,SBR在处理高浓度废水时还存在需要维持较高的污泥浓度等问题。

MBR工艺无需沉淀池、且固液分离效果显著,其超高的污泥浓度显著提高了提高了有机物的去除效率,但同时也带来了污泥产率高的问题。

2.2 厌氧生物法

在废水处理中厌氧法一般与好氧法联合使用,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。但对于抗生素废水而言,废水中残留的毒性物质严重抑制了厌氧微生物的生物活性,明显降低了厌氧反应池的有机物去除率,自身无法达到去除率的要求目标,严重时还会导致生化系统的失效,因此抗生素废水不宜采用厌氧法进行处理[3]。

2.3 水解酸化法

水解酸化兼性菌同厌氧法专性产甲烷菌相比对pH值、氧化还原电位、温度等均有更广的适用范围,同时对多种抗生素有的生物毒性有较强的抵抗能力,因此水解酸化法在抗生素废水处理中体现了广泛的适应性,使得水解酸化法得到推广。水解酸化同厌氧法一样,都必须同好氧法结合形成“水解酸化-好氧”组合工艺,水解酸化的作用是减弱或消除抗生素废水的生物毒性、并提高废水的可生化性,同时对有机物拥有15%～20%的去除率。这种组合工艺主要有水解酸化-SBR组合工艺、水解酸化-接触氧化组合工艺等。

生化法组合工艺运行的主要影响因素有:高浓度硫酸盐、高浓度氨氮、残余抗生素浓度、pH值、废水可生化性等[4]。

高浓度硫酸盐引发的基质竞争作用和硫化物产生的毒害作用都有可能对系统产生影响；水解酸化过程基本不能改变氨氮浓度,原水

中的高浓度氨氮进入好氧过程后对好氧系统微生物有明显的抑制作用,会导致微生物休眠或死亡,需要采取紧急措施来恢复系统,并对原水的高浓度氨氮进行预处理；抗生素废水的可生化性一般不低,但由于废水中的残余抗生素严重的抑制了微生物的活性,只要水解酸化能够解除这种抑制作用或生物毒性,组合工艺即能更有效的发挥去除作用；水解酸化要求废水呈弱碱性为宜,好氧系统要求废水呈近中性。

3 物化法

抗生素废水成分复杂,采用水解酸化法进行预处理亦会受到如前述的水质影响时,此时需考虑对废水进行物化法预处理。处理抗生素废水时常见的物化法主要有混凝、气浮、吸附等,物化法还用于生化法的后续处理。采用物化法对抗生素废水进行预处理时,在设计与运行均合理的情况下往往处理效果显著,但物化法一方面会使处理系统复杂化,带来管理方面的负担,另一方面则有可能大幅度增加运行费用[5]。

3.1 混凝

混凝一般都作为预处理工艺,旨在通过去除废水中的悬浮颗粒和胶体物质来达到降低有机物和悬浮物的目的。通常混凝处理后,不但可以降低废水中COD和悬浮物浓度,还可以降低废水中的溶媒物质和菌丝体的含量,减少溶媒物质对微生物的抑制和毒害作用,从而达到预

处理的目的。另外,有些混凝剂还能降低废水中的有机硫化物。但是其污泥处理处置环节却是一个不容忽视的难题。

3.2 气浮

在抗生素工业废水处理中,如庆大霉素、土霉素、麦迪霉素等废水的处理,常采用化学气浮法。当废水中的悬浮物及胶体含量较多且密度较低或混凝后絮体密度较低时,可以采用气浮对该抗生素制药废水进行预处理。气浮具有投资少、能耗低、工艺简单、维修方便等优点。

3.3 吸附

吸附一般用于抗生素制药废水的预处理中,另外,当混凝沉淀或气浮后尚不能达标排放时,采用物理吸附往往会达到满意的效果。

3.4 吹脱

某些抗生素废水的氨氮浓度极高,这将直接影响生化处理效果,甚至导致微生物中毒的现象,此时可以考虑采用吹脱法来降低氨氮浓度。

此外,萃取法也是抗生素废水处理的一种常见方法,一般用于溶媒的回收。

4 结语

抗生素废水有机物浓度高且废水的残余抗生素对微生物有明显的抑制作用。采用水解酸化-好氧组合工艺并根据具体的水质情况辅以物化法可以得到稳定的处理效果。

参考文献

[1] 林滨,于洋.抗生素制药废水的预处理[J].南北桥,2008,5,19.

[2] 胡晓东.制药废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2008,3.

[3] 史瑞明,王峰,杨玉萍.抗生素制药废水处理现状与研究进展[J].山东化工,2007,36(11):10～14.

[4] 巩有奎,张林生.抗生素制药废水处理研究进展[J].工业水处理,2005,25(12):1～4.

[5] 杨军,陆正禹,胡纪萃,等.抗生素工业废水生物处理技术的现状与展望[J].环境科学,1997,18(3):83～85.