抗生素是人類控制感染性疾病、保障身體健康及防治動植物病害的重要化學藥物。抗菌素的生產始于第二次世界大戰期間。我國自20 世紀50 年代初開始生產抗生素以來,產量年年增加,現已成為世界上主要的抗生素制劑生產國之一 。目前抗生素生產中在抗菌素的篩選和生產、菌種選育等方面仍存在著許多技術難點,從而出現原料利用率低、提煉純度低、廢水中殘留抗菌素含量高等諸多問題,造成嚴重環境污染。
1、抗生素制藥廢水的來源及特點
抗生素生產包括微生物發酵、過濾、萃取結晶、化學方法提取、精制等過程。以糧食或糖蜜為主要原料生產抗生素的廢水主要來自分離、提取、精制純化工藝的高濃度有機廢水,如結晶液、廢母液等,種子罐、發酵罐的洗滌廢水以及發酵罐的冷卻水等 。因此,廢水有CODCr 含量高、存在生物毒性物質、色度高、p H 波動大、間歇排放等特點,是治理難度大的有毒有機廢水之一。
2、抗生素制藥廢水處理方法
抗生素制藥廢水處理方法可歸納為以下幾種:化學處理方法、物化處理方法、生物處理方法以及多種方法的組合處理等。現分別就各種方法的優勢及不足進行分析。
2. 1、化學處理方法
在抗生素制藥廢水的化學處理方法中,采用臭氧氧化的方法能提高抗生素廢水的BOD5 / COD 比值,同時對COD 有較好的去除率 。如Isil AkmehmetBalcioglu 等對3 種抗生素廢水,包括2 種人類使用的抗生素和1 種獸醫用抗生素的廢水進行臭氧氧化處理,并研究了p H、進水COD 值和過氧化氫的加入量等因素對臭氧氧化過程的影響。結果顯示,對于獸醫用的抗生素,在臭氧用量為2. 96 g/ L 時,BOD5 / COD 從0. 077 增加至0. 38 ,而對于人類使用的抗生素,該比值分別是從0 到0. 1 和0 到0. 27 。同時結果顯示在不調整廢水p H 值的情況下,3 種廢水的臭氧氧化過程均可以獲得75 %以上的COD去除率。
2. 2、物化處理方法
由于抗生素生產廢水成分復雜、有機物含量高、含有少量的殘留抗生素,在采用生化處理時,殘留抗生素對微生物的強烈抑制作用可造成廢水處理過程復雜、成本高和效果不穩定。因此在抗生素廢水的處理過程中,直接采用物化處理方法或作為后續生化處理的預處理方法以降低水中的懸浮物和減少廢水中的生物抑制性物質。目前應用的物化處理方法主要包括混凝 、反滲透和膜過濾等。
直接應用好氧法處理抗生素制藥廢水仍需考慮廢水中殘留的抗生素對好氧菌存在的毒性,以減少因此引起的好氧菌受抑制、運行成本高及處理效果不甚理想等問題。
2. 3、厭氧處理方法
由于厭氧處理過程中起主要代謝作用的產酸菌和產甲烷菌具有相對不同的生物學特征,因此可以分別構造適合其生長的不同環境條件,利用產酸菌生長快、對毒物敏感性差的特點將其作為厭氧過程的首段,以提高廢水的可生化性,減少廢水的復雜成分及毒性對產甲烷菌的抑制作用,提高處理系統的抗沖擊負荷能力,進而保證后續復合厭氧處理系統的產甲烷階段處理效果的穩定性。
經單獨的厭氧方法處理后的出水COD 仍較高,難以實現出水達標,一般采用好氧處理以進一步去除剩余COD。目前仍需加強高效厭氧反應器的開發設計及作深入的運行條件研究。
2.4、厭氧- 好氧處理方法及與其他方法的組合
由于單獨的好氧處理或厭氧處理往往不能滿足要求,而厭氧- 好氧處理方法及其與其他方法的組合處理工藝在改善廢水的可生化性、耐沖擊性、投資成本、處理效果等方面表現出的明顯優于單獨處理方法的性能,使其成為制藥廢水的主要處理方法。楊俊仕等采用水解酸化- AB 生物法新工藝處理多品種抗生素廢水,工藝流程短,節能,處理費用也低于同種廢水的化學絮凝- 生物法處理方法。具體參見http://www.manhuagui.cn更多相關技術文檔。
任立人等采用兩相厭氧- 氣提與H2 S 氣體凈化- 好氧生化法處理青霉素含硫有機廢水研究取得較好的效果。在日處理200 m3 廢水規模的工業性試驗裝置系統中,厭氧出水進一步經過好氧生化處理,廢水COD 總去除率可達到93. 1 %。試驗中提出的凈化甲烷氣體吹脫- 回流稀釋法有效地控制了厭氧處理過程S2 - 的毒性影響,沼氣中的H2 S 最終還被回收為硫磺副產物。買文寧等采用預處理系統、厭氧生物處理系統和好氧生物處理系統的綜合處理技術對年產量為450 t 、以生物發酵法生產乙酰螺旋霉素為主的華中醫藥集團廢水進行處理,由于該處理工程在厭氧處理過程中日產沼氣6 260 m3 ,用于烘干制藥過程中產生的菌絲蛋白以生產飼料添加劑,每年可以獲得112. 7 萬元的經濟效益,從而使單元日處理費用降低至0. 86 元/ m3 。
3、結 語
抗生素制藥廢水是含難降解物質、生物毒性物質及高S 和N 的有機廢水。在抗生素制藥廢水處理中,應針對廢水中的高濃度硫酸鹽和殘留抗生素等生物抑制性物質,開展厭氧毒性分析及毒性物質對厭氧過程的抑制及降解特征等方面的研究,在了解廢水水質的基礎上,可采取較為理想的處理方法,如厭氧—好氧及其與其他新方法的組合處理工藝。目前厭氧、好氧處理的單元操作較多,亟待研究高效低耗的厭氧—好氧復合反應器,并建立生產性處理示范裝置,確定最佳運行參數。
此外,針對抗生素制藥廢水可生化性差的特點,可以與其他可生化程度較高的廢水,如城市生活污水或其他的食品工業廢水等共同處理,開展廢水的綜合防治,降低處理濃度和處理成本。同時,在抗生素生產過程中,應加強清潔生產工藝的研究,提高原料的利用率以及中間產物和副產品的綜合回收利用率。
