抗生素处理工艺_抗生素工艺学

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抗生素制药废水处理

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摘要：

抗生素药品在生产过程中加入使用了许多溶剂及酸、醇类等有毒、有害物质作为辅助原料，因此产生有机物浓度高，溶解性和胶体性固体浓度高，悬浮物含量高，有毒、有害、有抑菌作用、难降解的废水。这就给废水的处理带来困难。对于这类废水在生化处理前有必要进行预处理，将废水中对活性污泥微生物有毒成分去除，并采取必要的方法提高废水的生化可降解性，然后再进行生化处理。当前国内外对抗生素废水的处理还是以生物处理为主，治理抗生素废水是一项复杂的系统工程，如何对各项单项处理技术(预处理、物化处理、生物处理、深度处理)进行优化组合，将对提高抗生素废水处理的效率和经济性有重要作用。本文分析了抗生素水的来源和水质特征，简单介绍了两种抗生素制药废水处理的组合工艺方法，给出了相应的工艺流程及处理效果，并对两种工艺进行了比较。引言

1.1 抗生素危害

抗生素（antibiotics）是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，目前已有许多人工合成抗生素，能干扰其他生活细胞发育功能，被用于治疗各种细菌感染或抑制致病微生物感染。但抗生素无法在动植物体内代谢而直接排放至环境中，且短期内无法分解，过度使用将造成一定的环境污染，再经过动植物富集通过食物链进入人体，将危害人类健康。

1.2 抗生素制药废水的来源及特征

抗生素生产包括微生物发酵、过滤、萃取结晶、化学方法提取、精制等过程。由抗生素的生产流程可知，废水来源主要为：(1)提取工艺的结晶液、废母液，属高浓度有机废水；(2)洗涤废水，属中浓度有机废水；(3)全过程的冷却水。因此，抗生素生产废水是一类富含难降解有机物和生物毒性物质的高浓度有机废水。

抗生素的主要特征：来自发酵残余营养物的高COD(10 000～80 000 mg/L)和高SS(500～25 000 mg/L)；存在生物抑制性物质，如残留抗生素及其中 1

间代谢产物、高浓度硫酸盐、表面活性剂(破乳剂、消沫剂等)和提取分离中残留的高浓度酸、碱、有机溶剂等；因间歇排放，废水的pH值、水质、水量波动大。发酵液中抗生素得率仅有0.1%～3%，分离提取率仅60%～70%，因而每吨产品排放高浓度的废母液量高达150～850 m3。抗生素制药废水的处理方法

当前国内外对抗生素废水的处理工艺有很多，例如：混凝-水解酸化-CASS(好氧)工艺[1]、水解-生物选择器-SBR工艺[2]、微电解-水解-好氧接触氧化[3]、涡凹气浮-工程菌兼氧-MSBR工艺[4]、AADR-A/O工艺[5]及水解-UBF-CASS工艺[6]等。本文重点介绍混凝-水解酸化-CASS(好氧)工艺和水解-生物选择器-SBR工艺两种工艺方法。

2.1 混凝-水解酸化-CASS(好氧)工艺[1]

该工艺流程图见图2-1，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。

[7] 图2-1 混凝-水解酸化-CASS工艺流程 图2-2 CASS工艺原理图

主要生化处理装置CASS，又称循环活性污泥系统，工艺原理图如图2-2，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。

完整的 CASS 操作周期一般可分为以下四个步骤[7]:(1)曝气阶段 由曝气系统向反应池内供氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的 NH3-H 通过微生物的硝化作用转化为 NO3-N。

(2)沉淀阶段 此时停止曝气，微生物利用水中剩余的 DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。

(3)滗水阶段 沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。此时，反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。

(4)闲置阶段 闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。

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。

混凝-水解酸化-CASS工艺处理效果[1]：COD去除率为96.7%，油脂去除率为94.3%，SS去除率为93.8%，色度去除率为86.4%。

2.2 水解-生物选择器-SBR工艺[2]

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2-3。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。

图2-3 水解-生物选择器-SBR工艺流程图

水解-生物选择器-SBR工艺处理废水效果：COD去除率为96.0%~96.7%，BOD去除率为99.1%~99.2%，SS去除率为96.8%~98.2%，油去除率为99.1%~99.6%，色度去除率为75.0%。二者的比较

在混凝-水解酸化-CASS(好氧)工艺预反应区内，微生物能通过酶的快速转移原理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、pH 和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效地防止污泥膨胀;随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS 工艺集反应、沉淀、排水于一体，对污染物质的降解是一个时间上的推流过程，微生物处于好氧-缺氧-厌氧周期性变化之中，因此，CASS具有较好的脱氮、除磷功能。

水解-生物选择器-SBR工艺具有均化水质、无需污泥回流、耐冲击、污泥活性高、结构简单、操作灵活、占地少、投资省、运行稳定、基质去除率高于普通的活性污泥法等优点，比较适合于处理间歇排放和水量水质波动大的废水。但SBR法具有污泥沉降、泥水分离时间较长的缺点。在处理高浓度废水时，要求维持较高的污泥浓度，同时，还易发生高粘性膨胀。因此，常

考虑投加粉末活性炭，以减少曝气池泡沫，改善污泥沉降性能、液固分离性能、污泥脱水性能等，以获得较高的去除率。直接应用好氧法处理抗生素废水仍需考虑废水中残留的抗生素对好氧菌存在的毒性，所以一般需对废水进行预处理。

参考文献：

[1]刘宏宇，宋猛.CASS法在抗生素废水处理中的应用[J].污染防治技术，2004，17(1)：46 [2]徐华.水处理工程典型设计实例[M].北京：化学工业出版社，2001：320 [3]许炉生，朱靖.微电解-水解酸化-生物接触氧化工艺处理抗生素废水[J].江苏环境科技，2003，16(2)：9 [4]金兆丰，余志荣.污水处理组合工艺及应用[M].北京：化学工业出版社，2003：186 [5]白春节.AADR-A/O工艺处理头孢类制药废水[J].中国给水排水，2004，20(1)：84 [6]张彦波，樊江利.UBF反应器在抗生素废水处理工程中的应用[J].工业用水与废水，2004，35(3)：60 [7]李向军,“厌氧+好氧”工艺在抗生素废水处理工程中应用及相关计算[J].水工业市场，2008,2:46~47