抗生素廢水處理工藝研究綜述

羅 婷，杜 歡

（鹽城工學院環境科學與工程學院，江蘇 鹽城 224051）

如今，我國社會經濟發展迅速，人民生活水平不斷提高，人們對健康有了更高的要求。伴隨著這種需求，制藥行業悄然興起，制藥工廠林立。制藥行業雖然蓬勃發展，但是對環境造成了嚴重的負面影響。當前，我國有大量抗生素生產企業，其排放的廢水污染很多水體，導致生態環境惡化，抗生素廢水的處理已經迫在眉睫。

1 抗生素簡介和廢水水質特征

1.1 抗生素簡介

抗生素常見于日常生活中，可以有效幫助人類治愈疾病。20世紀20年代末，它開始進入人們的視線，現在種類繁多。近年來，抗生素在醫院被廣泛使用，在臨床醫藥上扮演著越來越重要的角色[1]。但是，抗生素會帶來環境危害，人們需要探尋相應的方法來加以解決。

抗生素通常采用發酵法制作工藝，其一般制作工藝流程如圖1所示。

圖1 抗生素一般制作工藝

由圖1可以看出，抗生素制作流程比較繁瑣，制作過程可能導致出水含有許多雜質，給后續治理帶來極大的難度。

1.2 抗生素廢水特征

抗生素廢水成分復雜，雜質較多，pH波動大，而且具有一定的生物毒性，對治理過程中的微生物有一定的毒性作用[2]。抗生素廢水的特性導致處理工藝難度的增大，同時也增大了治理成本，但人們似乎還沒有完全意識到治理抗生素的重要性，目前濫用抗生素現象依然普遍存在。

2 國內外抗生素廢水處理工藝

2.1 生物處理技術

常用于抗生素廢水處理的生物技術一般為好氧、厭氧技術，也有好氧與厭氧相結合的技術。

2.1.1 好氧生物處理法

早在20世紀40年代，歐美等國家大都使用好氧生物技術治理抗生素廢水。好氧生物法具有處理過程周期短、速度快、污染少等優點[3]。但是，處理高濃度抗生素廢水時，該法有很大的局限性。一般需要先用水稀釋，才能進行后續處理，這就造成成本增加、水資源浪費，而且處理效果很難達到預期。

（1）活性污泥法。1913年，英國人發明了活性污泥法，經過前人的研究與發展，其處理效果日益完善，對化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）的去除率均可以達到95%?；钚晕勰喾ㄊ悄壳皯米顬閺V泛的好氧生物處理技術，程序簡單，設備要求低，適用于治理中型污水。但該法工作量大，對外界環境的適應性不強，容易發生污泥膨脹，造成處理效果低下。

（2）序批式活性污泥法（SBR）。SBR法其實就是活性污泥法的變形，是序批式活性污泥法的簡稱。所有的反應都在SBR反應池進行。進水階段是SBR反應器的廢水處理過程。適用于治理小型污水。該法處理效果穩定，凈化效果好，設備簡單，占地面積少，現在已經被許多制藥企業選作廢水處理核心技術。但SBR法自動化要求高，電能損耗大，設備閑置率高，且很難處理大型連續廢水。

（3）生物接觸氧化法。生物接觸氧化法是一種新興工藝，起源于20世紀70年代，是從生物膜法改良而來。該法減少了剩余污泥的產生，治理周期短，占地面積小，方便維護。但生物膜容易脫落，影響水質，也容易堵塞填料，而填料的存在也會影響曝氣與攪拌的進行。

2.1.2 厭氧生物處理

厭氧生物處理是指兼性菌或厭氧菌在沒有氧存在的條件下通過發生作用處理污水的技術。厭氧生物處理是多種微生物在厭氧環境下共同作用將有機物分解成碳源，釋放能量的過程。厭氧生物處理不要求供給氧氣，能量消耗小，還可以產生沼氣等清潔能源，污泥產量極低。但第一次啟動時間長，需要8周以上，對有毒物質處理效果不佳，沼氣還會發臭，對周邊居民生活造成影響。對于BOD5超過2 000 mg/L的廢水，人們一般可以考慮使用厭氧技術。近些年來，厭氧生物處理技術不斷發展，已經出現許多新工藝。

UASB其實是一個反應器，于1977年被荷蘭人發明。進入污泥床底部的廢水，在厭氧條件下與污泥混合接觸，通過微生物作用將有機物分解，轉化為氣體。小氣泡不斷上升融合成大氣泡，氣泡在污泥床上層不斷攪動，污泥懸浮在表層。在繼續上升的過程中，氣體會與接觸擋板相撞，會率先離開這個狀態，從排氣管中排出，液體跟污泥則會下沉，在沉淀池里進行分離，液體從上面流出，污泥則從下面流出。UASB不需要外帶氧源，造價低廉，在反應器里進行的反應不容易被外界因素影響。但是，一旦廢水中的SS過高時，該法的去除效果就會受到影響，效率就會變得低下。

2.1.3 厭氧-好氧處理法

一般的處理工藝在處理抗生素廢水時，由于抗生素廢水廢渣多、濃度高，想要達到預期效果十分困難。因此，在實際工程應用中，人們一般會把好氧跟厭氧組合成聯合工藝，以改善廢水處理結果。與單一工藝相比，這種聯合工藝可以針對廢水中的每一項不同指標進行修改，選用不同的工藝針對不同的廢水，處理效率明顯提高，出水結果也能達到預期。

2.2 物化處理方法

物理法一般有格柵去除、混凝法、沉淀法、吸附法、氣浮法、汽提法等[4]。

2.2.1 格柵去除

把粗、細格柵安裝在廢水的進水口，除掉一些大顆粒物質跟SS，防止管道管路被這些雜質堵塞，常把格柵當作廢水治理的第一步，以免在后面的治理工程中出現問題。

2.2.2 混凝法

該法是通過預先向廢水中添加化學藥劑，使膠體脫穩，在分子間作用力下，使脫穩膠體生成微小的聚集體，并與水中細微懸浮物絮凝，最終借助重力作用去除雜質的方法。該法在凈化抗生素廢水中扮演著重要角色，對于去除細微懸浮物狀態下的有機和無機污染物具有顯著效果?；炷ㄈ菀资艿絧H、水溫、濁度、共存雜質等影響。該法雖然在去除懸浮物方面效果顯著，但投入的藥劑量不當也會對水體造成污染，占地面積較大，浪費空間，并且還需要考慮到水質變化時，藥劑投加種類的變化，操作麻煩，費時費力。

2.2.3 沉淀法

由于懸浮物跟水的重力不同，含有大量顆粒物的廢水，人們可利用重力作用將雜質高效簡單去除。這種方法操作簡單，運行方便，在去除懸浮物方面的效果很好。

2.2.4 吸附法

吸附法是利用固體材料多孔的特性，將廢水中的污染物吸附去除，從而達到去除雜質、凈化廢水的目的。吸附法的優點在于可以回收部分材料，大大節約資源。相關研究表明，如果把廢水進行吸附預處理，那么廢水的凈化效率可以大大提高。

2.2.5 氣浮法

氣浮法主要是通過各種方法讓廢水中充滿微小氣泡，氣泡擴散分布到整個池子中，形成一個三種相態的共存模式，然后通過各種作用讓廢水中的細小雜質融入氣泡中，隨著氣泡的上浮，雜質也上浮，方便去除。氣浮池對輕小型雜質的去除效率極高，但是對大型雜質的去除效果不好，而且建造費用高，設備維護貴，一般用在中小型廢水的治理上。

2.3 化學處理法

化學處理法一般用來對廢水進行消毒，屬于三級處理，具有處理效率高、周期短、處理量大等優點。

2.3.1 化學氧化還原法

化學氧化還原法就是使廢水中有毒有害的污染物與所添加的化學藥劑發生氧化或還原反應，從而使這些污染物轉化成低毒甚至無毒的物質。因為抗生素廢水含有一定的生物毒性，用化學氧化法進行預處理，能有效降低廢水對微生物成長的抑制作用，而且廢水在處理過后無異味，藥劑也簡單易得。但是，藥劑的成本不容忽視，藥劑的投加量必須精確把握，否則會再次污染水質。

2.3.2 Fenton氧化法

Fenton氧化法在處理難降解有機廢水方面有一定的優勢，但對COD的去除效果一般，如果將該法作為單獨的工藝來使用，費用過于昂貴，現在一般都跟其他工藝聯合起來使用。

2.3.3 中和法

工業廢水呈酸性或堿性是常態，為了保證后續過程pH的穩定，這些廢水就不能直接進入反應池，必須先進行中和處理。一種方法是投加石灰等中和試劑，即向堿性廢水中投酸，向酸性廢水中投堿，使廢水中和，達到酸堿平衡。另一種方法是混合酸、堿兩種屬性廢水，通過廢水自帶的酸堿混合，讓廢水呈現中和狀態。

2.3.4 臭氧氧化法

臭氧是一種強氧化劑，臭氧氧化法的本質就是利用臭氧的強氧化性對水體進行消毒處理。除了用于廢水治理，現如今這項工藝已經應用到人們的日常生活中。目前，臭氧合成技術不夠先進，人們無法在減小能耗的基礎上大規模生產臭氧，如果人們能發明一種低耗生成臭氧的方法，這種工藝會應用得更廣泛。

2.3.5 光催化氧化法

光催化氧化法一般用在大型工廠，投資巨大。該法可以顯著降低廢水中的有機物濃度，不需要考慮二次污染，但處理對象單一，很難同時處理多種廢水。

2.3.6 電化學法

電化學法也就是電鍍廢水，實質就是給廢水通電，利用電流使得廢水中的污染物在陰、陽兩級發生氧化還原反應，最終污染物被氧化，達到處理的目的。電化學法的優點是操作靈活，排污少，而且面向污染物的范圍廣。缺點就是電力損耗比較大，但隨著風力等清潔電能的開發，電能會越來越充足，電化學法應用還是有一定前途的。

3 結語

制藥行業蓬勃發展的同時，對環境造成的影響卻日益嚴重。目前，我國有300多家抗生素生產企業，生產量約占世界產量的20%，廢水排放量大，加劇了水體污染。這就要求抗生素生產企業必須加大技術研發和引進力度，綜合運用各種抗生素廢水處理工藝，避免水體被污染，實現人與自然和諧發展，為建設美麗中國貢獻力量。

1 姜友蕾，姜 棟，宋雅建.UASB-絮凝-SBR處理高含量頭孢類抗生素廢水[J].水處理技術，2012，38（10）：65-69.

2 吳 靜，趙宇菲，曹炯準.某頭孢制藥廢水的水質指紋特征[J].光譜學與光譜分析，2016，6（4）：15-19.

3 Gillot S，Héduit A.Effect of air flow rate on oxygen transfer in an oxidation ditch equipped with fine bubblediffusers and slow speed mixers[J].Water Research，2000，34（5）：1756-1762.

4 王路光，賈 璇，王靖飛.EGSB工藝處理青霉素生產廢水實驗研究[J].水處理技術，2009，35（2）：92-96.