抗生素廢水處理技術的研究進展

抗生素；制藥廢水；物理處理；化學處理；生物處理

摘要：介紹了抗生素廢水的來源及特點。針對抗生素廢水的有機物濃度高、難降解、水質波動較大等特點，簡述了近幾年抗生素廢水處理的主要方法：物化法、生物法及組合法。分析了其各工藝的處理效果及存在的問題，由此提出了應根據當前形式尋找針對不同抗生素廢水高效、經濟的處理工藝。

關鍵詞：抗生素;制藥廢水;物理處理;化學處理;生物處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）04-0023-03

1 引言

近年來，抗生素越來越多地被應用于各種傳染性疾病的預防和治療過程中。我國是抗生素的主要生產國，隨著抗生素產量的不斷增加，大量含有殘留抗生素的生產廢水被排放到環境中。

2 抗生素廢水的來源及特點

抗生素主要有發酵和合成2種生產途徑，其中大部分采用發酵工藝。其生產流程包括：發酵、過濾、萃取、提取和精制等過程。抗生素生產廢水具有一定的生物毒性、有機物濃度高、水質水量波動較大等特點，是目前公認最的難處理的工業廢水之一。

3 抗生素廢水的處理方法

目前對抗生素廢水的處理方法主要可以分為：物化法、生物法及組合法。

3.1 物化法

根據抗生素廢水的特點，常通過物化法對廢水進行預處理，來實現回收有用物質、提高廢水的可生化性或者深度處理等。物化法目前存在運行比較復雜，運行成本較高等問題。物化法主要包括：混凝、氣浮、吸附、過濾和化學氧化法。

混凝法是通過去除廢水中的不溶性固體和大分子有機物來達到降低有機物和懸浮物的目的。混凝法對抗生素廢水的COD、SS和色度都有較高的去除率[1～4]。采用不同的混凝劑對不同的抗生素去除效果不同，Fe2（SO4）3用量在94～200g/m3絮凝劑對諾氟沙星和氧氟沙星幾乎沒有去除，對環丙沙星的去除效率為30%[5]。

氣浮法是通過高度分散的微小氣泡粘附于廢水中污染物上，使污染物上浮到液面上方，然后刮渣設備將泡沫去除，達到去除污染物的目的。新昌制藥廠采用CAF渦凹氣浮裝置對制藥廢水進行預處理，COD的平均去除率可在25%左右[6]。魏有權等采用化學氣浮法預處理土霉素廢水，COD的去除率可達96%[7]。

吸附法是當廢水流經多孔固體時，廢水中某一組分或多個組分被固定在固體表面，廢水進而得到凈化。張滿生等[8]利用兩級爐渣吸附和三級活性炭吸附對某原料藥廢水進行深度處理，效果顯著。

膜過濾可分為：微濾、超濾、納濾和反滲透。膜過濾在處理污染物同時能回收部分物質而受到重視，不過能耗和成本較高也是該技術需解決的問題。其中有研究表明：反滲透膜對金霉素、土霉素和螺旋霉素的截留率都超過了98%[9～11]。

化學氧化是通過強氧化劑將無機物和有機物轉化成為微毒、無毒和易于分解的狀態。顧俊璟[12]采用氯氧化處理華北制藥抗生素廢水，在最佳條件下，COD去除率為65%。吳建新[13]將高鐵酸鹽用于處理抗生素類藥物生產廢水，其COD的去除率為33%左右，并且明顯改善了廢水的可生化性。Hirose等[14]研究發現，電化學技術對表阿霉素去除效果顯著。Jara[15]等現，電化學技術對林可霉素去除率只有30%，而對氧氟沙星的去除率達99%。

3.2 生物法

目前大多數企業的抗生素廢水采用生物法處理，處理工藝主要包括：好氧生物法和厭氧生物法。

3.2.1 好氧生物法

好氧生物法主要分為：活性污泥法、生物接觸氧化、膜生物反應器、序批式反應器、深井曝氣法等。

陳一申等[16]采用活性污泥法處理諾霉素發酵廢水，在進水COD濃度低于2000mg/L時，COD去除率可達到89.7%。陳玉莉等[17]通過生物接觸氧化法處理卡那霉素、麥迪霉素和安乃近混合廢水，經處理后廢水的COD、BOD5和色度去除率分別為71%、97%和40%。近年來，采用好氧法處理青霉素、乙酞螺旋霉素和土霉素等廢水均取得了不錯的效果[18～22]。單獨采用好氧生物處理有機物濃度較低的抗生素廢水一般是可行的，但是對于有機物高濃度較高（COD≥10000mg/L）的抗生素廢水，如果只采用好氧生物處理是很難達到排放要求。

3.2.2 厭氧生物法

厭氧生物法具有容積負荷高，處理效率高，運行成本低等特點，處理方法主要包括UASB、EGSB、ABR、厭氧復合床等工藝。

李寧等[23]采用UASB反應器處理抗生素制藥廢水，COD去除率達到80%以上，反應器運行穩定。劉瑋等[24]采用2級UASB反應器處理抗生素廢水COD總去除率達到78%～85%。林錫倫[25]采用大型UASB裝置直接處理以抗生素為主的有機混合型廢水，COD去除率可達≥85%，每去除1kgCOD可產沼氣0.46m3。王路光等[26]利用EGSB反應器處理青霉素廢水，當進水COD濃度在6000mg/L時COD的去除率可達80%以上。

厭氧工藝的起步較晚，還有許多需要改進的地方。在當前國家日益嚴格的排放標準要求下，如果單獨采用厭氧法處理抗生素廢水難以達標，仍需要對廢水進行進一步處理。

4 組合法

目前對抗生素廢水的處理方法已取得較大的成果，但無論是物化法和生物法都有其優缺點。于是近年來人們對各種工藝如何取長補短，提高處理效率并降低處理成本進行進行了深入的研究，以應對更復雜的抗生素廢水和嚴格的排放標準。

姚宏等[27]采用“兩級厭氧一好氧一厭氧氨氧化”組合工藝處理金霉素和淀粉混合廢水，該工藝對COD、氨氮和總氮的去除率分別為94%、96.9%和89.8%。LI等[28]采用“SBR+生物接觸氧化”兩級好氧處理經稀釋之后的土霉素廢水，處理后出水濃度最高達到了19.5mg/L以上。鄧良偉等[29]采用“絮凝-厭氧-好氧”工藝處理青霉素、四環素、利福平和螺旋霉素等抗生素廢水發現，出水可滿足生物制藥廢水行業排放標準。

5 結論

大量使用抗生素所引發的人類健康和環境問題不容忽視。抗生素的種類繁多、性質各異、廢水的水質也不盡相同，抗生素生產企業面臨的環保壓力也十分巨大。對于難降解的抗生素廢水，單一的處理方法很難達到目前的排放標準，這就需要針對不同的廢水采取不同的且最佳的組合處理工藝，突破各種抗生素廢水有效、高效的處理方法，仍是今后需要深入研究解決的關鍵問題。

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收稿日期：2020-02-16

基金項目：河北省社會科學發展研究課題（編號：201701410）

作者簡介：陳曉軒（1986-），男，工程師，碩士，主要從事污水處理方面的研究和工程設計工作。