制药废水抗生素废水处理工艺及其特性
抗生素废水产生的背景
目前抗生素在中国被广泛消费。大部分属于生物制品，也就是通过发酵提取的。它们是微生物、植物和动物在其生命过程中产生的化合物。它们是能够在低浓度下选择性抑制或杀死其他微生物或肿瘤细胞的化学物质。它们是人类控制传染病、保护健康、防治动植物疾病的重要化学药物。
目前，我国生产抗生素的企业有300多家，生产70个品种的抗生素，占世界产量的20% ~ 30%。产量逐年增加，现已成为世界抗生素制剂的主要生产国之一。目前，在抗生素的筛选和生产、菌种选育等方面还存在许多技术难点。，导致原料利用率低、提取纯度低、废水中残留抗生素含量高等诸多问题。，造成严重的环境污染。
抗生素废水的来源及特点
抗生素生产包括微生物发酵、过滤、提取结晶、精制、提炼等过程。以谷物或糖蜜为主要原料生产抗生素的废水主要来源于分离、提取、纯化工艺过程中产生的高浓度有机废水，如结晶液、废母液、种子罐和发酵罐洗涤废水、发酵罐冷却水等。因此，废水具有以下特点:
1.高COD含量
抗生素废水的COD一般在5000-80000mg/L之间..主要包括发酵残留基质和营养物质、溶剂萃取过程中的萃取残液、溶剂回收后排放的蒸馏釜残液、离子交换过程中排放的吸附废液、水中难溶性抗生素的发酵滤液、细菌污染废液。这些成分的浓度较高，如青霉素废水的CODCr浓度为15000 ~ 80000mg/L，土霉素废水的CODCr浓度为8000 ~ 35000mg/L。
2.废水中SS浓度较高(500 ~ 25000 mg/L)
抗生素废水中的SS主要是发酵产生的残余培养基和微生物菌丝体。如庆大霉素废水中的SS约为8000mg/L，青霉素废水中的SS为5000～23000mg/L
3.复杂的构成。
抗生素废水中含有中间代谢产物、表面活性剂、高浓度酸、碱和萃取分离残留的有机溶剂，成分复杂。容易造成pH值波动，影响生化效果。
4.存在生物毒性物质。
废水中含有难以被微生物降解甚至对微生物有抑制作用的物质。或发酵、提取过程中需要添加的有机或无机物质，以及生产过程中排放的残留溶剂、残留抗生素及其降解产物等。在废水中，当这些物质达到一定浓度时，就会抑制微生物。
5.高硫酸盐浓度
比如链霉素废水中硫酸根的含量在3000mg/L左右，高达5500mg/L，青霉素在5000 mg/L以上。
此外，抗生素废水具有色度高、pH值波动大、间歇排放等特点。它是一种高成本、难处理的有毒有机废水。
抗生素废水的处理方法可归纳为:物化处理法、好氧处理法、厌氧处理法以及各种方法的组合处理法等。
物理化学方法主要有沉淀、混凝和过滤。由于抗生素生产废水成分复杂、有机物含量高、残留抗生素量少，在使用生化处理时，残留抗生素对微生物的强烈抑制作用导致废水处理工艺复杂、成本高、效果不稳定。
好氧生物处理主要有SBR、氧化沟、深井曝气、接触氧化。但由于抗生素废水属于高浓度有机废水，常规好氧工艺活性污泥法无法承受COD浓度在10g/L以上的废水，需要大量稀释元废水。所以清水和电力消耗很大，导致处理的成本很高，应用厂商的实际废水处理率也较低。
厌氧生物处理主要包括厌氧消化池、厌氧滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧膨胀颗粒污泥床、内循环等。与好氧处理相比，抗生素废水处理中的厌氧处理通常具有有机负荷高、污泥产量低、产生的生物污泥易脱水、营养需求少、不曝气、能耗低、产沼气、能量回收、水温问题范围广、活性厌氧污泥储存时间长等优点。，并得到越来越广泛的应用。
抗生素废水的物理处理法
由于抗生素生产废水是一种难降解的有机废水，残留抗生素对微生物的强烈抑制作用会造成废水处理工艺复杂、成本高、果教不稳定。因此，在抗生素废水的处理工艺中，可以采用物理处理法作为后续生化处理的前置处理法，降低水中的悬浮物和废水中的生物抑制物质。目前应用的物理处理法主要有混凝、沉淀、气浮、吸附、反渗透、过滤。
混凝是指加入混凝剂后，失去电荷的颗粒通过搅拌相互接触，絮凝形成絮体，便于沉淀或过滤，达到分离的目的。混凝处理不仅能有效降低污染物浓度，还能提高废水的可生化性。抗生素制药工业废水中常用的混凝剂处理有聚合硫酸铁、氯化铁、亚铁盐、聚合氯化铝、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚丙烯酰胺(PAM)等。沉淀是通过重力沉淀分离来分离或去除密度大于水的悬浮颗粒。
气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体，吸附废水中的污染物，使其依靠密度低于水而上浮，实现固液或液液分离的过程。通常有多种形式，如气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮。新昌制药厂采用CAF涡凹气浮装置对制药废水进行预[/K31/]处理。在适当的化学药剂配合下，CODcr的平均去除率可达25%左右。
吸附是指利用多孔固体吸附废水中的某种或几种污染物，从而回收或去除污染物，净化废水的方法。常用的吸附剂有活性炭、活化煤、腐植酸、吸附树脂等。这种方法具有投资小、工艺简单、操作方便、易于管理等优点，更适合于对原污水工厂进行工艺改进。
反渗透法是利用半透膜将浓溶液和稀溶液分开，以压差为驱动力，施加超过溶液渗透压的压力，改变自然渗透方向，将浓溶液中的水压向稀溶液侧渗透，可以达到废水浓缩和净化的目的。
抗生素废水的化学处理法
1.光催化氧化法
该技术能有效降解制药废水中的有机物浓度，具有性能稳定、对废水无选择性、反应条件温和、无二次污染等优点。具有良好的应用前景。以二氧化钛为催化剂，考察了流化床光催化反应器处理在不同条件下对制药废水的光催化效果。结果表明，当进水COD分别为596 mg/L和86 mg/L时，光照150 min后，光催化氧化阶段的出水COD分别为113 mg/L和124mg/L，去除率如下。目前广泛使用的二氧化钛催化剂选择性高，难以分离回收。因此，高效光催化剂的制备是该方法在环保领域广泛应用的前提。
2.铁碳处理法
Fe-C技术是一种已经被广泛研究和应用的废水处理技术。以pH值为3 ~ 6的废水为电解质溶液，铁屑和碳粒形成无数微小的原电池，释放出高活性的[H]。新生态[H]能与溶液中多种组分发生氧化还原反应，同时生成新生态Fe 3，活性高，生成Fe3。随着水解反应，形成以Fe3为中心的凝胶，从而达到降解有机废水的效果。
常温常压下，在浸出塔中加入活性炭-铁屑作为过滤层，管长与内径之比为1∶1，Mn2和Cu2为催化剂。处理结果表明，活性炭对四环素制药厂综合废水有很大的吸附作用。同时，铁炭微电池在管道内形成，将铁氧化成氢氧化铁絮凝剂，起到固液分离和降低浊度的作用。在化学处理法的实际应用中，过量使用试剂容易导致水体的二次污染，因此在设计前应做好相关的研究工作。
抗生素废水好氧处理法
制药废水常用的好氧生物法主要有:普通活性污泥法、加压生化法、深井曝气法、生物接触氧化法、生物流化床法、序批式间歇活性污泥法等。
目前，国内外处理抗生素废水处理的成熟方法是活性污泥法。到了70年代，由于加强预曝气[/K31/]和改进曝气方式，使装置运行稳定，成为一些工业发达国家制药厂普遍采用的方法。而普通活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释，运行中泡沫多，容易发生污泥膨胀，剩余污泥量大，去除率不高，所以往往必须采用两级或多级处理。因此，近年来，改进曝气方式和微生物固定化技术以提高废水的处理效果已成为活性污泥法研发的重要内容。
与普通活性污泥法相比，加压法可以提高溶解氧浓度，提供充足的氧气，不仅有利于加速生物降解，而且有利于提高生物抗冲击负荷能力。
深井曝气是一种高速活性污泥系统。与普通活性污泥法相比，深井曝气法具有以下优点:氧气利用率高，是普通曝气法的10倍；污泥负荷高，比普通活性污泥法高2.5 ~ 4倍；占地面积小，投资少，运行费用低，效率高，COD平均去除率可达70%以上；抗水力和有机负荷冲击能力强；不存在污泥膨胀问题；保温效果好。
生物氧化法兼具活性污泥法和生物膜法的特点，负荷高处理，易造成有机废水的污泥膨胀。在处理制药工业废水中，往往直接采用生物接触氧化法，或者采用厌氧消化和酸化作为预处理工艺来处理处理制药生产废水。但采用接触氧化法处理制药废水时，如果进水浓度较高，池内容易出现大量气泡，运行时应采取防治措施。
生物流化床结合了普通活性污泥法和生物滤池法的优点，具有容积负荷高、反应速度快、占地面积小等优点。
序批式活性污泥法(SBR)具有水质均一、无污泥回流、耐冲击、污泥活性高、结构简单、操作灵活、占地少、投资低、运行稳定、基质去除率高于普通活性污泥法等优点。更适用于间歇排放、水量水质波动较大的废水。但SBR工艺存在污泥沉淀、分离时间长的缺点。在处理高浓度废水中，要求维持较高的污泥浓度，同时容易出现高粘度膨胀。
因此，常考虑投加粉末活性炭来减少曝气池中的泡沫，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还是需要考虑废水中残留抗生素对好氧菌的毒性，所以一般需要对废水进行预[/k31/]处理。
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