四川地埋式一體化污水處理設(shè)備
四川地埋式一體化污水處理設(shè)備
制藥廢水中抗生素的去除技術(shù)研究進(jìn)展
自從20世紀(jì)40年代*被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)療以來，抗生素在減少疾病痛苦、延長人類壽命方面發(fā)揮了無法替代的作用。目前用于臨床上的抗生素藥物達(dá)數(shù)千種，其中產(chǎn)能和需求量大的為發(fā)酵類抗生素原料藥，主要包括β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)類、氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類等9大類。目前，我國生產(chǎn)抗生素的企業(yè)多達(dá)300 余家，生產(chǎn)的抗生素品種超過70個，抗生素產(chǎn)量占到世界總產(chǎn)量的20%～30%，是臨床上需求量大的β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)類和氨基糖苷類等9種發(fā)酵類抗生素藥物的主要生產(chǎn)基地，部分產(chǎn)品如*、鹽酸*和*類產(chǎn)品的產(chǎn)量。抗生素生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟(jì)中扮演著極其重要的角色。
發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)過程大致分為發(fā)酵、過濾、提取和精制等幾步主要工序。由于其生產(chǎn)特點，原料利用率低，抗生素生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜，含有大量有機物、高濃度抗生素及相關(guān)物質(zhì)殘留(主要是某些具有抑菌效應(yīng)的異構(gòu)體或水解與降解中間產(chǎn)物)。例如*發(fā)酵廢母液化學(xué)需氧量(COD) 、氨氮分別為15000～35000、500～1600和2000mg·L－1，殘留*含量為500～1000mg·L－1。同時，抗生素廢水排放量大，生產(chǎn)每噸抗生素的基準(zhǔn)排水量達(dá)500～6500m3。
目前，發(fā)酵類抗生素廢水處理的主體工藝均使用生物技術(shù)，通常包括厭氧、缺氧和好氧3個處理單元。廢水中殘留的高濃度抗生素對微生物存在很強的抑制作用，使得高濃度的抗生素廢水的處理成為一個難題: 首先是其復(fù)雜的水質(zhì)條件，特別是某些殘留抗生素及相關(guān)物質(zhì)影響下的生物處理效果不穩(wěn)定，造成大量抗生素廢水處理設(shè)施的出水COD和氨氮等指標(biāo)難以滿足《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，成為行業(yè)發(fā)展的重大挑戰(zhàn); 其次是高殘留抗生素及相關(guān)物質(zhì)脅迫下廢水生物處理中抗生素抗藥菌和耐藥基因的產(chǎn)生與排放的環(huán)境安全問題。作為大的抗生素生產(chǎn)國之一，含有高濃度抗生素的生產(chǎn)廢水生物處理系統(tǒng)可能成為抗藥基因的潛在污染源，使我國面臨較大的抗生素生產(chǎn)過程污染排放導(dǎo)致的耐藥基因傳播風(fēng)險。可見，如果能夠在廢水生物處理之前去除抗生素及相關(guān)物質(zhì)殘留可以保障抗生素生產(chǎn)廢水生物處理效果和阻斷耐藥基因產(chǎn)生排放。盡管目前水中抗生素的去除技術(shù)已經(jīng)有很多研究，特別是近年來基于臭氧、Fenton等的各種氧化或者高級氧化技術(shù)能夠從純水或者模擬水體系中高效去除抗生素，然而如何從組成非常復(fù)雜的抗生素廢水中高效選擇性去除殘留抗生素及其相關(guān)物質(zhì)仍然是一個技術(shù)挑戰(zhàn)。
筆者及其所在課題組是上早關(guān)注抗生素生產(chǎn)過程中高濃度抗生素及抗藥基因排放問題的研究小組之一，近10年來，在國家自然科學(xué)基金、*863課題、合作等項目的支持下，致力于發(fā)酵類抗生素廢水特征污染——抗生素和耐藥基因的識別、轉(zhuǎn)化和控制研究。發(fā)現(xiàn)抗生素生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)出水和剩余污泥是抗生素、耐藥菌和耐藥基因排放的一個重要來源; 開發(fā)了強化催化水解等預(yù)處理、酵母菌預(yù)處理、高溫和超高溫厭氧技術(shù)進(jìn)行廢水和剩余污泥(菌渣) 中抗生素的選擇性去除和耐藥基因的控制，在河北某制藥廠進(jìn)行了四環(huán)素類抗生素廢水處理的強化催化水解預(yù)處理和厭氧生物處理耦合的現(xiàn)場中試驗證，在無錫某制藥廠建立了包括酵母菌預(yù)處理-常規(guī)生物處理-高級氧化的大環(huán)內(nèi)酯類廢水處理示范工程，為解決行業(yè)廢水難題提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
在前期工作的基礎(chǔ)上，本文首先提出高濃度抗生素生產(chǎn)廢水殘留抗生素的處理技術(shù)控制目標(biāo)，進(jìn)而綜述了水中抗生素去除的生物和物化技術(shù)研究進(jìn)展，后提出關(guān)于廢水生物處理之前進(jìn)行抗生素選擇性去除的預(yù)處理技術(shù)方案，對未來的技術(shù)發(fā)展方向提出了建議。
