抗生素制药废水的处理工艺探讨
摘要：抗生素制药废水成分复杂、毒性大，处理不当将对环境造成持久性危害。本文概述了抗生素发酵废水的三类处理方法及其适用条件。生物法为降解废水中有机物的主要方法，物化法能耗成本较小、适宜高浓度COD废水的预处理，而高级氧化法则适用于对废水中难降解的大分子污染物进行深度处理。实际情况中，各种方法根据具体废水类型进行组合应用，以实现制药废水达标排放、减少水质污染。
关键词：抗生素；制药废水；物理处理；生物处理；高级氧化处理
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0226-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.130
Treatment process of antibiotic pharmaceutical wastewater
Luan Yirui
（Beijing 101 Middle School， Beijing 100091，China）
Abstract： The composition of antibiotic pharmaceutical wastewater is complex and toxic. Improper handling will cause lasting harm to the environment. This article summarizes three types of treatment of antibiotic fermentation wastewater and its application conditions. Biological method is the main method to degrade organic matter in waste water. The physico-chemical method is less energy-consuming and suitable for pretreatment of high-concentration COD wastewater. The advanced oxidation method is suitable for the deep treatment of refractory macromolecular pollutants in wastewater. In practice， various methods are used in combination according to the type of wastewater to achieve discharge standards of pharmaceutical wastewater and reduce water pollution.
Keywords： Antibiotics； Pharmaceutical wastewater；Physical treatment； Biological treatment； Advanced oxidation treatment
抗生素是由微生物（细菌、真菌、放线菌）或高等动植物产生的一类代谢产物，是人类用于控制感染性疾病的重要化学药物。常见的抗生素类药物包括阿莫西林、庆大霉素、青霉素等。
目前国内使用的抗生素绝大部分通过发酵方式制得，发酵过程中产生大量废水具有污染浓度高、成分复杂、处理难度大等特点[1]，已成为地表饮用水的重要污染源。近年来我国多地河流水体被检出存在严重抗生素污染，而大多数城市的自来水厂并没有抗生素去除措施，抗生素也未被纳入水质检测标准，因此，抗生素制药废水可能对人群健康造成潜在威胁，对其进行严格的净化处理非常重要。
1 抗生素废水的处理方法
抗生素制药废水的处理工艺包括各种物化处理、生物氧化处理、高级氧化处理法，适用于废水处理的不同阶段[2]。
1.1 物化处理
物化法通常作为生物法的预处理方法或深度处理的辅助方法，运用物理和化学的综合作用，去除廢水中的悬浮颗粒和胶体物质，为后续生物处理提供有利条件。常见的物化法有混凝法、气浮法、吸附法等，一般具有工艺简单、能耗低等优点。
1.1.1 混凝法
混凝是通过投加化学药剂等方法，使水中微小悬浮物和胶体物质凝聚、沉淀、分离的过程。常用的混凝剂有聚合硫酸铁、氯化铁等。对于不同类型的废水，一般需要通过实验确定混凝剂的投加量等混凝条件。小诺霉素等抗生素制药废水的有机物绝大部分以胶体形式存在，采用这种工艺处理非常有效。
1.1.2 气浮法
气浮法是指向水中通入大量的微小气泡，使污染物黏附在气泡上，这样污染物就可以随着密度较小的气泡浮到水面上，便于分离去除。庆大霉素、麦迪霉素等抗生素制药废水常采用气浮法进行预处理。
从总体上看，废水中的悬浮物质和胶体物质浓度高时，混凝法和气浮法去除效果较好，且两种方法常常组合应用。
1.1.3 吸附法
吸附法是指利用多孔固体吸附剂（活性炭、活性煤等）将制药废水中一种或多种污染物积聚在吸附剂表面，从而净化水体的方法。生产双氯灭痛、洁霉素等产生的制药废水一般使用活性炭进行吸附预处理。此外，制药废水末端处理过程中，活性炭可以有效地去除出水的 COD、色度等，促进废水的达标排放。
1.2 生物处理
生物处理方法包括好氧处理法、厌氧处理法及两者组合法，能有效处理高浓度有机废水，有利于降低废水处理成本，是制药企业处理抗生素废水的核心措施。
1.2.1 好氧生物处理
好氧生物处理是指利用好氧微生物的代谢作用降解有机物，把大分子、高能量的有机物转化为小分子、低能量物质，实现其稳定、无害化。目前，国内较常用的方法包括接触氧化法以及不同类型的序批式活性污泥法。对于高浓度抗生素制药废水，一般需要大量的清水或低浓度生活污水对其进行稀释，成本较高。对此类废水采用好氧生物处理之前，可通过厌氧生物处理或物化法进行预处理，以使其浓度降低到预期范围之内。
1.2.2 厌氧生物处理
厌氧生物处理是指在溶解氧浓度小于0.2mg/L或完全严格无氧条件下，厌氧微生物通过代谢作用降解废水中有机物的过程。用于抗生素废水处理的厌氧工艺包括各种形式的厌氧污泥床和厌氧反应器等。
生物氧化法需要根据废水的污染种类和浓度、微生物的生长特性，选择不同阶段所使用的微生物种类。以厌氧法为例，可将某些对污染毒物敏感性差、生长快的微生物放在处理过程的第一步，以提高废水的可生化性、后续处理步骤的稳定性。
与好氧生物法相比，厌氧法在处理制药废水方面具有以下优点：（1）不需氧气，能耗低；（2）活性厌氧污泥保存时间长；（3）营养物需要量少；（4）可以产生沼气、回收能源；（5）可处理高浓度有机废水。所以，厌氧生物法已成为国内外高浓度抗生素制药废水的主要处理方法。目前国内已建成的好氧生物处理技术工程实际废水处理率低，一方面由于投资成本高，另一方面由于技术不够成熟。
1.3 高级氧化法
经生物处理后的废水中还含有许多难降解的有机物，需要使用高级氧化技术将其分解为小分子物质，然后使用过滤等手段将之去除。
近年来国内外污水处理工艺中，高级氧化工艺的应用逐渐增多。其原理是在反应体系中生成具有强氧化性的羟基自由基，可将难以被生物氧化法去除的大分子污染物氧化成小分子物质，从而使之容易被生物代谢。高级氧化也可将某些可溶性有机物直接转化为无机盐、二氧化碳和水[3]。
高级氧化法主要包括化学催化法（可溶性 Fe2+催化 H2O2分解产生羟基自由基）和电化学法等。
2 结语
由于抗生素制药废水组分复杂、污染浓度高，使用物理、生物、高级氧化组合工艺可以达到较好的净化效果。然而，由于废水处理工程是影响制药企业经济效益的重要因素，目前仍然存在废水产生量大、处理率低的情况[4]。加快抗生素制药废水处理的技术研发、政策激励相关企业采取经濟可行的处理措施，对于保障人群健康及环境健康有重要意义。
参考文献
[1]任爱娟.抗生素制药污水处理工艺分析[J].环境与发展，2014，26（7）：36-38.
[2]徐森，胡晓东，郑秋辉.生物组合工艺处理抗生素废水现状及展望[J].工业水处理，2011，31（2）：5-8.
[3]吴星.Fe-C/Fenton+IC+A/O处理抗生素制药废水的研究与应用[D].南昌：南昌大学，2016.
[4]何芳.抗生素生产废水的处理技术研究[J].环境科学与管理，2014，39（2）：36-40.
[5]王娜.抗生素制药废水的深度处理研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.
收稿日期：2017-11-14
作者简介：栾一睿（2000-），男，研究方向为环境工程-抗生素制药废水的处理工艺。
关键词：抗生素；制药废水；物理处理；生物处理；高级氧化处理
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0226-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.130
Treatment process of antibiotic pharmaceutical wastewater
Luan Yirui
（Beijing 101 Middle School， Beijing 100091，China）
Abstract： The composition of antibiotic pharmaceutical wastewater is complex and toxic. Improper handling will cause lasting harm to the environment. This article summarizes three types of treatment of antibiotic fermentation wastewater and its application conditions. Biological method is the main method to degrade organic matter in waste water. The physico-chemical method is less energy-consuming and suitable for pretreatment of high-concentration COD wastewater. The advanced oxidation method is suitable for the deep treatment of refractory macromolecular pollutants in wastewater. In practice， various methods are used in combination according to the type of wastewater to achieve discharge standards of pharmaceutical wastewater and reduce water pollution.
Keywords： Antibiotics； Pharmaceutical wastewater；Physical treatment； Biological treatment； Advanced oxidation treatment
抗生素是由微生物（细菌、真菌、放线菌）或高等动植物产生的一类代谢产物，是人类用于控制感染性疾病的重要化学药物。常见的抗生素类药物包括阿莫西林、庆大霉素、青霉素等。
目前国内使用的抗生素绝大部分通过发酵方式制得，发酵过程中产生大量废水具有污染浓度高、成分复杂、处理难度大等特点[1]，已成为地表饮用水的重要污染源。近年来我国多地河流水体被检出存在严重抗生素污染，而大多数城市的自来水厂并没有抗生素去除措施，抗生素也未被纳入水质检测标准，因此，抗生素制药废水可能对人群健康造成潜在威胁，对其进行严格的净化处理非常重要。
1 抗生素废水的处理方法
抗生素制药废水的处理工艺包括各种物化处理、生物氧化处理、高级氧化处理法，适用于废水处理的不同阶段[2]。
1.1 物化处理
物化法通常作为生物法的预处理方法或深度处理的辅助方法，运用物理和化学的综合作用，去除廢水中的悬浮颗粒和胶体物质，为后续生物处理提供有利条件。常见的物化法有混凝法、气浮法、吸附法等，一般具有工艺简单、能耗低等优点。
1.1.1 混凝法
混凝是通过投加化学药剂等方法，使水中微小悬浮物和胶体物质凝聚、沉淀、分离的过程。常用的混凝剂有聚合硫酸铁、氯化铁等。对于不同类型的废水，一般需要通过实验确定混凝剂的投加量等混凝条件。小诺霉素等抗生素制药废水的有机物绝大部分以胶体形式存在，采用这种工艺处理非常有效。
1.1.2 气浮法
气浮法是指向水中通入大量的微小气泡，使污染物黏附在气泡上，这样污染物就可以随着密度较小的气泡浮到水面上，便于分离去除。庆大霉素、麦迪霉素等抗生素制药废水常采用气浮法进行预处理。
从总体上看，废水中的悬浮物质和胶体物质浓度高时，混凝法和气浮法去除效果较好，且两种方法常常组合应用。
1.1.3 吸附法
吸附法是指利用多孔固体吸附剂（活性炭、活性煤等）将制药废水中一种或多种污染物积聚在吸附剂表面，从而净化水体的方法。生产双氯灭痛、洁霉素等产生的制药废水一般使用活性炭进行吸附预处理。此外，制药废水末端处理过程中，活性炭可以有效地去除出水的 COD、色度等，促进废水的达标排放。
1.2 生物处理
生物处理方法包括好氧处理法、厌氧处理法及两者组合法，能有效处理高浓度有机废水，有利于降低废水处理成本，是制药企业处理抗生素废水的核心措施。
1.2.1 好氧生物处理
好氧生物处理是指利用好氧微生物的代谢作用降解有机物，把大分子、高能量的有机物转化为小分子、低能量物质，实现其稳定、无害化。目前，国内较常用的方法包括接触氧化法以及不同类型的序批式活性污泥法。对于高浓度抗生素制药废水，一般需要大量的清水或低浓度生活污水对其进行稀释，成本较高。对此类废水采用好氧生物处理之前，可通过厌氧生物处理或物化法进行预处理，以使其浓度降低到预期范围之内。
1.2.2 厌氧生物处理
厌氧生物处理是指在溶解氧浓度小于0.2mg/L或完全严格无氧条件下，厌氧微生物通过代谢作用降解废水中有机物的过程。用于抗生素废水处理的厌氧工艺包括各种形式的厌氧污泥床和厌氧反应器等。
生物氧化法需要根据废水的污染种类和浓度、微生物的生长特性，选择不同阶段所使用的微生物种类。以厌氧法为例，可将某些对污染毒物敏感性差、生长快的微生物放在处理过程的第一步，以提高废水的可生化性、后续处理步骤的稳定性。
与好氧生物法相比，厌氧法在处理制药废水方面具有以下优点：（1）不需氧气，能耗低；（2）活性厌氧污泥保存时间长；（3）营养物需要量少；（4）可以产生沼气、回收能源；（5）可处理高浓度有机废水。所以，厌氧生物法已成为国内外高浓度抗生素制药废水的主要处理方法。目前国内已建成的好氧生物处理技术工程实际废水处理率低，一方面由于投资成本高，另一方面由于技术不够成熟。
1.3 高级氧化法
经生物处理后的废水中还含有许多难降解的有机物，需要使用高级氧化技术将其分解为小分子物质，然后使用过滤等手段将之去除。
近年来国内外污水处理工艺中，高级氧化工艺的应用逐渐增多。其原理是在反应体系中生成具有强氧化性的羟基自由基，可将难以被生物氧化法去除的大分子污染物氧化成小分子物质，从而使之容易被生物代谢。高级氧化也可将某些可溶性有机物直接转化为无机盐、二氧化碳和水[3]。
高级氧化法主要包括化学催化法（可溶性 Fe2+催化 H2O2分解产生羟基自由基）和电化学法等。
2 结语
由于抗生素制药废水组分复杂、污染浓度高，使用物理、生物、高级氧化组合工艺可以达到较好的净化效果。然而，由于废水处理工程是影响制药企业经济效益的重要因素，目前仍然存在废水产生量大、处理率低的情况[4]。加快抗生素制药废水处理的技术研发、政策激励相关企业采取经濟可行的处理措施，对于保障人群健康及环境健康有重要意义。
参考文献
[1]任爱娟.抗生素制药污水处理工艺分析[J].环境与发展，2014，26（7）：36-38.
[2]徐森，胡晓东，郑秋辉.生物组合工艺处理抗生素废水现状及展望[J].工业水处理，2011，31（2）：5-8.
[3]吴星.Fe-C/Fenton+IC+A/O处理抗生素制药废水的研究与应用[D].南昌：南昌大学，2016.
[4]何芳.抗生素生产废水的处理技术研究[J].环境科学与管理，2014，39（2）：36-40.
[5]王娜.抗生素制药废水的深度处理研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.
收稿日期：2017-11-14
作者简介：栾一睿（2000-），男，研究方向为环境工程-抗生素制药废水的处理工艺。
