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    抗生素廢水處理方法研究進展

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    抗生素是一類由微生物代謝產生的、在低濃度下能抑制或殺滅其他微生物的化學物質。目前,我國有抗生素生產企業300 多家,約占世界總產量的30%,年產抗生素原料約21 萬噸,年排放抗生素廢水在5000 多萬噸。


    抗生素廢水色度高、含多種難降解及生物毒性物質,是一種高濃度有機廢水。廢水中殘留的抗生素會對環境造成潛在的影響。


    徐維海等對國內4 家污水處理廠進出水中的抗生素進行檢測,結果顯示污水處理廠對抗生素的最高去除率僅為81%。低濃度的抗生素也可能對人體造成潛在的危害。因此,抗生素廢水處理的工藝及方法已成為一個重要課題。


    抗生素廢水的處理方法


    抗生素廢水的處理方法主要有物理法、化學法和生物法等。物理法主要有氣浮法、吸附法和膜技術;化學法主要有臭氧氧化法、Fenton 氧化法和電化學技術;生物法主要有SBR法(序批式活性污泥法)、MBR 法(膜生物反應器法)和上流式厭氧污泥床法?,F分別就各種方法進行分析。


    1.物理法


    (1)氣浮法。氣浮法包括溶氣氣浮、充氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等多種形式。常用于如土霉素和慶大霉素等抗生素廢水的處理。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% 。


    (2)吸附法。吸附法是一種高效的抗生素廢水處理方法。該方法一般采用多孔性固體吸附廢水中的污染物,使廢水得到凈化。該方法的顯著優勢是在除去污染物的過程中不產生毒性更大或更難降解的污染物。已有研究表明,使用活性炭對磺胺類、甲氧芐啶和四環素類等幾種抗生素廢水進行間歇式吸附和連續式吸附后,廢水中抗生素的去除率在50%~95%之間。雖然該方法能高效處理抗生素廢水,但是吸附后的固體成為了一種新的污染物。


    (3)膜技術。膜技術是以半透膜兩邊的壓力差為驅動力,將污染物從一相濃縮到另一相的過程。由于抗生素廢水中的離子和大分子有機物較多,因此該方法可有效處理抗生素廢水。此外,該技術具有不需熱能、操作簡單和能量使用率高等優點。研究表明,利用膜技術處理四環素類和磺胺類抗生素廢水,廢水中抗生素的去除率在50%~80%之間。除此之外的其他類抗生素廢水,膜技術處理的去除率均高于90%。


    2.化學法


    (1)臭氧氧化法。臭氧的氧化性很強,能直接或間接與有機物發生反應。臭氧氧化法可用于處理流速大、成分復雜的廢水。研究表明,對于林可霉素類、大環內酯類、喹諾酮類、磺胺類和四環素類抗生素廢水,使用臭氧氧化法處理后,廢水中的抗生素去除率最高可達76%。


    (2)Fenton 氧化法。Fenton 試劑是亞鐵鹽和H2O2的組合,它可以有效地去除抗生素廢水中難降解的有機物。Fenton 氧化法設備簡單,易于實現產業規模,具有較好的開發前景。王春平等利用Fenton 法處理青霉素廢水,在最佳條件下,COD 的去除率可達70%。


    (3)電化學技術。電化學技術利用有機物在陽極發生電化學反應,從而除去廢水中的污染物。它具有高效、適用范圍廣、經濟環保、操作簡單等優點。Hirose 等研究發現,電化學技術能去除表阿霉素廢水中的大部分表阿霉素。Jara 等發現,電化學技術對廢水中的林可霉素去除率只有30%,而對氧氟沙星的去除率達99%。


    3.生物處理法


    抗生素廢水成分復雜,COD 高且難降解,單純的物理法或化學法通常只能去除廢水中的一種或幾種污染物,因此在實踐中,以好氧處理或厭氧處理以及厭氧+好氧等組合工藝為主的生物處理法也常被用來改善處理效果。


    在多種生物處理法中,SBR 法(序批式活性污泥法)對抗生素廢水的處理效果很好。胡曉東等采用SBR 法對青霉素廢水中的各種參數進行了去除效果的影響試驗,結果發現試驗出水COD 的去除率可以達到85%。


    膜分離技術與生物處理法的高效結合組成了MBR 法(膜生物反應器法)。任立人等利用膜生物反應器處理青霉素生產廢水,發現污泥濃度在10 g/L 左右較合適,運行一段時間,當COD 進水濃度在3000 mg/L 時,出水濃度基本維持在300 mg/L 左右,去除率高達90%。


    王路光等利用上流式厭氧污泥床反應器(EGSB)對青霉素廢水進行了厭氧生物處理系統研究。研究發現,反應器啟動后,當廢水投加量小于七成,進水COD 濃度在6000 mg/L時,COD 的去除率可達80%以上。


    結語


    抗生素廢水由于其成分復雜、含有大量有毒物質等特點,僅靠單一的物理法和化學法可以有效去除廢水中的一種或幾種污染物,但是很難使處理后的廢水達到排放標準。


    生物處理法處理抗生素廢水效果較好,但需進行有效的預處理或采用多種技術結合,可以改善處理效果。另外,可對廢水處理過程中產生的廢物進行合理化處理研究,可實現資源綜合利用。




    原標題:抗生素廢水處理方法研究進展


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