四川地埋式一体化污水处理设备
四川地埋式一体化污水处理设备
制药废水中抗生素的去除技术研究进展
自从20世纪40年代*被广泛应用于临床医疗以来，抗生素在减少疾病痛苦、延长人类寿命方面发挥了无法替代的作用。目前用于临床上的抗生素药物达数千种，其中产能和需求量大的为发酵类抗生素原料药，主要包括β-内酰胺类、四环类、氨基糖苷类、大环内酯类等9大类。目前，我国生产抗生素的企业多达300 余家，生产的抗生素品种超过70个，抗生素产量占到世界总产量的20%～30%，是临床上需求量大的β-内酰胺类、四环类和氨基糖苷类等9种发酵类抗生素药物的主要生产基地，部分产品如*、盐酸*和*类产品的产量。抗生素生产在我国国民经济中扮演着极其重要的角色。
发酵类抗生素生产过程大致分为发酵、过滤、提取和精制等几步主要工序。由于其生产特点，原料利用率低，抗生素生产废水成分复杂，含有大量有机物、高浓度抗生素及相关物质残留(主要是某些具有抑菌效应的异构体或水解与降解中间产物)。例如*发酵废母液化学需氧量(COD) 、氨氮分别为15000～35000、500～1600和2000mg·L－1，残留*含量为500～1000mg·L－1。同时，抗生素废水排放量大，生产每吨抗生素的基准排水量达500～6500m3。
目前，发酵类抗生素废水处理的主体工艺均使用生物技术，通常包括厌氧、缺氧和好氧3个处理单元。废水中残留的高浓度抗生素对微生物存在很强的抑制作用，使得高浓度的抗生素废水的处理成为一个难题: 首先是其复杂的水质条件，特别是某些残留抗生素及相关物质影响下的生物处理效果不稳定，造成大量抗生素废水处理设施的出水COD和氨氮等指标难以满足《发酵类制药工业水污染物排放标准》，成为行业发展的重大挑战; 其次是高残留抗生素及相关物质胁迫下废水生物处理中抗生素抗药菌和耐药基因的产生与排放的环境安全问题。作为大的抗生素生产国之一，含有高浓度抗生素的生产废水生物处理系统可能成为抗药基因的潜在污染源，使我国面临较大的抗生素生产过程污染排放导致的耐药基因传播风险。可见，如果能够在废水生物处理之前去除抗生素及相关物质残留可以保障抗生素生产废水生物处理效果和阻断耐药基因产生排放。尽管目前水中抗生素的去除技术已经有很多研究，特别是近年来基于臭氧、Fenton等的各种氧化或者高级氧化技术能够从纯水或者模拟水体系中高效去除抗生素，然而如何从组成非常复杂的抗生素废水中高效选择性去除残留抗生素及其相关物质仍然是一个技术挑战。
笔者及其所在课题组是上早关注抗生素生产过程中高浓度抗生素及抗药基因排放问题的研究小组之一，近10年来，在国家自然科学基金、*863课题、合作等项目的支持下，致力于发酵类抗生素废水特征污染——抗生素和耐药基因的识别、转化和控制研究。发现抗生素生产废水处理系统出水和剩余污泥是抗生素、耐药菌和耐药基因排放的一个重要来源; 开发了强化催化水解等预处理、酵母菌预处理、高温和超高温厌氧技术进行废水和剩余污泥(菌渣) 中抗生素的选择性去除和耐药基因的控制，在河北某制药厂进行了四环素类抗生素废水处理的强化催化水解预处理和厌氧生物处理耦合的现场中试验证，在无锡某制药厂建立了包括酵母菌预处理-常规生物处理-高级氧化的大环内酯类废水处理示范工程，为解决行业废水难题提供了技术基础。
在前期工作的基础上，本文首先提出高浓度抗生素生产废水残留抗生素的处理技术控制目标，进而综述了水中抗生素去除的生物和物化技术研究进展，后提出关于废水生物处理之前进行抗生素选择性去除的预处理技术方案，对未来的技术发展方向提出了建议。
