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半合成抗生素廢水治理工藝方案選擇

更新時間:2019-04-10 09:08 來源:化工邦 作者: 閱讀:1618 網友評論0

半合成抗生素是指以微生物合成的抗生素為基礎,對其進行結構改造后得到的新化合物。中國半合成抗生素經過近十幾年的發展,現在已經形成多個分支并存,各分支產品相對齊全的格局,其主要還是從青霉素和頭孢菌素發酵的基礎原料通過結構改造而來。

隨著半合成抗生素的廣泛使用,其產生的廢水如何治理成了企業一大頭疼的問題。下面就為大家介紹一下在半合成抗生素廢水治理工藝方案上如何選擇。

半合成抗生素廢水特征

半合成抗生素廢水既有合成藥廢水成分復雜、難降解物質多的特點,又同生物制藥廢水一樣含有抗生素等生物抑制劑,其主要特征如下:

1.水質成分復雜:半合成抗生素生產的特點是流程較長、反應復雜、副產物多,反應原料常為溶劑類物質和環狀結構的化合物,使廢水中的污染物組分繁雜,增加了廢水處理難度。

2.廢水中污染物含量高,COD值高:生產過程中使用大量有機、無機化工原料,由于多步反應,原料利用率低,進入廢水中的污染物量較大,造成廢水COD濃度值高,少則數千,多則上十萬。

3.難降解及有毒有害物質多:半合成抗生素生產使用的原料中有許多有機污染物,且極難降解,同時廢水中還不可避免地含有從原料和產品中帶入的一定濃度的有機類生物抑制劑,甚至是殺菌劑,給生化處理造成嚴重困難。

4.部分廢水鹽分含量高:廢水中過高濃度的鹽分對微生物有明顯的抑制作用,例如當廢水中的氯離子超過3000mg/L時,未經馴化的微生物的活性將受到抑制,廢水處理的效率將明顯下除,更高濃度甚至造成污泥膨脹,微生物死亡的現象。

目前用于抗生素廢水處理的物化方法主要有混凝、沉淀、吸附、氣浮、焚燒和反滲透。這些方法有的需投加大量化學藥劑使得處理成本提高、操作復雜,有的生成大量副產物,處理不當易造成二次污染。對于厭氧處理,抗生素廢水的殘余抗生素、鹽類和一些添加劑會嚴重抑制厭氧微生物的正常代謝活動。對于好氧處理,若采用常規的好氧活性污泥法,直接處理這種COD濃度高達數千mg/L以上的廢水,又難以達標排放,除非用大量的廢水稀釋才能處理,但是這又導致基建和運行費用增加...

廢水工藝的選擇

根據國內的經驗,一般的策略是采用組合的污水處理工藝,下面以鹽酸克林霉素和克林霉素磷酸酯為大家實例分析。

鹽酸克林霉素的生產工藝是以鹽酸林可霉素為原料,與氯代劑加合,使氯基取代羥基基團,經堿化、水解、提取、成鹽、濃縮、結晶后制得,其工藝廢水主要為堿液吸收廢水、堿提廢水、真空泵排污水、蒸汽凝結廢水、設備清洗水、地面沖洗水等;克林霉素磷酸酯以鹽酸克林霉素為起始物料,經縮合、堿化、酯化、水解、結晶后制得,其工藝廢水主要為過濾分離的母液、蒸汽凝結廢水、設備清洗水、地面沖洗水等。

1.該廢水的高COD主要由乙醇、二甲基甲酰胺等有機物形成,乙醇極易降解,酰胺類也可以降解,防礙生化處理的主要物質是高濃度抗生素的存在,當抗生素的濃度降低到半抑制濃度以下時,可以生化處理。從老廠廢水的水質監測結果可以看到,其BODs/COD為0.7,廢水在稀釋狀態下可生化性好。該廢水可以采用以生化處理為主的處理流程,但需輔以化學方法減輕抗生素的毒性,采用較大的回流化。同時,需要對微生物進行馴化,提高耐受濃度。

2.廢水中的主要抗生素潔霉素和鹽酸克林霉素的分子結構由兩個雜環分子以甲酰胺基連接,根據酰胺基在強堿性條件下易水解的特點,可以用強堿破壞其分子結構,從而改變原有的微生物毒性,有利于生化處理。相比采用化學氧化法破壞抗生素的微生物毒性而言,堿解工藝條件簡單,成本低廉,且可利用廢水呈堿性的特點,減小堿耗量。

3.廢水中磷酸鹽和鉀鹽的濃度接近微生物中毒濃度,以預處理方法進行處理。可以利用廢水呈強堿性的特征,用Ca(OH)2高效去除磷酸鹽,同時,Ca2+在廢水處理中也被用來作為K+的拮抗劑,可以提高微生物對默的耐受濃度。

4.廢水中含有一定量的難降解有機物,結合厭氧處理和好氧處理,利用廢水BOD5濃度高的特征,可以有效地減小出水中難降解有機物的濃度。

5.廢水中還含有一定的有機溶劑,如鹵代烴等,不易降解,但比水重,在水中溶解度小,可以通過預處理中通過隔油沉淀去除,減少其對后續處理的影響。

根據以上分析,可以確定鹽酸克林霉素和克林霉素磷酸酯廢水處理主體工藝:隔油沉淀+化學除磷(堿解)+中和+預曝氣調節池+厭氧(缺氧)好氧生化處理,出水水質需達GB8978-1996新擴改一級標準排放。

結論

半合成抗生素廢水具有高污染物濃度、難降解和有生物抑制性物質的特點,可以采用物理、化學和生化相結合的組合工藝來進行治理,工藝方案的選擇,首先應依據擬去除污染物的特征,形成一個個處理單元拼塊,再優化組合,形成一個完整的處理工藝。分析表明,強化預處理+多級A/O工藝在處理類似廢水中具有一定的優勢。

參考文獻:蘇晴《半合成抗生素廢水治理工藝方案選擇》

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