茍世霞 高雅彬 王藝潔

蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院

內(nèi)蒙某土霉素制藥生產(chǎn)污水處理工程的運(yùn)行現(xiàn)狀分析評價(jià)

茍世霞 高雅彬 王藝潔

蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院

通過對內(nèi)蒙某土霉素制藥生產(chǎn)污水處理廠的各主要構(gòu)筑物中出水水質(zhì)的全面調(diào)研分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該廠采用的污水處理工藝處理常規(guī)污染物效果良好，對COD、BOD、TOC、NH3-N、毒性、OTC的去除率分別為96.7%、98.9%、91.6%、98.2%、100%和91.8%，重金屬濃度在國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》范圍之內(nèi)，但排放出水COD為427mg/L，TOC為155mg/L，OTC出水濃度為11mg/L，建議對排放出水進(jìn)行深度處理。

厭氧/好氧工藝；制藥廢水；廢水處理；毒性；重金屬污染

1 引言

目前對于污水處理廠的調(diào)研已經(jīng)很多，但對水質(zhì)調(diào)研的全面度不高，本文非常全面的調(diào)研了內(nèi)蒙某土霉素污水處理廠主要構(gòu)筑物運(yùn)行的水質(zhì)參數(shù)，從基本的COD，BOD5，氨氮等到TOC，毒性，重金屬以及污水中土霉素的濃度等全面進(jìn)行了檢測和分析評價(jià)，對污水處理廠的合理設(shè)計(jì)及亟待重視的污水中重金屬污染、生物急性毒性和抗生素類藥物的污染問題提供了參考方向和解決思路。

2 制藥生產(chǎn)污水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

本次對該污水廠的調(diào)研以國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918——2002的二級排放標(biāo)準(zhǔn)和《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 21903-2008現(xiàn)有企業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)分別作為評價(jià)重金屬和其他常規(guī)指標(biāo)的依據(jù)，其基本進(jìn)水水質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

3 處理工藝選擇及工藝流程

3.1 工藝流程

圖1 污水處理工藝流程

土霉素制藥生產(chǎn)污水處理廠的工藝流程如圖1所示，取樣點(diǎn)分別是進(jìn)水、調(diào)節(jié)池出水、UASB厭氧池出水、SBR好氧池出水和A/O池出水，水樣裝在聚乙烯瓶中4℃冰箱保存。

3.2 水質(zhì)指標(biāo)的分析方法

除BOD5之外，所有水質(zhì)指標(biāo)均在0.45um的玻璃纖維膜過濾之后測定，測定項(xiàng)目及測定方法具體見表2。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

各個(gè)構(gòu)筑物的出水水質(zhì)情況見表3。

4.1 pH的變化

由表3可知，整個(gè)處理過程中廢水pH的波動(dòng)不是很大，在6-8之間變化，一般情況下UASB反應(yīng)器內(nèi)的pH值保持在7.2-7.6之間，有利于有機(jī)物的去除，SBR反應(yīng)器內(nèi)的pH值在7-8時(shí)硝化菌的活性最強(qiáng)，脫氮效果最好，因此從pH的值來看，此污水廠的UASB厭氧段和SBR好氧段的pH的范圍控制合理，非常有利于這兩種工藝的高效運(yùn)行。

4.2 有機(jī)物礦化度的變化

由表3可知，從進(jìn)水水質(zhì)可以明確看出該土霉素制藥污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)有機(jī)物含量很高，可生化性不高，按照調(diào)節(jié)池出水計(jì)算BOD5/CODcr在0.15左右，但是采用UASB厭氧工藝處理的出水CODcr、TOC的去除率已經(jīng)高達(dá)83%、75.7%，這應(yīng)該得益于對反應(yīng)器運(yùn)行條件的合理控制，UASB出水經(jīng)過SBR反應(yīng)器生物好氧處理，廢水中的能生物降解的有機(jī)物已經(jīng)基本去除，剩下的應(yīng)該屬于難生物降解的污染物，但是污染物的濃度相比污水排放指標(biāo)還需要進(jìn)一步的處理。

然而該廠采用在好氧SBR池后接A/O工藝對廢水中的有機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步的降解作用，從表3中可知，A/O工藝對有機(jī)物去除率的貢獻(xiàn)不大，出水中有機(jī)物依舊不能達(dá)標(biāo)排放，SBR池出水的BOD5已經(jīng)很低，能被生物降解的污染物非常少，但是CODcr濃度較高，SBR出水的BOD5/CODcr僅為0.07，在這種水質(zhì)的出水后接A/O工藝，完全不符合生物處理的條件，建議在SBR反應(yīng)器后接深度處理工藝，來去除難生物降解的有機(jī)物，或者進(jìn)一步優(yōu)化A/O工藝的運(yùn)行參數(shù)，提高BOD5/CODcr的比值，使廢水的可生化性在0.3以上，再運(yùn)行A/O工藝，有望廢水最終達(dá)標(biāo)排放。

4.3 氨氮的去除效果

由于氮素環(huán)境污染的嚴(yán)重，許多國家對廢水排放中氮的要求日趨嚴(yán)格，廢水生物脫氮技術(shù)不斷提高，本廠就采用已經(jīng)很成熟的生物脫氮技術(shù)來去除廢水中的氨氮，測定結(jié)果見表3：由表3可知，該污水廠的氨氮按照處理流程逐步減少，最終達(dá)標(biāo)排放，其中主要起去除氨氮作用的是SBR好氧工藝，SBR法在反應(yīng)階段采用好氧、缺氧交替狀態(tài)來脫氮除磷，廢水經(jīng)過UASB處理之后，有機(jī)物大量減少，水質(zhì)pH趨于穩(wěn)定，這樣SBR池中進(jìn)水對活性污泥的沖擊負(fù)荷小而且水質(zhì)特性穩(wěn)定，為其高效運(yùn)行做了較好的準(zhǔn)備，因此對氨氮良好的去除效果也是必然的，SBR出水中小部分難降解的氨氮，在經(jīng)過A/O池的集中處理，完全可以安全排放。

4.4 土霉素的去除效果

土霉素屬于四環(huán)素類抗生素的一種[1]，被廣泛用于治療人類和畜禽類的疾病，由于我國在抗生素菌種選取及生產(chǎn)過程中存在許多的不足,造成了土霉素提取效率低、廢水中抗生素殘留濃度高等問題[2-3]，土霉素最終以污水的形式排放到環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，同時(shí)也是資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。各構(gòu)筑物出水中OTC（土霉素）的濃度由表3可知：進(jìn)水OTC濃度高達(dá)134mg/L，雖然經(jīng)過多重生物處理工藝OTC含量大大減少，但是以11mg/L的濃度排放到環(huán)境中，顯然是不經(jīng)濟(jì)也是不允許的，建議在進(jìn)水之前能夠采取措施對污水中的OTC進(jìn)行回收利用，如劉江國等人利用改性玉米秸稈對廢水中的土霉素的吸附率在97.2%以上[4]，對排放出水中的OTC進(jìn)行嚴(yán)格的檢測，同時(shí)呼吁國家建立健全抗生素類藥物在污水中的排放限值和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 生產(chǎn)污水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)單位：mg/L

表2 水質(zhì)項(xiàng)目和測定方法

表3 各構(gòu)筑物出水水質(zhì)指標(biāo)單位mg/L

4.5 廢水中重金屬的變化

重金屬污染問題是近幾年國家高度重視的問題，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918----2002中對一些危害嚴(yán)重的重金屬的排放限值有著非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，本次水質(zhì)調(diào)查選擇了污水中常見的八種重金屬采用LP-MS進(jìn)行測定相應(yīng)的重金屬的含量，結(jié)果如表4所示：在5個(gè)取樣點(diǎn)中，檢測到Fe、Zn、Ni、Cr，Cu、As、Cd和Pb均未檢測到，而且檢測到的重金屬都沒有超過排放標(biāo)準(zhǔn)，但是還是應(yīng)該高度重視Cr的含量，盡管污水中Cr的濃度很低，但是其危害性非常嚴(yán)重，尤其是烷基化的Cr毒性更是嚴(yán)重，要嚴(yán)格控制含有Cr元素的物質(zhì)參與到土霉素生產(chǎn)和污水的處理中去，從源頭進(jìn)行控制才是可取之道。

表4 廢水中重金屬的含量單位ug/L

4.6 廢水急性毒性的變化

為了綜合評價(jià)該制藥污水處理廠各主要工藝流程出水的生態(tài)安全性，除了評價(jià)常規(guī)指標(biāo)COD，NH3-N，重金屬等之外，還測定了污水的急性毒性，測定結(jié)果見表3：由表3可知，污水的急性毒性從調(diào)節(jié)池開始，經(jīng)UASB-SBR厭氧好氧處理之后，急性毒性已經(jīng)消失，從前面的分析可知，影響水生生物急性毒性的重要因素，如污水中的有機(jī)物，氨氮、土霉素等的濃度急劇下降，從而對發(fā)光細(xì)菌的抑制作用大大減少，急性毒性銳減是正常的，但是重金屬也是影響急性毒性的一個(gè)重要因素，在整個(gè)工藝流程出水的濃度并沒有有規(guī)律的減少，甚至有增大趨勢，可是急性毒性卻并沒有因重金屬的存在而存在，這可能的原因一是四種重金屬都是微量的，對發(fā)光細(xì)菌的抑制作用微弱甚至沒有，二是因?yàn)闉榱吮ＷCUASB-SBR厭氧好氧生物處理的高效運(yùn)行，添加到污水中各種營養(yǎng)鹽對發(fā)光細(xì)菌的刺激發(fā)光作用掩蓋了有毒物質(zhì)的抑制發(fā)光作用。

5 結(jié)束語

（1）通過對內(nèi)蒙某土霉素制藥生產(chǎn)污水處理廠的各主要構(gòu)筑物中出水水質(zhì)的全面調(diào)研分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該廠采用的污水處理工藝處理常規(guī)污染物效果良好，對COD、BOD、TOC、NH3-N、毒性、重金屬均符合本次采用的兩個(gè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是COD和TOC不能達(dá)標(biāo)排放，OTC出水濃度很高。

（2）建議該廠在A/O出水后接深度處理工藝。

（3）最終出水土霉素濃度的檢測應(yīng)該高度重視，呼吁有關(guān)部門制定嚴(yán)格的藥物排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 蘇榮軍.ClO2氧化處理土霉素制藥廢水的研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,26(5):541～544.

[2] 朱曉磊,王路光,王靖飛.土霉素對厭氧生物處理的抑制作用研究[J].中國給水排水.2010,26(1):93～95.

[3] 陶冶,買文寧.生物化工行業(yè)現(xiàn)狀及其污染治理[J].河南化工,2002(12):4～7.

[4] 劉江國,李杰霞,陳玉成.改性玉米秸稈對土霉素的吸附研究[J].三峽環(huán)境與生態(tài).2009,2(6):28～30.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.015

茍世霞（1986—），女，漢族，甘肅省蘭州市人，講師，理學(xué)碩士，單位：蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院，研究方向：水污染控制工程高雅彬，單位：蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院學(xué)歷：碩士，出生年月：1987年6月

研究方向：循環(huán)經(jīng)濟(jì);可持續(xù)發(fā)展;環(huán)境廢棄物的再生利用等。王藝潔（1986-），女，漢族，甘肅蘭州人，講師，工學(xué)碩士，單位：蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院，研究方向：污水及廢棄物處理，循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展