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(píng)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(guò)對(duì)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(duì)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(guó)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(duì)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(duì)于污水處理廠的調(diào)研已經(jīng)很多，但對(duì)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(cè)和分析評(píng)價(jià)，對(duì)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(wèn)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(duì)該污水廠的調(diào)研以國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918——2002的二級(jí)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(píng)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(guò)濾之后測(cè)定，測(cè)定項(xiàng)目及測(cè)定方法具體見(jiàn)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(jiàn)表3。

4.1 pH的變化

由表3可知，整個(gè)處理過(guò)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(lái)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(duì)反應(yīng)器運(yùn)行條件的合理控制，UASB出水經(jīng)過(guò)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(duì)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(duì)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(lái)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(guó)家對(duì)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(lái)去除廢水中的氨氮，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)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(lái)脫氮除磷，廢水經(jīng)過(guò)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(duì)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(duì)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(guò)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(guó)在抗生素菌種選取及生產(chǎn)過(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(duì)污水中的OTC進(jìn)行回收利用，如劉江國(guó)等人利用改性玉米秸稈對(duì)廢水中的土霉素的吸附率在97.2%以上[4]，對(duì)排放出水中的OTC進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，同時(shí)呼吁國(guó)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(cè)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(wèn)題是近幾年國(guó)家高度重視的問(wèn)題，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918----2002中對(duì)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(jiàn)的八種重金屬采用LP-MS進(jìn)行測(cè)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(cè)到Fe、Zn、Ni、Cr，Cu、As、Cd和Pb均未檢測(cè)到，而且檢測(cè)到的重金屬都沒(méi)有超過(guò)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(píng)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(píng)價(jià)常規(guī)指標(biāo)COD，NH3-N，重金屬等之外，還測(cè)定了污水的急性毒性，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3：由表3可知，污水的急性毒性從調(diào)節(jié)池開(kāi)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(duì)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(méi)有有規(guī)律的減少，甚至有增大趨勢(shì)，可是急性毒性卻并沒(méi)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(duì)發(fā)光細(xì)菌的抑制作用微弱甚至沒(méi)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(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)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(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)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(duì)COD、BOD、TOC、NH3-N、毒性、重金屬均符合本次采用的兩個(gè)評(píng)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(cè)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(duì)厭氧生物處理的抑制作用研究[J].中國(guó)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(guó),李杰霞,陳玉成.改性玉米秸稈對(duì)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