[發明專利]一種協同處理抗生素生產廢水的方法

在審

• 申請號: 202110664109.5
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113200658A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 楊敏;田野;田哲;張昱
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 喻蓉

本發明公開了一種協同處理抗生素生產廢水的方法，包括對抗生素生產廢水依次進行水解處理、混凝處理、沸騰床處理、厭氧生物處理，尤其是，采用強化水解處理、混凝處理、沸騰床處理和上流式厭氧污泥床反應器協同處理抗生素廢水，在廢水進入厭氧生化系統前選擇性破壞廢水中的抗生素，解除了厭氧微生物的抗生素壓力，從而實現廢水中COD的高效厭氧去除。并且阻斷抗生素對耐藥菌和耐藥基因的篩選和富集，從而實現高抗生素廢水處理過程中抗性基因的控制。本發明針對實際發酵類制藥廢水的處理，提出了操作簡單、成本較低、去除率高且穩定性好的組合工藝，具有廣泛的適應性，適合推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種廢水的高效安全處理技術，特別涉及一種協同處理抗生素生產廢水的方法，即制藥廢水的COD和耐藥基因的高效協同控制，屬于環境工程和高濃度難降解廢水處理領域。

背景技術

我國是世界上發酵類抗生素藥物的主要生產基地，發酵類抗生素生產在我國經濟中扮演著重要角色。發酵類抗生素的生產主要分為發酵、過濾、提取和精制等步驟，制藥廢水化學需氧量(COD)高，膠體和懸浮物濃度高，組成復雜，抗生素濃度高，是典型的高濃度難降解有機廢水。厭氧生物處理工藝特別是上流式厭氧污泥床(UASB)工藝，非常適用于高濃度廢水的高效處理，并在很多工業廢水中得到了廣泛應用，但制藥廢水中的抗生素會破壞污泥活性和穩定性，造成系統崩潰。此外，高濃度抗生素壓力還會篩選和富集抗生素耐藥菌和抗生素抗性基因即耐藥基因，增加出水和剩余污泥安全風險。

在眾多處理技術中，強化水解-UASB組合技術是目前處理發酵類制藥廢水的一種常用的技術手段，在產業界廣泛應用。該組合技術具有操作簡單，處理高效等優勢。該技術雖然通過強化水解選擇性破壞廢水中的高濃度抗生素，在源頭徹底阻斷，解除抗生素對生化系統的抑制，再耦合高效UASB反應器實現廢水中高濃度COD的高效去除，并保障后端脫氮生化系統的穩定運行，很好地控制耐藥菌和耐藥基因的富集和傳播，但是存在以下技術問題：1.該組合工藝中UASB只能在低負荷下有較高的COD去除率(負荷小于2gCOD/L/d，去除率大于50％)，在高負荷下會出現酸化和崩潰；2.UASB存在顆粒污泥流失現象，每運行一段時間就需要補充顆粒污泥，處理成本增加。因此，如何解決上述問題成為了限制該技術應用的瓶頸。

在傳統的強化水解-UASB工藝中，由于發酵廢水中含有大量蛋白和微生物代謝產物，強化水解處理時蛋白質受熱容易變性析出，導致廢水中懸浮物(SS)增加。有機顆粒物需要經過分解和水解過程才能轉化成可以被微生物利用的小分子，而這兩個過程無疑是十分緩慢的。分解是指復雜的有機物緩慢裂解變成多糖、蛋白和脂質，同時也會產生可溶的和不可溶的惰性物質。水解過程是將多糖、蛋白和脂質在胞外逐漸轉化為糖、氨基酸和長鏈脂肪酸等。根據厭氧消化第一模型(ADM1)，在高SS廢水處理中，有機顆粒物的分解和胞外水解過程是厭氧發酵過程的限速步驟。廢水中的SS會包裹在顆粒污泥表面和堵塞顆粒污泥的孔隙，降低其傳質效率，并抑制顆粒污泥的活性。研究表明，UASB以高SS的發酵類制藥廢水作為基質運行三個月后，其產酸能力受到嚴重抑制，產甲烷能力完全喪失。不僅如此，SS壓力還會造成顆粒污泥的流失，蛋白顆粒會在厭氧產氣的推動下形成泡沫，帶動顆粒污泥抬升并從反應器中洗出，進一步增大顆粒污泥的流失，不利于UASB的穩定運行。

混凝技術是廢水處理中常見的去除懸浮物的技術，在飲用水、市政污水和工業廢水的處理中得到了廣泛應用。目前常利用鐵鹽、鋁鹽等藥劑進行混凝。考慮到混凝后需要進行生物處理，而鋁有一定的生物毒性，因此為了避免其影響生物處理的效能，選用鐵鹽進行混凝。鐵鹽的混凝是指在pH呈弱酸性或中性條件下，鐵(Ⅲ)水解產生帶正電的氫氧化鐵膠體，通過壓縮雙電層，靜電吸附，架橋，網捕，卷掃等作用與廢水中呈電中性或電負性的物質結合，從而形成絮體，沉淀以分離。