内蒙某土霉素制药生产污水处理工程的运行现状分析评价

苟世霞 高雅彬 王艺洁

兰州交通大学博文学院

内蒙某土霉素制药生产污水处理工程的运行现状分析评价

苟世霞 高雅彬 王艺洁

兰州交通大学博文学院

通过对内蒙某土霉素制药生产污水处理厂的各主要构筑物中出水水质的全面调研分析，实验结果表明该厂采用的污水处理工艺处理常规污染物效果良好，对COD、BOD、TOC、NH3-N、毒性、OTC的去除率分别为96.7%、98.9%、91.6%、98.2%、100%和91.8%，重金属浓度在国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》范围之内，但排放出水COD为427mg/L，TOC为155mg/L，OTC出水浓度为11mg/L，建议对排放出水进行深度处理。

厌氧/好氧工艺；制药废水；废水处理；毒性；重金属污染

1 引言

目前对于污水处理厂的调研已经很多，但对水质调研的全面度不高，本文非常全面的调研了内蒙某土霉素污水处理厂主要构筑物运行的水质参数，从基本的COD，BOD5，氨氮等到TOC，毒性，重金属以及污水中土霉素的浓度等全面进行了检测和分析评价，对污水处理厂的合理设计及亟待重视的污水中重金属污染、生物急性毒性和抗生素类药物的污染问题提供了参考方向和解决思路。

2 制药生产污水水质及排放标准

本次对该污水厂的调研以国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918——2002的二级排放标准和《发酵类制药工业水污染排放标准》GB 21903-2008现有企业的排放标准分别作为评价重金属和其他常规指标的依据，其基本进水水质和标准如表1所示。

3 处理工艺选择及工艺流程

3.1 工艺流程

图1 污水处理工艺流程

土霉素制药生产污水处理厂的工艺流程如图1所示，取样点分别是进水、调节池出水、UASB厌氧池出水、SBR好氧池出水和A/O池出水，水样装在聚乙烯瓶中4℃冰箱保存。

3.2 水质指标的分析方法

除BOD5之外，所有水质指标均在0.45um的玻璃纤维膜过滤之后测定，测定项目及测定方法具体见表2。

4 实验结果与分析

各个构筑物的出水水质情况见表3。

4.1 pH的变化

由表3可知，整个处理过程中废水pH的波动不是很大，在6-8之间变化，一般情况下UASB反应器内的pH值保持在7.2-7.6之间，有利于有机物的去除，SBR反应器内的pH值在7-8时硝化菌的活性最强，脱氮效果最好，因此从pH的值来看，此污水厂的UASB厌氧段和SBR好氧段的pH的范围控制合理，非常有利于这两种工艺的高效运行。

4.2 有机物矿化度的变化

由表3可知，从进水水质可以明确看出该土霉素制药污水处理厂的进水水质有机物含量很高，可生化性不高，按照调节池出水计算BOD5/CODcr在0.15左右，但是采用UASB厌氧工艺处理的出水CODcr、TOC的去除率已经高达83%、75.7%，这应该得益于对反应器运行条件的合理控制，UASB出水经过SBR反应器生物好氧处理，废水中的能生物降解的有机物已经基本去除，剩下的应该属于难生物降解的污染物，但是污染物的浓度相比污水排放指标还需要进一步的处理。

然而该厂采用在好氧SBR池后接A/O工艺对废水中的有机物进行进一步的降解作用，从表3中可知，A/O工艺对有机物去除率的贡献不大，出水中有机物依旧不能达标排放，SBR池出水的BOD5已经很低，能被生物降解的污染物非常少，但是CODcr浓度较高，SBR出水的BOD5/CODcr仅为0.07，在这种水质的出水后接A/O工艺，完全不符合生物处理的条件，建议在SBR反应器后接深度处理工艺，来去除难生物降解的有机物，或者进一步优化A/O工艺的运行参数，提高BOD5/CODcr的比值，使废水的可生化性在0.3以上，再运行A/O工艺，有望废水最终达标排放。

4.3 氨氮的去除效果

由于氮素环境污染的严重，许多国家对废水排放中氮的要求日趋严格，废水生物脱氮技术不断提高，本厂就采用已经很成熟的生物脱氮技术来去除废水中的氨氮，测定结果见表3：由表3可知，该污水厂的氨氮按照处理流程逐步减少，最终达标排放，其中主要起去除氨氮作用的是SBR好氧工艺，SBR法在反应阶段采用好氧、缺氧交替状态来脱氮除磷，废水经过UASB处理之后，有机物大量减少，水质pH趋于稳定，这样SBR池中进水对活性污泥的冲击负荷小而且水质特性稳定，为其高效运行做了较好的准备，因此对氨氮良好的去除效果也是必然的，SBR出水中小部分难降解的氨氮，在经过A/O池的集中处理，完全可以安全排放。

4.4 土霉素的去除效果

土霉素属于四环素类抗生素的一种[1]，被广泛用于治疗人类和畜禽类的疾病，由于我国在抗生素菌种选取及生产过程中存在许多的不足,造成了土霉素提取效率低、废水中抗生素残留浓度高等问题[2-3]，土霉素最终以污水的形式排放到环境中，造成了严重的环境污染问题，同时也是资源的严重浪费。各构筑物出水中OTC（土霉素）的浓度由表3可知：进水OTC浓度高达134mg/L，虽然经过多重生物处理工艺OTC含量大大减少，但是以11mg/L的浓度排放到环境中，显然是不经济也是不允许的，建议在进水之前能够采取措施对污水中的OTC进行回收利用，如刘江国等人利用改性玉米秸秆对废水中的土霉素的吸附率在97.2%以上[4]，对排放出水中的OTC进行严格的检测，同时呼吁国家建立健全抗生素类药物在污水中的排放限值和相关标准。

表1 生产污水水质及排放标准单位：mg/L

表2 水质项目和测定方法

表3 各构筑物出水水质指标单位mg/L

4.5 废水中重金属的变化

重金属污染问题是近几年国家高度重视的问题，《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918----2002中对一些危害严重的重金属的排放限值有着非常严格的标准，本次水质调查选择了污水中常见的八种重金属采用LP-MS进行测定相应的重金属的含量，结果如表4所示：在5个取样点中，检测到Fe、Zn、Ni、Cr，Cu、As、Cd和Pb均未检测到，而且检测到的重金属都没有超过排放标准，但是还是应该高度重视Cr的含量，尽管污水中Cr的浓度很低，但是其危害性非常严重，尤其是烷基化的Cr毒性更是严重，要严格控制含有Cr元素的物质参与到土霉素生产和污水的处理中去，从源头进行控制才是可取之道。

表4 废水中重金属的含量单位ug/L

4.6 废水急性毒性的变化

为了综合评价该制药污水处理厂各主要工艺流程出水的生态安全性，除了评价常规指标COD，NH3-N，重金属等之外，还测定了污水的急性毒性，测定结果见表3：由表3可知，污水的急性毒性从调节池开始，经UASB-SBR厌氧好氧处理之后，急性毒性已经消失，从前面的分析可知，影响水生生物急性毒性的重要因素，如污水中的有机物，氨氮、土霉素等的浓度急剧下降，从而对发光细菌的抑制作用大大减少，急性毒性锐减是正常的，但是重金属也是影响急性毒性的一个重要因素，在整个工艺流程出水的浓度并没有有规律的减少，甚至有增大趋势，可是急性毒性却并没有因重金属的存在而存在，这可能的原因一是四种重金属都是微量的，对发光细菌的抑制作用微弱甚至没有，二是因为为了保证UASB-SBR厌氧好氧生物处理的高效运行，添加到污水中各种营养盐对发光细菌的刺激发光作用掩盖了有毒物质的抑制发光作用。

5 结束语

（1）通过对内蒙某土霉素制药生产污水处理厂的各主要构筑物中出水水质的全面调研分析，实验结果表明该厂采用的污水处理工艺处理常规污染物效果良好，对COD、BOD、TOC、NH3-N、毒性、重金属均符合本次采用的两个评价标准，但是COD和TOC不能达标排放，OTC出水浓度很高。

（2）建议该厂在A/O出水后接深度处理工艺。

（3）最终出水土霉素浓度的检测应该高度重视，呼吁有关部门制定严格的药物排放标准。

[1] 苏荣军.ClO2氧化处理土霉素制药废水的研究[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版,2010,26(5):541～544.

[2] 朱晓磊,王路光,王靖飞.土霉素对厌氧生物处理的抑制作用研究[J].中国给水排水.2010,26(1):93～95.

[3] 陶冶,买文宁.生物化工行业现状及其污染治理[J].河南化工,2002(12):4～7.

[4] 刘江国,李杰霞,陈玉成.改性玉米秸秆对土霉素的吸附研究[J].三峡环境与生态.2009,2(6):28～30.

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

苟世霞（1986—），女，汉族，甘肃省兰州市人，讲师，理学硕士，单位：兰州交通大学博文学院，研究方向：水污染控制工程高雅彬，单位：兰州交通大学博文学院学历：硕士，出生年月：1987年6月

研究方向：循环经济;可持续发展;环境废弃物的再生利用等。王艺洁（1986-），女，汉族，甘肃兰州人，讲师，工学硕士，单位：兰州交通大学博文学院，研究方向：污水及废弃物处理，循环经济和可持续发展