国外是怎么处理抗生素生产废水的

2025-02-22 14:34:29

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回答1：

抗生素生产废水成份复杂，有机物浓度高，溶解性和胶体性固体浓度高，PH值经常变化，温度较高，带有颜色与气味，悬浮物含量高，含有难降解物质和有抑菌性作用的抗生素，并且有生物毒性。其具体特征如下:
处理方法：
1、混凝预处理
抗生素废水的浊度和悬浮物浓度较高，因而在水质预处理部分采用混凝法预处理，去除高悬浮物和浊度，以便使水质史适宜进行后续生物处理。
混凝的基本原理
混凝澄清是给水和废水处理实践中的一种常用的单元操作它是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予.以分离除去的水处理方法。胶体溶液或悬浮液稳定的原因是:固体微粒的粒度太细，同时带有同性电荷形成布朗运动；另外，溶液中还有一种亲水的胶体，它是可溶性的大分子，如蛋白质、淀粉和腐植酸等，它们的分子上都带有亲水的极性基团如一OH、一COOH、一NH3等对水具有较强的亲和力，在分了的周围保持较厚的水层，能发生膨胀，有形成真溶液的倾向。胶体或悬浮液形成分散体系就是依靠细微粒度，荷同性电荷以及在水中的溶解作用而形成稳定状态的，因而必须投加混凝剂来破坏他们的稳定性，使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体，才能予以除去。混凝就是在混凝剂的离解和水解产物的作用下，使水中胶体污染物质和细微悬浮物脱稳并聚集为具有可分离性的絮凝体的过程，其中包括凝聚和絮凝两个过程，统称为混凝。
混凝的作用机理
在混凝处理中，主要是通过压缩双电层和电性中和机理起作用的。
凝聚作用：
凝聚作用是指加入无机电解质，通过电性中和作用，压缩双电层，降价了ζ电位，减少微粒间的排斥能，解除布朗运动，使微粒能够靠近接触而聚集在一起的作用。
混凝预处理对原水中的COD及硫酸盐浓度的影响
在进行混凝预处理时，除了希望通过混凝预处理去除较高的SS外，还希望能够同时去除水中的高浓度COD及某些生物抑制性物质，如硫酸盐。由于在进行水质保存时，引入了硫酸根离子，根据前述内容可知，抗生素制药废水中主要的生物抑制性物质就是硫酸盐。因而，在预处理部分，混凝预处理过程对COD及硫酸盐浓度变化的影响。随沉降时间的延长，COD及硫酸盐的去除率均会逐渐地增大，这主要是因为随着沉降时间的延长，不溶性的COD附着在絮凝体上而不断下沉，最终被除去的缘故。硫酸盐的去除为下一步的厌氧生物处理提供了便利，降低硫酸盐浓度，从而减少硫酸盐还原菌作用后生成的硫化氢不能及时地外排而造成对厌氧微生物的毒害作用。
抗生素废水的生化处理
2、废水的好氧生物处理
废水的好养生物处理原理
好氧生物处理是在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解，稳定的无害化处理方法。废水中存在的各种有机污染物，以胶体状、溶解状的有机物为主，作为微生物的营养源。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来。有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，有机物一方面被分解、稳定，并提供微生物生命活动所需的能量;另一方面被转化，合成为新的原生质的组成部分，即微生物自身生长繁殖。这一部分就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称为剩余活性污泥。
活性污泥法的基本流程
活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术，它是指将空气连续鼓入大量溶解有机污染物的废水中，经过一段时间，水中即形成生物絮凝体一活性污泥，在活性污泥上栖息、生活着大量的好氧微生物，这种微生物以溶解有机物为食料，获得能量，并不断增长，使废水得到净化。它由曝气池、二次沉淀池、曝气系统及污泥回流系统等组成。由初次沉淀池流出的废水与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，在曝气池的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥和废水充分接触，废水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解，使废水得到净化。
活性污泥处理系统有效运行的基本条件是:
(l)废水中含有足够的可溶性易降解有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质:(2)混合液含有足够的溶解氧:(3)活性污泥在池内呈悬浮状态，能够充分地与废水相接触:(4)活性污泥连续回流，及时地排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥:(5)没有对微生物有毒害作用的物质进入。
活性污泥法的净化过程
在正常发育的活性污泥的微生物体内，存在着由蛋白质、碳水化合物和核酸组成的生物聚合物，这些生物聚合物是带有电荷的电介质。因此，由这种微生物形成的生物絮凝体，都具有生理、物理、化学吸附作用和凝聚、沉淀作用，在其与废水中呈悬浮状和胶休状的有机污染物接触后，能够使后者失稳、凝聚，并被吸附在活性污泥表面。
活性污泥具有很大的表面积，能够与混合液广泛接触，在较短的时间内，通过吸附作用，就能够除去废水中大量的呈悬浮和胶体状的有机污染物，使废水的COD值大辐度地下降。
小分子有机物能够直接在透膜酶的催化作用下，透过细胞壁被摄入细菌体内，但大分子有机物则首先被吸附在细胞表面，在水解酶的作用下，水解成小分子后再被摄入到细胞体内。一部分被吸附的有机物可能通过污泥排放被去除。
3、废水的厌氧处理
废水的厌氧处理原理
废水的厌氧处理是在没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解，稳定的一种无害化处理方法[。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解，转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。其中，大部分能量以CH4的形式出现，可回收利用。同时，仅少量有机物被转化，合成新的细胞组成部分。
第一阶段，可称为水解、发酵阶段。复杂有机物在微生物的作用下进行水解发酵。水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。高分子有机物因相对分子质量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用，因此它们在第一阶段被细胞外酶分解为小分子。如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶水解为麦芽糖和葡萄糖，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。而后，这些物质在发酵细菌的细胞内转化为更简单的化合物并被分泌到细胞外。发酵是有机化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中，溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、酸类、乳酸、CO2、H2、H2S、甲胺等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质。
酸化过程是由大量的、多种多样的发酵细菌完成的。其中重要的类群有权梭状芽孢杆菌和拟杆菌。它们大多是严格厌氧的，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。
第二阶段，称为产氢、产乙酸阶段，是由一类专门的细菌，称为产氢产乙酸菌，将丙酸、丁一酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、C02、HZ。
在标准条件卜，乙醇、丁酸和丙酸不会被降解，因为在这些反应中不产生能。但氢浓度的降低可使这些反应导向产物方向。在运转良好的反应器中，氢的分压一般不高于lOPa，平均值约为0. 1 Pa。当作为反应产物之一的氢的分压如此之低时，乙醇、丁酸和丙酸的降解则可以产生能，即反应的实际自由能成为负值。
在由氢和二氧化碳形成甲烷时，只有在产乙酸产生的氢被产甲烷菌有效利用时，系统中氢才能维持在很低的分压。根据平均氢分压可以计算出反应器里一个氢分子平均在0. 5s以内被消耗，这意味着氢分子在其产生后仅仅能移动0. 1 mm的距离。也说明这种生化反应需要密切的共生关系存在于菌种之间。这种现象称为“种间氢传递”。不仅存在着氢的传递，有迹象证明“种间甲酸传递”也是相当重要的。
第三阶段，称为产甲烷阶段。由产甲烷菌利用乙酸、H2、C02，产生CH4。
在厌氧反应器中，所产甲烷的大约70%由乙酸歧化菌产生。在反应中，乙酸中的羧基从乙酸分子中分离，甲基最终转化为甲烷，羧基转化为二氧化碳，在中性溶液中，二氧化碳以碳酸氢盐的形式存在。
已知利用乙酸的产甲烷菌是索氏甲烷丝菌和巴氏甲烷八叠球菌。两者的生长速率有较大的区别。当乙酸浓度较低时，索氏甲烷丝菌较巴氏甲烷八叠球菌优势生长。由于索氏甲烷丝菌对底物有更高的亲和力，在废水处理中可能取得较高的有机物去除率，且索氏甲烷丝菌的生长有利于形成品质良好的颗粒污泥。因此这种优势生长对系统运行是非常有利的。
厌氧消化微生物
1、发酵细菌(产酸细菌)
主要包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真菌属和双歧杆菌属等。
这类细菌的书要功能是先通过胞外酶的作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等。研究表明，该类细菌对有机物的水解过程相当缓慢，pH和细胞平均停留时间等因素对水解速率的影响很大。不同的有机物的水解速率不同，如类脂的水解就很困难。因此当处理的废水中含有大量类脂时，水解就会成为厌氧消化过程的限速步骤。但产酸的反应速率较快，并远高于产甲烷反应。
发酵细菌大多数为专性厌氧菌，按其代谢功能，发酵细菌可分为纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋自质分解菌和脂肪分解菌。
2、产氢产乙酸细菌
产氢产乙酸菌包括互营单胞菌、互营杆菌属、梭菌属和暗杆菌属等。这类细菌能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸和H2。
3、产甲烷细菌
产甲烷菌分为两类:一类主要利用乙酸产生甲烷，另一类数量较少，利用氢和二氧化碳的合成生成甲烷。
厌氧反应中的硫酸盐还原
在处理含硫酸盐或亚硫酸盐废水的厌氧反应器中，这些含硫化合物会被细菌还原。硫酸盐和亚硫酸盐会被硫酸盐还原菌(SRB)在其氧化有机污染物的过程中作为电子受体而加以利用。SRB将硫酸盐和亚硫酸盐还原为硫化氢，会使甲烷产量减少。
根据所利用底物的不同，SRB可被分为三类:
氧化氢的硫酸盐还原菌(HSRB)；
氧化乙酸的硫酸盐还原菌(ASRB);
氧化较高级脂肪酸的硫酸盐还原菌(FASRB)。
有机物的降解中少量硫酸盐的存在不会影响处理过程，但与甲烷相比，硫化氢在水中的溶解度要大得多，每克以硫化氢形式存在的硫相当于2克COD，因而在处理含硫废水时，尽管有机物的氧化已相当不错，COD的去除率却不令人满意。
4、抗生素废水的活性炭吸附
活性炭水处理的特点
活性炭吸附技术用于医药、化工及食品工业等方面，在国内外有多年的历史。活性炭水处理的特点为:
1、活性炭对水中有机物有卓越的吸附特性
由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，因此对水中溶解的有机污染物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法和其它化学法难以去除的有机污染物，如色度、异臭、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物及许多人工合成的有机化合物等都有较好的去除效果。
2、活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力，对同一种有机物污染物的污水，活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除效果。
3、活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力，如汞、铅、铁、镍、铬、锌、钻等，因此，活性炭用于电镀废水、冶炼废水处理上也有很好的效果。
4、活性炭水处理装置占地面积小，易于自动控制，运行管理简单。
5、饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污染。
6、可回收有用物质，如处理高浓度含酚废水，用碱再生后可回收酚钠盐。
活性炭吸附的基础理论
固体表面由于存在着未平衡的分子引力或化学键力，而使所接触的气体或溶质被吸引并保持在固休表面上，这种表面现象称为吸附。固体都有一定的吸附作用，但具有实用价值的吸附剂是比表面积较大的多孔性固体。活性炭就因为具有较大的比表面积而具有较高的吸附能力，可用作吸附剂。
吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附的，称为物理吸附;吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附的，称为化学吸附离子交换吸附是指一种吸附质的离子，由于静电引力，被吸附在吸附剂表面的带电点上。
活性炭的吸附速度
吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在废水中，吸附速度决定了废水和吸附剂的接触时间。吸附速度越快，所需的接触时间越短，吸附设备容积也越小。
吸附速度决定于吸附剂对吸附质的吸附过程。多孔吸附剂对溶液中吸附质吸附过程基本上可分为三个连续阶段:第一阶段称为颗粒外部扩散阶段，吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面:第二阶段称为颗粒孔隙扩一散阶段，吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散:第三阶段称为吸附反应阶段，吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的表面上。一般而言，吸附速度主要由膜扩散速度或孔隙扩散速度来控制。
由实验得知，颗粒外部膜扩散速度与溶液浓度成正比。对一定重量的吸附剂，膜扩散速度还与吸附剂的表面积的大小成正比。因为表面积与颗粒直径成反比，所以颗粒直径越小，膜韦、一散速度就越大。另外，增加溶液和颗粒之间的相对运动速度，会使液膜变薄，可以提高膜扩散速度。
孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小及结构、吸附质颗粒大小及结构等因素有关。一般来说，吸附剂颗粒越小，孔隙扩散速度越快，即扩散速度与颗粒直径的的较高次方成反比。因此，采用粉状吸附剂比粒状吸附剂有利。其次，吸附剂内孔径大可使孔隙扩散速度加快，但会降低吸附量。
影响活性炭吸附的因素
1、吸附剂的理化性质
吸附剂的种类不同，吸附效果也不一样。一般是极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分了(或离子)型的吸附质，非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性分子型的吸附质。由于吸附作用是发生在吸附剂的内外表面上，所以吸附剂的比表面积越大，吸附能力就越强。另外，吸附剂的颗粒大小、孔隙构造和分布情况，以及表面化学特性等，对吸附也有很大的影响。
2、吸附质的物理化学性质
吸附质在废水的溶解度对吸附有较大的影响。一般来说，吸附质的溶解度越低，越容易吸附。吸附质的浓度增加，吸附量也是随之增加:但浓度增加到一定程度后，吸附量增加很慢。如果吸附质是有机物，其分子尺寸越小，吸附反应就进行得越快。
3、废水的pH值
pH值对吸附质在废水中的存在形态(分子、离子、络合物等)和溶解度均有影响，因而其吸附效果也就相应地有影响。废水pH值对吸附的影响还与吸附剂性质有关。例如，活性炭一般是在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。
4、温度
吸附反应通常是放热的，因此温度越低对吸附越有利。但在废水处理中，一般温度变化不大，因而温度对吸附过程影响很小，实践中通常在常温下进行吸附操作。
5、共存物的影响
共存物质对主要吸附质的影响比较复杂。有的能相互诱发吸附，有的能相当独立地被吸附，有的则能相互起千扰作用。但许多资料指出，某种溶质都以某种方式与其他溶质争相吸附。因此，当多种吸附质共存时，吸附剂对某一种吸附质的吸附能力要比只含这种吸附质时的吸附能力低。悬浮物会阻塞吸附剂的孔隙，油类物质会浓集于吸附剂的表面形成油膜，它们均对接触时间吸附有很大影响。因此在吸附操作之前，必须将它们除去。
6、接触时间
吸附质与吸附剂要有足够的接触时间，才能达到吸附平衡。吸附平衡所需时间取决于吸附速度，吸附速度越快，达到平衡所需时间越短。
四、研究结果（废水处理试验结论）
1、针对此种废水，其混凝处理的最佳条件为:混凝剂品种为三氯化铁，质量百分比浓度为10%，每lL废水中需投加此种混凝剂0.2ml，其最适pH值为7
2、进行废水的生化处理，可知废水中含有大量的隋性物质、难降解物质。
3、在T=33士1℃的条件下，确定其厌氧水解常数
4、由于废水中含有多种有机化合物，在用活性炭进行吸附试验时，表现了一定的竞争作用，活性炭总吸附量不高。
5、对于厌氧处理中的硫酸盐，它的去除与废水中所含的COD有一定的关系。详细资料摘自：http://wenku.baidu.com/link?url=-rZYzotwVqhEibE74YEzhcMF_gxdXU3ZhB0sJEQVO8NtKcdqDwSeh_m6m-fjJY7ooOxeuuSJvT_2rnAuTtVNHi4TdsfeE3r-0esoZroDqEm www.juheliusuantie.com.cn 详情请到百度文库了解