浅谈包埋固定化复合菌技术处理抗生素制药工业废水的研究

陈玉花 王俊峰

(农业工程职业学院 黑龙江哈尔滨 150088)

1 引言

抗生素是人类对抗疾病中研究出来的有效治疗药物,他不仅给人们带来了健康,也预防了其他有害疾病对人们的伤害。世界二次大战中,抗生素被人们发现,当时主要是用于战争中伤员的救治。抗生素进入我国是在五十年代,我国政府大力发展和生产抗生素类药物,随着我国人口的增加和抗生素药物的使用量增大。我国在生产和使用方面具备了非常完备的经验。但是在抗生素生产过程中,产生的废水是环境污染和处理的难点,本文论述以包埋固定化复合菌技术为基准,进行论述。

2 抗生素废水的产生和特点

主要包括:在生产过程中原料进行提炼以后产生的废发酵液、冷却水以及洗涤废水。发酵废水通常情况下带有机污染物浓度高、温度变化大、酸碱性以及药物残留等多种特点,而且抗生素取得率低,残留物造成发酵废水具有非常明显的微生物抑制情况的发生;洗涤废水中悬浮物浓度高是比较常见的特征;冷却水中的污染物含量虽然少,但是产生的水量却很大,还会受到季节的影响。结合废水处理运行成本进行分析,生化法是废水处理过程中的重要一环。不过在抗生素进行生化处理时,还要进行预处理或后续处理,这样的程序就要通过物化法来得以实现。

3 包埋固定化技术应用

3.1 包埋固定化技术的的优点

当前,生产抗生素企业中,对包埋固定化技术的研究及应用已经非常普遍,其中,固定化酶以及固定化细胞发酵机理的研究已经非常完善。多种酶、多种微生物和酶与微生物的共固定化发酵的体系在实际生产中得到普遍的应用。

3.1.1 包埋固定化微生物技术

包埋固定化微生物(Immobilied Microbe缩写为IM),指的是在载体上固定微生物,让它处在高度密集,且具备原有的生物活性功能,在适合的环境中还能够增殖,以达到应用目的的生物技术。这样的技术最早使用在发酵生产中。20世纪70年代,在固定化酶的基础上,研究人员先后研发了固定化微生物以及固定化细胞技术,此项技术能够筛选出的微生物以及优势菌种进行固定,以此来形成高效的废水处理系统。在废水处理中包埋固定化微生物技术的应用,具有污泥产量少、菌种高效高纯、反应器生物浓度高、处理能力强、固液分离效果明显、适应水质和pH值变化能力强等优点。

3.1.2 微生物固定化方法

结合不同的包埋固定微生物种类,固定化方法的使用也存在差异。固定化微生物制备比较好的方法,应能有效控制固定化细胞颗粒的孔隙度及大小,还可以自由扩散底物、产物和以及其它代谢产物。常用固定化微生物法:吸附法、包埋法,交联法和载体偶联法。废水处理中,以吸附法、包埋法为主,交联法与吸附法、包埋法结合使用。而载体偶联法主要用在固定化酶领域,废水处较少使用。包埋法是将微生物细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物空隙中。通过聚合作用,或离子网络形成、沉淀作用,或改变溶剂、温度、pH值使细胞截留。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞泄漏,同时让底物渗入和产物扩散出来。

3.2 包埋固定化微生物在废水处理

包埋固定化微生物技术,用于废水处理中。是以常规活性污泥法废水处理系统。活性污泥法的微生物是以菌胶团形态存在于混合液中生长,并逐渐形成活性污泥絮体,全部微生物完全被包埋在微生物絮内部。所以,自然构成的微生物絮体,是较为原始和单一的包埋固定化微生物。60年代,以开发出新的生物膜法,根据微生物天然附着力,在一定的固形物表面形成一定的附着性生物膜。所以,一定程度上制约了抗生素废水处理的效率及速率。在上世纪80年代初期,人工强化固定化微生物得到了人们的认可。以把微生物固定在高分子网络载体里面,微生物不会掉落,使用具备高活性;不会轻易形成沉降的性能良好的絮体或生物膜的微生物,载体中的微生物密度高。

3.3 包埋固定化微生物对高浓度抗生素废水的处理

抗生素废水中的高浓度废水难以降解,对环境污染严重,在世界范围内已受到广泛关注。由于高浓度的抗生素废水,毒性大、废水浓度高,很难降解等特点。采用传统的处理工艺进行讲解很难达到效果,没有生物降解的效果好。以此,使用包埋固定微生物进行高浓度废水处理,此项技术在高浓度废水处理中的技术迅速发展。此方法是筛选分离出商效菌株,或者以生物工程技术培养特异菌株并进行固定化。以此来处理高浓度抗生素废水。经过研究人员的筛选,降解布洛芬、扑尔敏和阿苯哒吟等,底物的3种优势细菌;应用了3种结合固定化材料和2种包埋固定化材料对优势菌群进行了包埋固定化试验:通过降解试验,在高负荷的情况下有机污染物最高去除率可达90%以上,比一般活性污泥法提高功效l/3。

3.4 包埋固定化微生物脱氨氮技术

当前,制药行业内部实行的包埋固定化微生物废水处理,应根据废水中包埋体的氧扩散而定,降低其对废水处理的影响,促使其形成内部产生厌氧区、缺氧区以及好氧区,以此来保证硝化和反硝化的好氧条件,提高了废水的处理效果,减少了传统处理中的反应器数量。并采用回流措施进行处理,这样不但简化了硝化和反硝化的程序,达到了单级生物脱氮的效果。

4 结语

本文重点论述了抗生素废水处理时,采用包埋固定化复合菌技术。在废水的处理过程中,要结合抗生素的残留以及肺水肿高浓度硫酸,这两种成分会产生抑制性物质,直接影响废水的处理效果。要在处理前进行废水样品的毒性分析和厌氧毒性检测,全面的掌控水质的毒性含量成分标准,有效的降低和处理废水的有毒成分。

[1]吴敦虎,李鹏,王曙光,等.混凝法处理制药废水的研究[J].水处理技术,2000,26(1):53.

[2]饶义平,唐文浩.复合絮凝处理抗生素废水对其抑菌效力的影响.