D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.06.026 第29卷第6期 北京科技大学学报 Vol.29 No.6 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2007 水解酸化膜生物反应器处理抗生素废水 韩剑宏)孙京敏23)任立人) 1)内蒙古科技大学能源与环境学院，包头0140102)哈尔滨工业大学市政与环境工程学院，哈尔滨150090 3)国家环境保护制药废水污染控制工程技术中心，石家庄050051 摘要根据抗生素生产混合废水的特点，采用水解酸化一膜生物反应器(MBR)工艺对混合废水进行了工业化实验，系统研 究了多种抗生素混合废水处理工艺的运行参数和处理效果：结果表明，当膜生物反应器的进水C0D容积负荷7~ 10kgm-3d一时，系统的C0D去除率达到90%，NH4一N和TN去除率分别达到80%和65%，出水水质满足《GB18918- 2002污水综合排放标准》中二级标准的要求 关键词废水处理；抗生素废水：膜生物反应器：容积负荷：水解酸化 分类号X703.1 抗生素废水是高色度、成分复杂、含难降解生物 理效果，为抗生素废水的处理提供一定的技术支持， 且毒性物质多的高浓度有机废水-)，其COD,BOD 值高且波动大而难处理3]，污染物主要是发酵残 1实验方法 余营养物，包括发酵代谢产物、残余的消沫剂、凝聚 1.1实验用水 剂、破乳剂和残留的抗生素及其降解物，以及酸、碱 为考察膜生物反应器(MBR)工艺对抗生素废 有机溶剂和其他化工原料等，成分复杂，含量不定， 水处理的广谱适用性，实验用水取自华北某制药园 可生化性差，目前大多的抗生素废水处理多是采用 区的青霉素、6一APA、氨苄、羟氨苄、头孢氨苄、7一 常规的深井曝气或厌氧发酵等生物处理工艺降解废 ADCA、头孢拉定、头孢唑啉钠和阿维、伊维以及除 水中的有机物可，处理效果较差，难以稳定达标.而 草剂HB等生产废水的混合废水，其中，高浓度有 膜生物反应器以其特有的优点被不断应用于难降解 机废水C0D质量浓度为10000~40000mgL-1,低 废水的处理[] 浓度废水C0D质量浓度约为1500~2000mgL-1, 本研究采用水解酸化膜生物反应器(MBR)为 综合废水C0D质量浓度约4500~5500mgL-1. 处理手段，对多种抗生素混合废水的处理进行了系 测试平均水质见表1. 统研究，考察了处理该类废水的关键工艺参数和处 表1抗生素混合废水水质指标 Table I Water quality indexes of antibiotic wastewater COD质量浓度/ BOD5质量浓度/ TOC质量浓 总氮质量浓 氨氮质量 硫酸盐质量 BOD5/ (mgL-1) (mg-L) 度/(mgL-1) PH 度/(mgL-l)浓度/(mgL-浓度/(mgL- COD 4950 1700 970 68 504 231 2750 0.34 对表1的数据分析发现，BOD5/COD的平均测 机盐类、氨氨、残留的抗生素药物及其降解产物等 试结果为0.34，表明该废水的可生化性较差，主要 这些物质造成废水COD较高，但又不易被微生物降 因为每生产罐批的抗生素发酵周期大于150h·此 解去除，从而废水的BOD5/COD比值偏低， 时，培养基中易利用的有机物基本上全被微生物代 1.2实验装置及方法 谢利用，发酵残液（即生产废水）中剩余的有机污染 实验流程如图1所示，实验装置采用循环回流 物中主要为不易被微生物利用的大分子有机物、无 硝化一反硝化厌氧（水解酸化）一好氧膜生物反应器 收稿日期.2006-01-02修回日期：2007-03-26 处理工艺，废水通过计量泵送入水解酸化反应器， 基金项目：河北省科技攻关计划资助项目和国家制药废水污染控制 工程技术中心资助项目（冀环科200404） 在反应器中，酸化产生的有机酸促使非离子氨向离 作者简介：韩剑宏(1966一)，女，教授，博士 子氨的转变，有效降低了非离子氨的含量和氨的毒水解酸化－膜生物反应器处理抗生素废水 韩剑宏1） 孙京敏2‚3） 任立人3） 1） 内蒙古科技大学能源与环境学院‚包头014010 2） 哈尔滨工业大学市政与环境工程学院‚哈尔滨150090 3） 国家环境保护制药废水污染控制工程技术中心‚石家庄050051 摘 要 根据抗生素生产混合废水的特点‚采用水解酸化－膜生物反应器（MBR）工艺对混合废水进行了工业化实验‚系统研 究了多种抗生素混合废水处理工艺的运行参数和处理效果．结果表明‚当膜生物反应器的进水 COD 容积负荷 7～ 10kg·m －3·d －1时‚系统的 COD 去除率达到90％‚NH4－N 和 T N 去除率分别达到80％和65％‚出水水质满足《GB18918－ 2002污水综合排放标准》中二级标准的要求． 关键词 废水处理；抗生素废水；膜生物反应器；容积负荷；水解酸化 分类号 X703∙1 收稿日期：2006－01－02 修回日期：2007－03－26 基金项目：河北省科技攻关计划资助项目和国家制药废水污染控制 工程技术中心资助项目（冀环科200404） 作者简介：韩剑宏（1966－）‚女‚教授‚博士 抗生素废水是高色度、成分复杂、含难降解生物 且毒性物质多的高浓度有机废水［1－2］‚其 COD、BOD 值高且波动大而难处理［3－4］．污染物主要是发酵残 余营养物‚包括发酵代谢产物、残余的消沫剂、凝聚 剂、破乳剂和残留的抗生素及其降解物‚以及酸、碱 有机溶剂和其他化工原料等‚成分复杂‚含量不定‚ 可生化性差．目前大多的抗生素废水处理多是采用 常规的深井曝气或厌氧发酵等生物处理工艺降解废 水中的有机物［5］‚处理效果较差‚难以稳定达标．而 膜生物反应器以其特有的优点被不断应用于难降解 废水的处理［6－11］． 本研究采用水解酸化－膜生物反应器（MBR）为 处理手段‚对多种抗生素混合废水的处理进行了系 统研究‚考察了处理该类废水的关键工艺参数和处 理效果‚为抗生素废水的处理提供一定的技术支持． 1 实验方法 1∙1 实验用水 为考察膜生物反应器（MBR）工艺对抗生素废 水处理的广谱适用性‚实验用水取自华北某制药园 区的青霉素、6－APA、氨苄、羟氨苄、头孢氨苄、7－ ADCA、头孢拉定、头孢唑啉钠和阿维、伊维以及除 草剂 HB 等生产废水的混合废水．其中‚高浓度有 机废水 COD 质量浓度为10000～40000mg·L －1‚低 浓度废水 COD 质量浓度约为1500～2000mg·L －1‚ 综合废水 COD 质量浓度约4500～5500mg·L －1． 测试平均水质见表1． 表1 抗生素混合废水水质指标 Table1 Water quality indexes of antibiotic wastewater COD 质量浓度／ （mg·L －1） BOD5 质量浓度／ （mg·L －1） TOC 质量浓 度／（mg·L －1） pH 总氮质量浓 度／（mg·L －1） 氨氮质量 浓度／（mg·L －1） 硫酸盐质量 浓度／（mg·L －1） BOD5／ COD 4950 1700 970 6～8 504 231 2750 0∙34 对表1的数据分析发现‚BOD5／COD 的平均测 试结果为0∙34‚表明该废水的可生化性较差．主要 因为每生产罐批的抗生素发酵周期大于150h．此 时‚培养基中易利用的有机物基本上全被微生物代 谢利用‚发酵残液（即生产废水）中剩余的有机污染 物中主要为不易被微生物利用的大分子有机物、无 机盐类、氨氮、残留的抗生素药物及其降解产物等． 这些物质造成废水 COD 较高‚但又不易被微生物降 解去除‚从而废水的 BOD5／COD 比值偏低． 1∙2 实验装置及方法 实验流程如图1所示．实验装置采用循环回流 硝化－反硝化厌氧（水解酸化）－好氧膜生物反应器 处理工艺．废水通过计量泵送入水解酸化反应器‚ 在反应器中‚酸化产生的有机酸促使非离子氨向离 子氨的转变‚有效降低了非离子氨的含量和氨的毒 第29卷 第6期 2007年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．6 Jun．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．06．026