紅霉素發酵廢水處理工藝研究

孫倩 張倫倫

（鄭州大學環境技術咨詢工程公司，河南鄭州 450001）

紅霉素發酵廢水處理工藝研究

孫倩 張倫倫

（鄭州大學環境技術咨詢工程公司，河南鄭州 450001）

紅霉素是紅色鏈霉菌的次級代謝產物，是大環內脂類抗生素的一種，其在生產過程中產生的廢水包括提取廢水、洗罐廢水、濾布清洗廢水等，水質成分復雜，溶液中含有殘留的抗生素和溶媒，對微生物具有一定的抑制作用。同時，廢水中含有不少生物發酵所產生的難生物降解物質，屬高濃度難生物降解廢水。基于此，探究紅霉素發酵廢水的處理工藝。

紅霉素；發酵廢水；處理工藝

1 紅霉素廢水水質

紅霉素是以黃豆餅粉、玉米漿等為主要氮源，以淀粉、葡萄糖為主要碳源，經過三級發酵后得到發酵液，再經過過濾、萃取、沉淀、轉堿、分離、洗滌和干燥等操作而制取的。紅霉素生產過程中產生的廢水主要包括產品提取過程廢水（離心分離廢水、破乳廢水、丁酯及丙酮溶劑的回收廢水）、洗罐廢水、濾布清洗廢水、設備清洗水等。

廢水水質具有以下特點：①從水質來看，差異較大，其中生產廢水COD濃度在1 000～13 000mg/L，其他輔助系統廢水水質COD則低于500mg/L；②廢水污染物濃度高；③由于紅霉素生產原料主要為各種有機物質，所以產生的廢水中也主要是各類有機物質及其降解產物，廢水的B/C大于0.3，理論上屬于可生化性，但由于溶液中含有殘留的抗生素和溶媒，對微生物具有一定的抑制作用，同時廢水中含有不少生物發酵所產生的難生物降解物質，屬高濃度難生物降解廢水；④硫酸鹽濃度高，大量使用硫酸鹽造成發酵廢水中硫酸鹽濃度高，給廢水厭氧帶來困難；⑤碳氮比低，發酵過程為滿足發酵微生物次級代謝過程特定要求，一般控制生產發酵的C/N為4∶1左右，這樣廢發酵液的BOD/N一般在1∶10，與廢水處理微生物的營養要求（好氧20∶1，厭氧40～60∶1）相差甚遠，嚴重影響微生物的生長與代謝，不利于提高廢水生物處理負荷和效率；⑥水質成分復雜，中間代謝產物、表面活性劑（破乳劑、消泡劑等）和提取分離中殘存的高濃度酸堿、有機溶劑等化工原料含量高，容易引起pH波動大，色度高，甚至可能影響厭氧反應器中甲烷菌的爭產活性。

綜上，紅霉素發酵廢水主要含有發酵過程使用的培養基和表面活性劑，提取過程中使用的有機溶劑和絮凝劑，殘余菌絲體、抗生素和中間代謝產物等，具有有機物濃度高，懸浮物含量高，存在生物抑制性物質和生物難降解物質等特點，是一類處理難度高的廢水［1］。

表1 發酵類制藥企業廢水處理工藝及效果一覽表

表2 廢水產生情況

2 發酵類廢水常規處理工藝

目前，國內外對抗生素廢水處理的工藝已經基本定型［2］，主要分為物化處理和生化處理。物化處理的主要作用是降解難分解的大分子有機物，能夠讓廢水在進入生物處理工段后能夠更高效率地被微生物吸收利用，其次是失活分解廢水中的殘余抗生素，可以有效地避免對后期的生物處理產生不利影響；生化系統是抗生素廢水處理的主要工藝，主要降解水中有機物的濃度。國內部分發酵類制藥行業所采用處理工藝及處理后水質狀況見表1。

制藥廢水的水質特點使得多數制藥廢水單獨采用生化法處理根本無法達標，所以在生化處理前必須進行必要的預處理。一般應設調節池，調節水質水量和pH，且根據實際情況采用某種物化或化學法作為預處理工序，以降低水中的SS、鹽度及部分COD，減少廢水中的生物抑制性物質，并提高廢水的可降解性，以利于廢水的后續生化處理。預處理后的廢水，可根據其水質特征選取某種厭氧和好氧工藝進行處理，若出水要求較高，好氧處理工藝后還需繼續進行后處理［3］。具體工藝的選擇應綜合考慮廢水的性質、工藝的處理效果、基建投資及運行維護等因素，做到技術可行、經濟合理。總的工藝路線為預處理—厭氧—好氧—（后處理）組合工藝［4，5］。

3 某紅霉素生產企業發酵廢水治理方案

河南省安陽市某制藥廠是一家生產固體制劑和原料藥的醫藥企業，該公司在原料藥生產方面已取得批準文號的品種共7個，分別為紅霉素、四環素、土霉素、吉他霉素、麥白霉素、煙酸林可霉素和酒石酸吉他霉素，公司紅霉素生產規模為100t/a。該公司紅霉素生產過程中產生的廢水主要包括產品提取過程廢水（離心分離廢水、破乳廢水、丁酯及丙酮溶劑的回收廢水）、洗罐廢水、濾布清洗廢水、設備清洗水和地面清洗水等。

根據該工程設計情況及物料平衡分析，項目提取廢水中主要含有發酵殘留物、乙酸丁酯及丙酮等溶劑、少量殘留的紅霉素及其他雜質等。由于發酵過程中碳氮比例失調（氮源過剩），廢水中含有硫酸鹽。此外，根據物料使用情況，廢水中還會含有磷酸鹽、氯化鈉等物質。目前，紅霉素生產均采用發酵提取方法，發酵液經過濾后采用溶劑進行萃取，然后經離心分離、水洗、轉堿、干燥等環節制取紅霉素，國內紅霉素生產廠家均采用發酵提取方法進行紅霉素生產，部分環節采用設備不同，但主體工藝基本一致，因此廢水水質差異不大［6］。根據該紅霉素生產項目的物料平衡計算，廢水產生情況見表2。

根據廢水產生情況，該公司選用“氣浮+水解酸化+UASB+CASS+絮凝沉淀”組合處理工藝系統，具體工藝流程示意圖見圖1，廢水處理結果見表3。具體的廢水處理工藝流程如下。

表3 廢水處理效果一覽表

圖1 河南省安陽市某制藥廠紅霉素廢水處理工藝示意圖

①高濃度生產廢水進入調節池，進行水質水量的調節，保證后續處理工藝的穩定運行。調節池中加曝氣攪拌系統，防止懸浮物沉淀。

②調節池出水進入水解酸化池，水解酸化過程能將廢水中的非溶解態有機物截留并逐步轉變為溶解態有機物，一些難于生物降解大分子物質被轉化為易于降解的小分子物質如有機酸等，從而使廢水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后續好氧生物處理［7］。根據《三廢處理工程技術手冊-廢水卷》（化學工業出版社）等資料，預處理對廢水的去除效率為COD45%、BOD540%、SS50%。

③水解酸化池出水可進入UASB厭氧反應系統，經厭氧處理可有效去除廢水中大部分的有機物和懸浮物，其產生的沼氣經脫硫后可送燃氣鍋爐作為燃料使用，其產生的污泥可送污泥壓濾系統進行處理。根據《升流式厭氧污泥床反應器污水處理工程技術規范》（HJ2013-2012），UASB對污水的去除效率為COD80%～90%，BOD570%～80%。

④厭氧系統的出水進入CASS好氧處理系統，CASS好氧處理系統是在傳統SBR工藝上發展起來的一種新工藝，可有效去除廢水中大部分有機物質［7］。根據《序批式活性污泥法污水處理工程技術規范》（HJ577-2010），預處理+SBR對污染物的去除效率為COD70%～90%，BOD570%～90%，SS70%～90%，氨氮85%～95%，總磷50%～80%。故CASS的去除效率取COD85%、BOD595%、SS70%、氨氮85%和總磷50%。

⑤出水進入絮凝沉淀系統，進一步去除懸浮小顆粒物，泥水分離后，上清液達標排放。

4 結論

①紅霉素生產廢水含有較多難生物降解物質，屬高濃度難生物降解廢水。

②目前國內主要的處理工藝路線為預處理—厭氧—好氧—（后處理）組合工藝。

③根據安陽市某制藥廠紅霉素生產廢水水質情況，“氣浮+水解酸化+UASB+CASS+絮凝沉淀”組合處理工藝系統能夠處理紅霉素生產廢水，使其達標。

［1］周健，張會展，方春玉.水解酸化-CASS工藝在紅霉素廢水處理中的應用［J］.水處理技術，2006（12）：90-92.

［2］姜家展，季斌.高濃度抗生素有機廢水處理［J］.中國給水排水，1999（3）：57-58.

［3］曾麗璇，張秋云，劉佩紅，等.抗生素制藥廢水處理技術進展［J］.安全與環境工程，2005（4）：62-64

［4］楊軍，陸正禹，胡紀萃，等.抗生素工業廢水生物處理技術的現狀與展望［J］.環境科學，1997（3）：83-85.

［5］張杰，相會強，徐桂芹.抗生素生產廢水治理技術進展［J］.哈爾濱建筑大學學報，2002（2）：44.

［6］韓德全，朱義彬，馬清進，等.紅霉素生產廢水處理實驗研究［J］.河南科學，2006（3）：443-445.

［7］孫美琴，彭超英，梁多.水解酸化預處理工藝及應用［J］.四川環境，2003（4）：52-55.

Study on Treatment Technology of Erythromycin Fermentation Wastewater

Sun QianZhang Lunlun
（Environmental Technology Consulting Engineering Company of Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450001）

Erythromycin is the secondary metabolites of Streptomyces erythreus，is one kind of macrolide antibiotics. The production wastewater of the erythromycin include extraction wastewater,washing tank wastewater,filter cloth washing wastewater and so on.The water quality is very complicated，the solution has remaining antibiotics and solvent,which has a certain inhibitory effect on microorganisms.At the same time,wastewater contains a lot of difficult biodegradable material produced by biological fermentation,which belongs to high concentration and difficult biodegradable waste water.Based on this,the treatment technology of erythromycin fermentation wastewater was explored. Keywords:erythromycin；fermentation wastewater；treatment technology

X787

A

1003-5168（2016）11-0121-03

2016-10-26

孫倩（1990-），女，本科，助理工程師，研究方向：環保。