水體中抗生素處理方法的研究進展與展望

摘要：抗生素的大量生產與濫用對人類健康和生態環境造成了潛在威脅，使得水體中抗生素的去除成了亟待解決的問題。本文介紹了抗生素的生物處理法、物理處理法和高級氧化法在近幾年來的研究進展，并對未來的發展方向做了展望。

關鍵詞：抗生素；處理方法；研究進展

抗生素作為具有較強的抑菌和殺菌作用的藥品的一類，大量用于人類疾病的治療及牲畜行業。我國對抗生素的濫用十分嚴重，不僅會導致超級細菌的出現，還使地下水等水體受到污染?？股貜U水具有毒性大、成分復雜、有機物濃度高、可生化性差等特點，處理難度很大。目前，水體中抗生素的處理方法主要包括生物處理法、物理處理法、高級氧化法等。

1.生物處理法

生物處理法是利用微生物代謝作用分解水中的有機污染物而達到降解目的。該方法成本低廉，經濟高效，主要類型有間歇活性污泥法（SBR），生物膜反應法（MBR）等。涂保華[1]等研究SBR工藝對克拉霉素、磺胺甲惡唑、土霉素和頭孢他啶4種抗生素的去除效果，可分別達到91%、20%、96%和74%。于志浩[2]研究了海綿-浸沒式MBR工藝對磺胺類抗生素的去除性能和機制，對磺胺嘧啶和磺胺甲惡唑的去除性能分別為92%和83%。

2.物理處理法

物理處理法主要包括膜處理法和吸附法。膜處理法是利用滲透速率差、濃度差等推動力對水體中的污染物進行分離，主要類型包括超濾、納濾和反滲透等。王健行[3]等采用納濾膜處理抗生素制藥廢水的二級生化出水，當合適的操作壓力、pH值、進水流量條件下，水中TOC和色度可降至零左右。膜處理過程中會產生抗生素濃縮液，膜更換的成本高，在處理抗生素污染時應用較少。

吸附法是一種簡單且有效的消除水體中抗生素污染的方法。常用的吸附材料有沸石、活性炭、粘土礦物及碳納米材料等。劉瑩[4]研究了改性活性炭對城市污水處理廠各工段出水中磺胺類抗生素的去除，其去除率在87.37%到100%之間。吸附法對抗生素的去除效率高，但目前有效的脫附再利用以及吸附材料的回收仍是難題。

3.高級氧化法

高級氧化是通過化學手段將有機污染物轉變為無毒害的無機物或易生物降解且毒性較低的中間產物。其具有效率高、氧化徹底、適用范圍廣、不產生二次污染等特性，是去除水體中抗生素的有效途徑，但目前常用作廢水二級生化處理后的深度處理。常見的有臭氧氧化法、光催化氧化法、Fenton法、過硫酸鹽氧化法等。

臭氧氧化法是臭氧在水中分解并生成具有強氧化性的羥基自由基（OH·）來降解污染物。郜子興[5]采用臭氧+雙氧水的催化氧化體系處理制藥二級生化出水，COD去除率可達88.74%，處理后可達到制藥廢水污染物排放標準要求。臭氧法能夠有效去除水體中的抗生素，但是經其處理后的副產物毒性強且礦化時間較長。

光催化氧化法是催化劑在光存在下將水分子氧化成OH·，進而降解有機物，其具有無毒，安全，見效快等特點。羅力莎[6]等制備多壁碳納米管/鎢酸鉍復合光催化劑用于處理環丙沙星廢水，在適宜的催化劑用量、初始濃度、pH值和處理時間條件下、去除率可達91.5%，且材料的重復使用效果較好。

Fenton法是雙氧水在催化劑Fe2+的作用下，產生OH·來降解有機物，一般在酸性條件下進行，高效快速，選擇性小。李再興[7]等采用Fenton氧化法深度處理抗生素二級生化出水，通過正交和單因素實驗探究了各反應因素對處理效果的影響，處理后的廢水COD濃度可滿足相關排放標準的要求。遲翔[8]等采用超聲-Fenton氧化技術去除沼液中的四環素類和磺胺類抗生素，去除效果均能達到90%左右，且保留了沼液的養分。

過硫酸鹽氧化法是通過產生氧化性更強的SO4-·來達到降解的目的。其不受pH的影響，使用范圍更大。溫學[9]等研究了諾氟沙星和土霉素在紫外/過二硫酸鹽氧化體系中的降解行為，其為水體中抗生素的污染防控提供了理論指導。

4.結論與展望

水體中抗生素的處理難度大，每一種方法都有它的優勢和不足，單獨依靠一種處理方法難以很好的解決抗生素污染難題，利用多種方法形成的組合工藝進行協同處理是未來重點的發展方向，同時對其中的主要環節還需更加深入的探索與研究。在污水處理廠原有處理工藝基礎上，安裝高級氧化裝置等，在有效提高水中抗生素去除效率的同時也可提高其他常規污染物的去除效果，便于去除技術和工藝的推廣。

參考文獻

[1]涂保華，儲云，陳兆林等.城市污水處理中抗生素類污染物的去除研究[J].中國給水排水，2014，30（23）：81-84.

[2]于志浩，張新波，劉陽等.海綿-浸沒式MBR去除城市污水中磺胺類抗生素[J].中國給水排水，2018，34（19）：90-95.

[3]王健行，鄭靖凡，魏源送等.納濾膜深度處理抗生素制藥廢水的運行條件優化[J].中國給水排水，2018，34（19）：85-89.

[4]劉瑩.改性活性炭對水中典型磺胺類抗生素的吸附性能研究[D].山東師范大學，2018.

[5]郜子興.臭氧催化氧化深度處理抗生素廢水[D].河北科技大學學報，2018.

[6]羅力莎，馬軍，辛丙靖等.多壁碳納米管/鎢酸鉍復合光催化劑降解環丙沙星[J].中國給水排水，2018，34（17）：52-57.

[7]李再興，左劍惡，劇盼盼等.Fenton氧化法深度處理抗生素廢水二級出水.環境工程學報，2013，7（1）：132-136.

[8]遲翔，周文兵，武林等.Fenton法對沼液中三種四環素類和三種磺胺類抗生素氧化去除的研究[J].農業環境科學學報，2018，37（11）：2451-2455.

[9]溫學.紫外/過硫酸鹽解水中抗生素的研究[D].吉林建筑大學學報，2018.

作者簡介：劉帥（1992.02-），男，湖北省荊州市人，碩士研究生學歷，廣東省環境保護工程研究設計院有限公司助理工程師，主要研究方向：污水、固廢處理。

（作者單位：廣東省環境保護工程研究設計院有限公司）