醫藥工業是國民經濟的一個重要支柱產業。在眾多的發酵工程制藥產品中，抗生素生產廢水占醫藥廢水的大部分，屬高濃度有機污染廢水。制藥廢水的特點是成分復雜，有機物濃度高，而且含有難生物降解和有抑制作用的抗生素等毒性物質，帶有顏色及異味。鹽酸林可霉素原料液生產廢水就是其中之一。制藥廢水處理方法主要包括物化處理和生化處理。物化處理包括氣提、吸附、蒸餾、絮凝等，但運行費用較高，而生化處理制藥廢水是最適合的[1]。本文將進行SBR、PAC-SBR反應器處理鹽酸林可霉素原料液生產廢水的對比實驗研究。
1 SBR工藝概述
SBR（Seqencing Batch Activated Sludge Process）是一種間歇運行的廢水生物處理方法，具有工藝簡單、節省費用，理想的推流過程使生化反應推力大、底物去除率高，運行方式靈活、脫氮除磷效果好，耐沖擊負荷處理能力強等優點[2]。其工藝類型包括：（1）單一SBR反應器，又可分為限制曝氣，非限制曝氣和半限制曝氣3種；（2）組合工藝SBR反應器，即將SBR工藝與其他工藝組合，可針對不同性質的廢水采取最佳處理工藝，如濕式氧化SBR組合工藝、HA—SBR組合工藝等；（3）強化SBR反應器，包括強化脫氮除磷SBR反應器，投加介質式強化工藝SBR反應器等[3、4]。
投加介質式強化工藝SBR反應器是在反應器中投加介質，其目的是控制微生物群的組成、濃度和活度。其中投加活性炭的SBR工藝（PAC—SBR工藝）是在SBR反應器中投加活性炭。利用活性炭在進水階段的吸附作用，減少進水中的有毒和難降解的污染物的濃度，從而減輕其對生物的抑制作用。被活性炭吸附的有機物在反應階段解吸、降解，而活性炭在沉淀閑置過程中經進一步再生，仍可保持一定的活性。同時活性炭的大比表面積為微生物的生長提供了空間[5]。
2 實驗裝置及材料
實驗裝置采用2個有機玻璃反應器，分別作為SBR反應器和PAC—SBR反應器。反應器高為41.5 cm，有效容積為1.5 L，沿反應器高度方向等距布置6個排水口，反應池配1個小型曝氣器（見圖1）。
實驗測試儀器包括：TL-1A型污水COD測定儀（承德市環保儀器廠）；722型光柵分光光度計（上海市實驗儀器總廠）；TG328B型電光分析天平（上海天平儀器廠）；202-V1型電熱恒溫干燥箱（上海市實驗儀器總廠）；90-2臺式低速離心機（上海手術器械廠）。
實驗試劑及材料包括：葡萄糖（分析純）；普通顆粒活性炭（粒徑20～50目）；中速定性、定量濾紙等。
接種污泥：取自合肥市王小郢污水處理廠氧化溝，其污泥濃度（MLSS）為2500～3000 mg/L，污泥沉降比（SV30）為15%，污泥指數（SVI）為50 mL/g。
廢水：廢水原水采自安徽省皖北制藥廠鹽酸林可霉素原料藥的生產廢水。其有機物濃度較高，COD值為8000 mg/L左右，pH為7～8，SS為0.2～0.3 g/L。廢水中含有生產過程中殘留的抗生素、溶媒等。
圖1 實驗裝置示意圖
1.SBR反應器；2.出水口；3.曝氣頭及曝氣機
3 反應器運行對比研究
接種污泥經馴化后，SBR反應器和PAC—SBR反應器開始正常運行。本文對運行階段反應器曝氣時間、不同制藥廢水投加量的影響、葡萄糖投加量的影響以及活性炭對處理效果的影響等方面進行了對比研究。
3.1 曝氣時間
曝氣時間是在制藥廢水投加量為10%（體積濃度）時討論的（進出水為一次性進出水，沉淀時間為3 h，閑置時間為14 h）；PAC—SBR反應器活性炭投加量為2 g。運行結果見圖2。由圖2可見，在SBR反應器及PAC—SBR反應器中，隨著曝氣時間的不斷增加，COD去除率也不斷增加，直到21 h時達到最高，分別有67.6%和73.1%。而繼續曝氣，去除率不升反降，表明SBR反應器及PAC—SBR反應器處理此種制藥廢水其最佳曝氣時間約為21 h左右。此外，隨著曝氣時間的不同，PAC—SBR反應器比SBR反應器COD去除率高出的比率基本不變，因此曝氣時間不是PAC—SBR反應器優于SBR反應器的主要因素。
圖2 不同曝氣時間的處理效果
3.2 廢水濃度的影響
由于研究對象是鹽酸林可霉素原料藥生產廢水，其中含有對生物有抑制作用的抗生素及溶媒等，因此廢水投加量的不同會對活性污泥生化處理產生影響。本文研究了廢水投加量分別為2%、6%、10%、20%（體積濃度）時的運行情況，其中廢水投加量為20%時進行了葡萄糖投加量的改變，結果如表1和圖3所示。可見，隨著廢水投加量的增加，無論SBR反應器還是PAC—SBR反應器，去除率都呈下降的趨勢。廢水投加量為2%、6%時，PAC—SBR反應器與SBR反應器相比，處理優勢并不明顯，而廢水投加量為10%、20%時，PAC—SBR反應器已明顯優于SBR反應器，這應與活性炭的投加量有關。當廢水投加量為10%時，去除率基本上能保持在50%以上。而當廢水投加量為20%時，去除率隨葡萄糖投加量的不同而有所不同，在沒有添加葡萄糖的情況下，去除率基本維持在30%～40%之間，說明廢水的抑制作用隨著廢水投加量的增加變強，繼續增加廢水投加量意義已不大。同時也表明，單純采用SBR或PAC—SBR工藝處理此種廢水難以滿足要求，必須進行工藝的組合。此外，運行結果也說明，PAC—SBR反應器處理此種廢水的效果總體上優于SBR反應器。
3.3 葡萄糖投加量的影響
廢水投加量為20%（體積濃度）時，改變葡萄糖投加量，分別為0.5、0.25、0 g，運行結果見表1和圖3。可見，隨著葡萄糖投加量的增加，無論SBR反應器還是PAC—SBR反應器，COD去除率都有上升。但是圖4所示的結果反映出，對于SBR反應器，投加葡萄糖使得COD去除率上升，但是其出水COD值與未投加葡萄糖時的出水COD值相比沒有明顯改善，甚至有所上升，說明COD去除率的上升是由于處理了葡萄糖的緣故，并未使得處理制藥廢水的效率上升。而對于PAC—SBR反應器來說，圖中反映出投加葡萄糖對于制藥廢水的處理效率有一定的提升作用，并且投加葡萄糖0.5、0.25 g對制藥廢水處理效率的提升作用差別不大。
表1 反應器運行情況
廢水投加量/% 運行時間/d 反應器 活性炭投加量/g 葡萄糖投加量/g 進水COD值/mg·L-1 出水COD值/mg·L-1 COD去除率/%
2 第1 SBR反應器 0.75 510 80 84.3
PAC-SBR反應器 1 512 84 83.5
第2 SBR反應器 0.75 518 61 88.2
PAC-SBR反應器 1 523 60 88.6
第3 SBR反應器 0.75 520 66 87.4
PAC-SBR反應器 1 527 59 88.8
第4 SBR反應器 0.75 526 63 88.0
PAC-SBR反應器 1 524 62 88.1
第5 SBR反應器 0.75 520 72 86.2
PAC-SBR反應器 1 528 64 87.8
6 第1 SBR反應器 0.75 578 116 79.9
PAC-SBR反應器 1 584 91 84.5
第2 SBR反應器 0.75 577 123 78.7
PAC-SBR反應器 1 570 121 78.8
第3 SBR反應器 0.75 563 130 76.9
PAC-SBR反應器 1 565 129 77.2
第4 SBR反應器 0.75 582 142 75.6
PAC-SBR反應器 1 570 132 76.8
第5 SBR反應器 0.75 548 155 71.8
PAC-SBR反應器 1 555 132 76.3
第6 SBR反應器 0.75 549 170 69.1
PAC-SBR反應器 1 559 133 76.2
10 第1 SBR反應器 0.75 597 213 64.3
PAC-SBR反應器 2 605 194 67.9
第2 SBR反應器 0.75 622 243 61.0
PAC-SBR反應器 2 610 215 64.7
第3 SBR反應器 0.75 632 276 56.3
PAC-SBR反應器 2 616 253 59.0
第5 SBR反應器 0.75 612 296 51.6
PAC-SBR反應器 2 619 284 54.1
20 第1 SBR反應器 0.5 961 448 53.4
PAC-SBR反應器 2 992 377 62.0
第3 SBR反應器 0.5 935 484 48.2
PAC-SBR反應器 2 956 399 58.3
第5 SBR反應器 0.5 957 516 46.1
PAC-SBR反應器 2 979 421 57.0
第7 SBR反應器 0.25 750 418 44.3
PAC-SBR反應器 2 748 374 50.0
第9 SBR反應器 0.25 716 438 38.8
PAC-SBR反應器 2 728 392 46.2
第11 SBR反應器 0.25 735 482 34.4
PAC-SBR反應器 2 730 402 44.9
第13 SBR反應器 0 663 443 33.2
PAC-SBR反應器 2 673 433 35.7
第15 SBR反應器 0 658 438 33.4
PAC-SBR反應器 2 678 433 36.1
3.4 活性炭投加量的影響
在廢水投加量為2%和6%時，活性炭投加量為1 g。從運行結果（表1、圖3）可見，當廢水投加量為2%時，剛剛投加活性炭的PAC—SBR反應器的處理效果并沒有立即改善，而是COD去除率逐漸上升，略高于SBR反應器；當廢水投加量為6%時，PAC—SBR反應器的處理效果基本上比SBR反應器的好，但是程度不明顯。因此，投加1 g活性炭對處理效果影響不是很大。在PAC—SBR反應器中投加2 g活性炭后，廢水濃度分別提高到10%和20%，從運行結果看，PAC—SBR反應器處理效果明顯優于SBR反應器，而且隨著廢水投加量的增加，優勢更明顯。表明在一定時間內投加一定量活性炭對提高PAC—SBR反應器的抗沖擊負荷能力有利，但在運行13 d左右，PAC—SBR比SBR的COD去除率高出的比率開始降低，反映活性炭的吸附作用開始下降。
圖3 反應器運行情況
圖4 投加葡萄糖的影響
4 結 論
本文進行了PAC—SBR和SBR反應器處理鹽酸林可霉素原料藥生產廢水的對比研究，得出以下結論。
（1）曝氣時間對SBR反應器及PAC—SBR反應器處理鹽酸林可霉素原料藥生產廢水的效率有影響，但不是PAC—SBR反應器優于SBR反應器的主要因素。
（2）隨著廢水投加量的增加，PAC—SBR法較SBR法的優勢更為明顯，但PAC—SBR和SBR反應器的處理效果均有降低，表明了鹽酸林可霉素制藥廢水有較強的抑制作用。進一步增加廢水投加量，單獨采用SBR或PAC—SBR法處理將難以達到排放標準，必須進行工藝的組合。而在好氧處理之前增加厭氧處理改善廢水的生化性能，是一種較好的方法。
（3）投加葡萄糖對SBR反應器處理鹽酸林可霉素制藥廢水的影響不明顯，而對于PAC—SBR反應器的處理效率有一定的提升作用。
（4）在一定時間內投加一定量活性炭有利于提高對有機物的處理效果及反應器的抗沖擊負荷能力，但是在運行一定時間后，活性炭的吸附能力會接近飽和，若不對其進行再生，處理效果將下降。
總體看來，PAC—SBR法較SBR法處理鹽酸林可霉素原料藥生產廢水有一定的優勢。
參考文獻
1 鄒 平，高廷耀.SBR法處理制藥廢水的試驗研究.給水排水，2000，26（5）：43～45
2 彭永臻.SBR法的五大優點.中國給水排水，1993，9（2）：29～31
3 陳郭建，魏興義.PAC—SBR法處理高濃度有機廢水.環境工程，1995，13（5）：3～6
4 佘宗蓮，李世美.序列間歇式好氧活性污泥法處理生物制藥廢水研究.環境工程，1997，15（6）：3～6
5 蘭淑澄.活性炭水處理技術.北京:中國環境科學出版社，1991
（收到修改稿日期：2004-02-06）
[1]第一作者：李湘凌，女，1969年出生，碩士，合肥工業大學講師，主要從事環境科學、環境工程的教學和科研工作。
| 
