半合成抗生素是指以微生物合成的抗生素为基础，对其进行结构改造后得到的新化合物。中国半合成抗生素经过近十几年的发展，现在已经形成多个分支并存，各分支产品相对齐全的格局，其主要还是从青霉素和头孢菌素发酵的基础原料通过结构改造而来。
随着半合成抗生素的广泛使用，其产生的废水如何治理成了企业一大头疼的问题。下面就为大家介绍一下在半合成抗生素废水治理工艺方案上如何选择。
半合成抗生素废水特征
半合成抗生素废水既有合成药废水成分复杂、难降解物质多的特点，又同生物制药废水一样含有抗生素等生物抑制剂，其主要特征如下：
1.水质成分复杂：半合成抗生素生产的特点是流程较长、反应复杂、副产物多，反应原料常为溶剂类物质和环状结构的化合物，使废水中的污染物组分繁杂，增加了废水处理难度。
2.废水中污染物含量高，COD值高：生产过程中使用大量有机、无机化工原料，由于多步反应，原料利用率低，进入废水中的污染物量较大，造成废水COD浓度值高，少则数千，多则上十万。
3.难降解及有毒有害物质多：半合成抗生素生产使用的原料中有许多有机污染物，且极难降解，同时废水中还不可避免地含有从原料和产品中带入的一定浓度的有机类生物抑制剂，甚至是杀菌剂，给生化处理造成严重困难。
4.部分废水盐分含量高：废水中过高浓度的盐分对微生物有明显的抑制作用，例如当废水中的氯离子超过3000mg/L时，未经驯化的微生物的活性将受到抑制，废水处理的效率将明显下除，更高浓度甚至造成污泥膨胀，微生物死亡的现象。
目前用于抗生素废水处理的物化方法主要有混凝、沉淀、吸附、气浮、焚烧和反渗透。这些方法有的需投加大量化学药剂使得处理成本提高、操作复杂，有的生成大量副产物，处理不当易造成二次污染。对于厌氧处理，抗生素废水的残余抗生素、盐类和一些添加剂会严重抑制厌氧微生物的正常代谢活动。对于好氧处理，若采用常规的好氧活性污泥法，直接处理这种COD浓度高达数千mg/L以上的废水，又难以达标排放，除非用大量的废水稀释才能处理，但是这又导致基建和运行费用增加…
废水工艺的选择
根据国内的经验，一般的策略是采用组合的污水处理工艺，下面以盐酸克林霉素和克林霉素磷酸酯为大家实例分析。
盐酸克林霉素的生产工艺是以盐酸林可霉素为原料，与氯代剂加合，使氯基取代羟基基团，经碱化、水解、提取、成盐、浓缩、结晶后制得，其工艺废水主要为碱液吸收废水、碱提废水、真空泵排污水、蒸汽凝结废水、设备清洗水、地面冲洗水等;克林霉素磷酸酯以盐酸克林霉素为起始物料，经缩合、碱化、酯化、水解、结晶后制得，其工艺废水主要为过滤分离的母液、蒸汽凝结废水、设备清洗水、地面冲洗水等。
1.该废水的高COD主要由乙醇、二甲基甲酰胺等有机物形成，乙醇极易降解，酰胺类也可以降解，防碍生化处理的主要物质是高浓度抗生素的存在，当抗生素的浓度降低到半抑制浓度以下时，可以生化处理。从老厂废水的水质监测结果可以看到，其BODs/COD为0.7，废水在稀释状态下可生化性好。该废水可以采用以生化处理为主的处理流程，但需辅以化学方法减轻抗生素的毒性，采用较大的回流化。同时，需要对微生物进行驯化，提高耐受浓度。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
2.废水中的主要抗生素洁霉素和盐酸克林霉素的分子结构由两个杂环分子以甲酰胺基连接，根据酰胺基在强碱性条件下易水解的特点，可以用强碱破坏其分子结构，从而改变原有的微生物毒性，有利于生化处理。相比采用化学氧化法破坏抗生素的微生物毒性而言，碱解工艺条件简单，成本低廉，且可利用废水呈碱性的特点，减小碱耗量。
3.废水中磷酸盐和钾盐的浓度接近微生物中毒浓度，以预处理方法进行处理。可以利用废水呈强碱性的特征，用Ca(OH)2高效去除磷酸盐，同时，Ca2+在废水处理中也被用来作为K+的拮抗剂，可以提高微生物对默的耐受浓度。
4.废水中含有一定量的难降解有机物，结合厌氧处理和好氧处理，利用废水BOD5浓度高的特征，可以有效地减小出水中难降解有机物的浓度。
5.废水中还含有一定的有机溶剂，如卤代烃等，不易降解，但比水重，在水中溶解度小，可以通过预处理中通过隔油沉淀去除，减少其对后续处理的影响。
根据以上分析，可以确定盐酸克林霉素和克林霉素磷酸酯废水处理主体工艺：隔油沉淀+化学除磷(碱解)+中和+预曝气调节池+厌氧(缺氧)好氧生化处理，出水水质需达GB8978-1996新扩改一级标准排放。
结论
半合成抗生素废水具有高污染物浓度、难降解和有生物抑制性物质的特点，可以采用物理、化学和生化相结合的组合工艺来进行治理，工艺方案的选择，首先应依据拟去除污染物的特征，形成一个个处理单元拼块，再优化组合，形成一个完整的处理工艺。分析表明，强化预处理+多级A/O工艺在处理类似废水中具有一定的优势。(来源：谷腾环保网)
黑臭水体一直是水环境的一个严重问题，水体灰黑恶臭影响了广大城乡居民的生活质量。大量工业废水汇入河流，导致水体发生黑臭现象，水生态系统也在面临巨大的挑战。目前，黑臭水体的治理主要有3种方式，物理法、化学法和生物法。物理法是指利用材料物理特性的方法，例如利用碳吸附的物理特性，以及用网来吸附某些固体物质，最终达到净化的效果。化学法是指经过一系列的化学变化，例如酸碱中和，酸性物质过高，可以通过添加碱性制剂来平衡水体酸碱度。当污水中含有有害物质时，可以通过添加另一反应物与之发生化学反应，生成不溶于水的物质或无害物。例如硫酸铜CuSO4，就可以用氢氧化钡Ba(OH)2来反应，生成物都为不溶物，即达到了处理的效果。生物法，许多植物、藻类本身带有净化水体的能力，通过自身微生物的降解，可以和黑臭水体中的有害物质进行分解，最终达到治理黑臭水体的效果。物理法和化学法对黑臭水体短时间内可以达到良好效果，但都不能从根本上有效治理。生物法治理黑臭水体周期较长，对一些特定的工业废水中的重金属离子不能有效降解。因此单一的方法治理黑臭水体，都不能达到长时间有效的治理，其效果也存在缺陷。因此，应当根据河流水质的自身特点，制定不同的治理方案，多种治理工艺相结合，达到水质净化的目的。 大沽排水河为天津市西青区代管二级排水河道，起于三孔闸，止于西青津南交界，全长24.02km，堤顶高程3.5～6.0m，河底高程-0.2～-0.53m，上口宽20～25m，下口宽8m，边坡比1:2，河底坡降1/20000，设计水位2.7m，设计体积流量8m3/s。河道来流水体水质指标较低，入境后，指标升高再降低，但仍为GB3838－2002劣V类，氨氮含量、高锰酸盐指数、COD较高。周边养殖废水排放问题较严重，且存在雨污合流和管网盲区问题。 采取分级处理黑臭水体。一级采用孔板式细格栅，沉砂池和沉淀池进行初步栅渣、沉砂和污泥处理；二级采用生物膜-膜反应器（复合MBR）装置处理。使其最终达到GB3838－2002的V类水标准。
1、水质指标
1.1、仪器 表1是大沽排水河不同断面的水质监测数据。结合大沽排水河水质数据，计算综合水质标识指数Iwq：
式中，X1、X2由计算获得，X1为河流总体的综合水质类别，X2为综合水质在X1类水质变换区间内所处位置，判断水质等级只需参考X1，X2即可；X3和X4根据比较结果得到，X3为参与综合水质评价的水质 指标中，劣于水环境功能区目标的单项指标个数；X4为综合水质类别与水体功能区类别的比较结果。
1.2 设计进出口水质 由大沽排水河水质监测数据明显可以看出，位于精武镇入境断面的水质相对最为严重。以此作为设计水质指标进口处的参照标准，见表2
2、污水处理工艺及流程
2.1、工艺原理 在复合MBR系统中首先加入填料形成生物膜，和悬浮生长的微生物共同达到对黑臭水体污染物的降解效果，两者之间的交互作用同时增强了膜生物反应器系统的整体的调节机制，使复合MBR系统增强了一定的抗冲击负荷能力。在复合MBR系统中加入填料的目的首先是为了增强系统整体的抗冲击能力，以此来保障对黑臭水体的治理效果；其次是通过添加填料，降低反应器中悬浮状态下活性的污泥含量，膜不易受到污染，进而保证了较高的膜通量。
2.2、工艺流程 对黑臭水体水样采取分级处理措施：一级采用孔板式细格栅、沉砂池和沉淀池进行初步栅渣、沉砂和污泥处理，二级运用生物膜-膜生物反应器处理。具体包括生物膜、曝气管、曝气槽、填料以及鼓风机。见图1。
3、主要设备及其参数 该装置以一体式MBR为基础。膜组件浸没在生物反应器中，出水需要通过负压抽吸经过膜单元后排出。体积小，整体性强，工作压力小，节能且不易堵塞。
1）膜材质与组件。采用管式陶瓷膜，密封材质为硅橡胶，可以有效避免有机膜的不足，并且化学性质稳定，抗污染能力强，耐高温和酸碱，可以在恶劣的环境下使用，机械强度高，寿命长。组件结构简单，12芯，用于中小规模的水处理，更换方便，进水预处理要求低，易清洗。
2）膜种类。采用微滤膜（MF），孔径为0.1μm，可分离0.2～1μm的大颗粒和大分子物质，操作压力为0.1MPa。
3）鼓风机。曝气风机采用回转式鼓风机，选用3台（1备2用），净质量120kg，风量1.09m3/min，频率50Hz，转速430r/min，功率为1.5kW，排风口径为40mm。
4）格栅。格栅选取孔板式细格栅，主体材质为SUS304，栅隙为6mm，电机功率为1.8kW，栅前水深1.0m，设备长1230mm，设备宽1000mm，分离效率可达80%以上。
5）沉砂池。曝气沉砂池，水平流速6cm/s，宽深比1.2，停留时间5min，穿孔曝气管材质为SS304，直径5mm。
6）沉淀池。斜管沉淀池，斜管孔径90mm，与水平夹角60°，污水流速0.6mm/s，表面水力负荷2.3m3/(m2•h)。
4、运行效果 装置于2018年7月15日开始实施，自7月15日－9月15日对进、出口断面水质进行监测，历时2个月，监测频率为2次/周，共监测16组数据。COD、TP、NH3-N的最终去除率见表3。
4.1、COD的去除 装置对COD的去除效果见图2
由图2可知，该装置治理的COD有明显下降趋势，进口断面为57.13mg/L，经过16次监测后，出口断面COD降为36.61mg/L，去除率35.92%。COD降解速率在第1个月末达到最大，之后去除效果缓慢，最终COD稳定在36mg/L左右，达到GB3838－2002的V类水标准。
4.2、NH3-N的去除 装置对NH3-N的去除效果见图3
由图3可知，该装置对NH3-N去除效果与COD去除效果明显不同。进口断面NH3-N的质量浓度8.82mg/L，最终出口断面NH3-N的质量浓度3.55mg/L，满足近期对NH3-N治理的设计要求。去除率达到59.75%。装置前期对NH3-N去除效果更为明显。
4.3、TP去除的效果 装置对TP的去除效果见图4。
由图4可知，对TP的去除效果近乎线性关系。进口断面TP的质量浓度2.18mg/L，治理2个月后，TP的质量浓度下降到0.48mg/L，满足近期对TP治理的设计要求，去除率达到77.98%。对TP含量数据和监测周期进行分析，可得出的经验公式ρ(TP)/(mg•L-1)=2.248-0.1248x（x为检测次数），相关系数R2=0.9755。
5、结 论 针对河流黑臭水体，采取分级处理措施。一级处理工艺采用孔板式细格栅，沉砂池和沉淀池进行初步栅渣、沉砂和污泥处理。二级处理工艺运用生物膜-膜反应器（复合MBR）处理黑臭水体。 最终大沽河排水主要污染物COD和NH3-N、TP的质量浓度由最初的57.13mg/L和8.82、2.18mg/L分别下降到36.61mg/L和3.55、0.48mg/L，最终去除率分别达到35.92%和59.75%、77.98%。满足初期设计出口水质指标，COD最终达到GB3838－2002的V类水标准。长时间以此治理黑臭水体，有望达到V类水标准。 本设备体积小、整体性强、工作压力小且节能[10]。若采用超滤膜，选取更大型号的设备，对水体的治理效果将更为显著。但运用生物膜技术治理黑臭水体，膜易受污染，且造价昂贵，因此作为城市治理污废水尚未得到推广与普及。为此，还要做更深入的研究。
作者：赵鹏，孙书洪
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