[发明专利]一种发酵类抗生素生产废水的联合处理方法

说明书

本发明公开了一种发酵类抗生素生产废水的联合处理方法，对抗生素生产依次进行强化水解处理和利用厌氧膜生物反应器(AnMBR)进行厌氧发酵。本发明方法针对厌氧发酵进水中不能有高浓度抗生素和悬浮颗粒物降解缓慢的特点，通过强化水解，选择性破坏废水中的抗生素，解除其生物抑制，然后耦合厌氧膜生物反应器实现废水中COD和悬浮物的高效去除。本发明在生化系统前破坏了废水中的抗生素，解除了厌氧微生物的抗生素压力，阻断了抗生素对耐药菌和耐药基因的筛选和富集，从而实现高抗生素废水处理过程中抗性基因的控制。本发明方法操作简单、成本较低、去除率高且运行稳定性好，具有广泛的适应性，适合推广应用。

技术领域

本发明涉及一种制药废水的高效安全的处理方法，特别涉及一种发酵类抗生素制药废水的处理方法，属于环境工程和高浓度难降解废水处理领域。

背景技术

我国是世界上发酵类抗生素药物的主要生产基地，发酵类抗生素生产在我国经济中扮演着重要角色。发酵类抗生素的生产主要分为发酵、过滤、提取和精制等步骤，制药废水的化学需氧量(COD)高，胶体和悬浮物(SS)浓度高，组成复杂，抗生素浓度高，是典型的高浓度难降解有机废水。

厌氧生物处理工艺特别是上流式厌氧污泥床(UASB)工艺，非常适用于高浓度废水的高效处理，并在很多工业废水中得到了广泛应用，但制药废水中的抗生素会破坏污泥活性和稳定性，造成系统的崩溃。此外，高浓度抗生素压力还会筛选和富集抗生素耐药菌和耐药基因，增加出水和剩余污泥的安全风险。

在众多处理技术中，强化水解-UASB处理技术是目前处理发酵类制药废水的一种常用的技术手段，在产业界广泛应用，其核心技术为：强化水解选择性破坏废水中的高浓度抗生素，在源头彻底阻断，解除抗生素对生化系统的抑制；再耦合UASB反应器实现废水中高浓度COD的高效去除，保障后端脱氮生化系统的稳定运行，很好地控制耐药菌和耐药基因的富集和传播，且该组合技术具有操作简单，处理高效等优势，但是：该技术存在以下技术问题：1.在组合工艺只能保证工程UASB在低负荷下有较高的COD去除率(负荷小于2gCOD/L/d，去除率大于50％)，在高负荷下会出现酸化和崩溃。2.UASB存在颗粒污泥流失现象，每运行一段时间就需要补充颗粒污泥，需要增加额外的成本。因此，如何解决上述问题成为了限制该技术应用的瓶颈。

在传统的强化水解-UASB工艺中，由于发酵废水中含有大量蛋白和微生物代谢产物，强化水解处理时蛋白质受热易变性，导致废水中悬浮物增加。有机颗粒物需经过分解和水解过程才能转化成可以被微生物利用的小分子，而这两个过程无疑是十分缓慢的。

分解是指复杂的有机物缓慢裂解变成多糖、蛋白和脂质，同时也会产生可溶的和不可溶的惰性物质；水解过程是将多糖、蛋白和脂质在胞外逐渐转化为糖、氨基酸和长链脂肪酸等。

根据厌氧消化第一模型(ADM1)，在高SS废水处理中，有机颗粒物的分解和胞外水解过程是厌氧发酵过程的限速步骤。废水中的SS包裹在颗粒污泥表面和堵塞颗粒污泥的孔隙，降低其传质效率，并抑制颗粒污泥的活性。研究表明，UASB以高SS的发酵类制药废水为基质运行三个月后，其产酸能力受到严重抑制，产甲烷能力完全丧失。不仅如此，SS压力还会造成颗粒污泥的流失，蛋白颗粒会在厌氧产气的推动下形成泡沫，带动颗粒污泥抬升并从反应器中洗出，不利于UASB的稳定运行。

因此强化水解后选择可同时进行SS高效分解和COD高效去除的反应器是提高处理效能的关键。

厌氧膜生物反应器(AnMBR)是将厌氧发酵和膜技术有效结合的污水处理工艺。该工艺具备厌氧生物处理的传统优点，并通过膜的过滤截留作用，显著提高出水水质，同时反应器内维持了高浓度的微生物，进一步提高了有机物的分解转化效率，并有效弥补了传统厌氧生物处理工艺的不足。AnMBR能够使易于降解的溶解态有机物随着水通过滤膜，而使难于降解的有机悬浮物和反应器内的厌氧污泥截留在反应器内，实现水力停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT)的分离，将分解缓慢的SS截留在反应器中直至完全分解。AnMBR已经在高SS废水如餐厨垃圾，咖啡渣，棕榈油和油泥废水的处理中展现了优越性能。