阿维菌素废水处理方法研究

付秋爽张振贤　田文超　党酉胜

（河北胜尔邦环保科技有限公司河北石家庄050091）

阿维菌素废水处理方法研究

付秋爽*张振贤田文超党酉胜

（河北胜尔邦环保科技有限公司河北石家庄050091）

阿维菌素废水是一种高浓度难降解的抗生素废水，且废水中含有对生化处理有抑制作用的物质，目前应用较多的“厌氧+好氧”工艺虽然取得了较好的效果，但仍不能满足越来越高的排放标准要求，需要跟其他工艺组合，彻底解决废水中的难降解物质和对生物处理的抑制问题。本文介绍了阿维菌素废水的特点，阐述了目前常用的预处理方法、深度处理方法及其处理效果、影响因素和存在的问题。

阿维菌素废水；高浓度有机废水；处理方法

阿维菌素（Avermectin简称AVM）是一种高效、低毒、安全、广谱的新型农畜两用抗生素，属于大环内酯抗生素类杀虫杀螨剂，是土壤微生物灰色链霉素的发酵代谢产物，已作为甲胺磷等有机磷高毒农药的代替品在世界范围内广泛推广应用[1]。阿维菌素生产过程中产生大量废水，该废水成分比较复杂、有机物浓度高、毒性大、色度深，属于难处理高浓度有机废水[2]。现在阿维菌素废水处理的工艺大部分为“厌氧消化+好氧”，由于废水中残留的阿维菌素会对废水生物处理产生严重的抑制影响[3]，因此对阿维菌素废水进行物化处理，对于消除或减轻废水中残留阿维菌素对生化处理的抑制影响是非常必要的。再者随着国家污水排放标准的不断提高，阿维菌素废水单经生物处理出水很难达标，也需配合其他工艺将废水深度处理。

1　阿维菌素废水的特点

阿维菌素是以玉米淀粉、花生粉、黄豆粉、葡萄糖、酵母膏及少量微量元素等为原料经接种阿维菌素菌种发酵制得。排放的废水包括：发酵液板框压滤出水、设备冲洗水和少量精馏废水。废水的主要成份为发酵液残存的培养基（包含一些糖类、蛋白质、和脂类等），发酵过程中产生的代谢产物及残留的少量的阿维菌素，成分比较复杂，污染物浓度高，COD可高达50000 mg/L，悬浮物多、色度较高、气味刺鼻，属高浓度有机废水。废水水质为：

COD：35000～45000、pH：3.5～4.5、SS：3000 mg/L～5000mg/L、氨氮：600 mg/L～800mg/L、AVM：195μg/L～215μg/L。

研究表明：当AVM质量浓度分别为25、50、100μg/L时，对厌氧消化分别表现出轻度抑制、明显抑制和严重抑制作用[3]。实际当中废水的AVM残留浓度高达215μg/L，大大超过了厌氧消化的承受能力，而高浓度有机废水处理中应用较多的是厌氧消化工艺，为了保证后续生化处理的效果，有必要对阿维菌素废水进行预处理。

2008年8月1日，国家环保部和国家质量监督检验检疫总局发布《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)，明确规定将现有发酵类抗生素制药企业废水COD的排放标准由300mg/L提高到200mg/L[4]。进一步提高了抗生素生产企业的废水排放标准，因此，阿维菌素废水生物处理也需结合其他工艺对废水进行深度处理。

2　处理方法类型

目前，除厌氧、好氧等生物处理工艺外，阿维菌素废水处理常用的方法为混凝沉淀、铁碳内电解、Fenton法和强制性电化学工艺。

2.1混凝沉淀法

混凝沉淀法是废水处理中常用的处理技术，应用广泛。混凝沉淀法具有操作简单、能耗低、处理方法成熟稳定等优点。混凝—沉淀技术在阿维菌素废水治理当中既可用于原水的预处理，也可用于生物处理后的深度处理。

李再兴[5]等采用自制聚合硅酸铝铁（PSAF）混凝剂预处理AVM废水取得了较好的效果，当废水pH值调整为6.5～7.5、投加PSAF的质量浓度80mg/L时，混凝效果最好，废水中的COD、SS和AVM的去除率可分别达到18.9%、34.6%和20.5%。且处理后废水的B/C由0.31提高到0.42，提高了废水的可生化性。试验中还对比了聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）的等常用絮凝剂处理效果，结果表明：在各絮凝剂的最佳混凝条件下，PSAF的混凝效果最好。且PSAF可以用粉煤灰、硫铁矿烧渣固体废弃物制备，可达到废物利用、节省运行成本的目的。

闫栋华[6]选用工业中常用的四种絮凝剂PAC、PFS、AlCl3、FeSO4对阿维菌素废水进行了混凝实验，四种絮凝剂中PFS的混凝效果最好。调整废水pH值为8，PFS投加量为200mg/L，配入助凝剂PAM为2mg/L时，COD和AWM的去除率分别为38.2%、33.6%。

冯慧桃[7]等采用FeCl3、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)2、KAl(SO4)2以及和PAM的复配处理阿维菌素厌氧出水，研究絮凝剂处理后废水的COD、色度的去除率。结果表明：(1)单独使用无机絮凝剂时COD和色度的去除率，铁系盐混凝效果普遍高于铝系盐。铁系盐的COD去除率和脱色率分别约为48%和74%，铝系盐的COD去除率和脱色率分别约为34%和68%。(2)复配入助凝剂PAM后，无机絮凝剂的处理效果都大幅提高。在投加量约为单独最佳投加量的1/2时，COD的去除率，铁系盐的COD去除率由20%左右提高到51%左右，脱色率由36%左右提高到63%左右；铝系盐COD去除率由15%左右提高到45%左右，脱色率由40%左右提高到60%左右。

2.2铁碳内电解

铁碳内电解技术是基于电化学中Fe/C原电池反应原理对废水进行处理的工艺，铁碳内电解反应不但有氧化还原、催化氧化等电化学反应，而且还有絮凝吸附、络合和共沉淀作用。其反应原理为：在酸性电解液中，铁屑与炭粒形成无数微小原电池，释放出活性极强的[H]，新生态的[H]能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。同时产生新生态的Fe2+，新生态的Fe2+具有更高的吸附-絮凝活性，从而达进一步增加对有机废水的降解效果。近年来，铁碳内电解工艺在难降解废水中应用越来越多，此工艺不仅仅能大大的降低有机物浓度，还能去除废水的毒性，提高废水的可生化性。具有应用范围广、处理效果好及操作维护方便等优点。现在市场上有成品的铁碳内电解填料，可解决铁碳板结和填料不均匀问题，在实际工程应用中具有很好的效果。铁碳内电解工艺既可用于阿维菌素废水进入生物处理前的预处理，又可用于生物处理之后的深度处理。

李再兴等[8][9]利用Fe-C内电解技术对AVM废水进行预处理取得了明显的效果。当废水pH值为3～6时，反应时间30min，废水中CODCr和AVM的去除率分别达到19.5%和68.5%，且废水的可生化性大大提高，为后续生化处理创造了有利条件。

闫栋华[6]利用Fe-C内电解技术处理AVM废水也取得了良好的处理效果。在不稀释原水的情况下，最佳工艺条件为：停留时间30min、原水pH值3.7、混凝pH值8～9、曝气时间4h。处理后，废水COD由10800mg/L降至6642mg/L，去除率达到38.5%；废水中AVM含量由65μg/L降至31μg/L，去除率达到52.3%，大大减轻了生化处理的压力，为后续生化处理创造了有利条件。

笔者也对铁碳内电解工艺处理阿维菌素废水做了大量研究，并已在实际工程中应用。工程中采用铁碳内电解工艺深度处理阿维菌素废水好氧出水，取得了较好的效果。当好氧系统二沉出水COD为1000mg/L时，最佳工艺条件为停留时间1小时、进水pH为2.5、混凝pH为6、溶解氧为0.9mg/L～1.4 mg/L时，COD去除率达到56%。工程当中，反应时间一般提前由试验确定，运行当中COD去除率主要受进水pH和混凝pH影响。随着pH的降低，COD的去除率随之增大，但过低的pH会导致用加药量的增长、填料消耗加快，运行费用提高，且系统产生大量污泥。出水混凝过程中，随着pH的增加，COD去除率增高，当pH大于4后，COD去除率又逐渐降低，且出水颜色加深。因此，系统运行中最佳pH应综合考虑出水效果和运行费用等因素综合确定。实践证明：铁碳微电解法适用于处理阿维菌素废水好氧出水，COD去除率高、运行稳定、操作简单，影响因素少，效果稳定。

2.3Fenton法

Fenton法在废水处理中的作用主要包括对有机物污染物的氧化和混凝两种。在酸性溶液中H2O2与Fe2+作用，产生活性极强的自由基(如·OH、·OOH、·H等)可使难降解有机污染物发生开环、断键、加成、取代、电子转移等等反应，从而使大分子难降解有机物转变成易生物降解小分子物质，提高废水的可生化性，甚至直接分解成CO2和H2O，达到去除污染物的目的。反应中生成的Fe(OH)3胶体具有吸附-絮凝功能，从而进一步去除水中部分有机物。Fenton法具有去除效率高，反应迅速等优点，但存在药剂费用高，操作工作量大、产泥量大、反应条件要求苛刻等缺点。常用的Fenton法现在研究更多的集中在阿维菌素废水深度处理上。

李再兴等[10]采用Fenton试剂对阿维菌素废水好氧处理出水进行深度处理，取得了较好的效果。当控制反应条件为初始反应pH值3.0、30%H2O2投加量5‰、0.5 mol/LFeSO4投加量1%和反应时间40 min时，出水COD小于120 mg/L，COD去除率可达75%以上，可满足《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB 21903-2008）排放标准要求。

薛同来[11]采用Fenton试剂对阿维菌素废水好氧处理出水进行深度处理，当控制反应条件为pH值为5.0、30%H2O2投加量2.0 mL/L、FeSO4投加量为50.0 mg/L、反应时间2.0 h时，COD的去除率可以达到55.4%，出水COD为175.0 mg/L，达到了发酵类抗生素废水排放标准的要求。

2.4强制性电化学工艺

电化学工艺是利用阳极的高电位来降解有机污染物的废水处理方法，电化学技术不但能降解废水中的污染物，还可以提高废水的可生化性，且处理彻底、无需添加化学药品、使用方便等成为处理难降解有机废水的重要方法之一[12]。

王强等[13]采用电化学技术对阿维菌素废水进行预处理，当电压控制在18V，电解时间控制为30min时处理效果最好，且废水可生化性提高。试验过程中发现：随着电解时间的延长，COD的值先增大后减小，这表明废水中含有的难降解物质随着电解反应的进行，大分子物质被分解成小分子物质，废水的可生化性提高，为后续生化处理创造了有利条件。

强制性电化学工艺去除难降解物质时间短、效果好，但耗能较大，目前还没有在工程中大规模应用。

3　结论与建议

综上所述，混凝沉淀、铁碳内电解、Fenton法和强制性电化学工艺都能有效的去除阿维菌素废水中的COD和AVM残留效价，并使废水的可生化性提高，减轻了生化处理的压力，为后续生化处理创造了有利条件。将这些物化工艺与生物处理工艺相结合，将大大提高生物处理的效率，进一步降低水中的污染物。为了保证阿维菌素废水处理后能达到国家越来越严格的排放标准，且处理效率高、投资小、运行费用低，就需要将多种物化、生化工艺相结合，且需要将实验室研究与工程实践紧密结合起来，才能找到最佳工艺组合，并能根据水质要求选择合理的设计参数和运行参数。

[1]吴国荃,孙诗敏,王金台,聂美丽.生物农药阿维菌素[J].精细与专用化学品,2003,14:8-10.

[2]姚瑶,田文艳.简述阿维菌素废水处理现状[J].黑龙江科技信息, 2010,6:59-63.

[3]李再兴,杨景亮,刘春燕,等.阿维菌素对厌氧消化的影响研究[J].中国沼气,2001,19(1):13-15.

[4]国家环境保护总局,国家质量监督检验检疫总局.发酵类制药工业水污染物排放标准GB21903-2008)[S].2008,8,1.

[5]李再兴,黄云龙,杨景亮,等.PSAF混凝剂预处理阿维菌素废水试验研究[J].河北科技大学学报,2008,29(4):332-335.

[6]闫栋华.阿维菌素提取废水处理技术研究[D].石家庄:河北科技大学,2009.

[7]冯慧桃,常雁红,罗晖,等.阿维菌素废水的絮凝研究[J].安徽农业科学,2011,39(27):21-23.

[8]李再兴,杨景亮,邓晓丽,等.铁碳内电解预处理阿维菌素废水[J].化工环保,2002,22(6):347-349.

[9]李再兴,杨景亮,罗人明,等.铁碳内电解-厌氧-好氧工艺处理阿维菌素废水的试验研究[J].环境污染治理技术与设备,2002,3 (4):5-8.

[10]李再兴,左剑恶,剧盼盼,等.Fenton试剂深度处理阿维菌素废水[J].环境工程,2011,29:1-16.

[11]薛同来.阿维菌素废水厌氧出水深度处理实验研究[D].石家庄:河北科技大学,2008.

[12]张成光,缪娟,符德学,等.电化学技术降解有机废水研究进展[J].应用化工,2006,35(10):798-801.

[13]王强,李华,张银新,等.阿维菌素废水处理研究[J].辽宁化工, 2011,40(6):583-585.

付秋爽（1981—），女，本科，工程师，主要从事水污染治理工程工作。