关于制药污水处理厂污泥制活性炭的思考

摘要：本文探讨制药污水处理厂污泥制活性炭为原料，分别以磷酸和氯化锌为活化剂制备污泥活性炭，选取相关因素，通过正交试验确定最佳工艺参数，并以果壳作添加剂提高活性炭性能。

关键词：制药污水处理厂;污泥制活性炭;处理方法

制药污水处理厂中出现了严重的污染物质，该物质属于一种高浓度，降解难的有机废水。具有有機物浓度高、无机盐含量大、有毒有害物质多、水质波动大、污水组分复杂等特点，这些药物化合物由于其持久性和对水生生态系统的潜在危害性被认为是新兴污染物之一，这些难处理的新兴污染物（RECs）主要属于内分泌干扰物。通常情况下，浓度很低，但依然需要保持活性，以此降低水质恶化，继而降低对生态系统的危害程度。本文介绍了目前水环境中最普遍、最持久的药物产品类别以及污水处理厂中污泥制活性炭的处理方法。

一、制药污水处理厂污泥制活性炭废水中包含的药物种类

制药废水中包含的药物化合物种类复杂，主要有抗生素类、治疗激素类、镇痛药物类以及副产物和代谢产物。

（一）抗生素

抗生素类药物是当前使用最为广泛的药物之一，目前抗生素的种类已经多达千余种，应用在临床上的也有几百种。近10年来，全球抗生素的使用率提高了30%。含抗生素的制药废水在进入污水处理厂后会抑制污水处理厂运行中的有益微生物生长甚至将其杀死。此外，由于制药废水中包含的药物化合物种类会经常接触抗生素，在废水中的微生物种群比其他环境中的微生物种群更容易发生抵抗机制，从而产生耐药微生物。在未经处理的废水水相及固相中均发现大量抗生素化合物。在地表水和废水中发现了磺胺类、大环内酯类和氟喹诺酮类抗生素。观察到地表水中5种抗生素（氯霉素、磺胺类、氟喹诺酮类、四环素、大环内酯类）的浓度范围是0.05～23.5ngL-1。四环素一般作为一种广谱抗生素。四环素类和氟喹诺酮类抗生素可与金属阳离子产生共轭效应形成复杂的化合物，使在污水和污泥中的含量更大。

（二）治疗激素

治疗激素是动物或植物天然激素的合成物，会影响内分泌系统，并且会对人和动物的健康产生影响。根据国际组织公布的《内分泌干扰物科学研究现状》，环境激素会危害人类身体健康，甚至会引发癌症、哮喘和不育等问题。环境中最常见的激素是雌激素，有一种合成的雌激素常被用作避孕剂和雌激素替代疗法，因此雌激素及其代谢产物成为新兴制药污染物中含量较丰富的类。17-β乙炔雌二醇的代谢产物，雌酮（E1）是造成水生生物影响的一种最强大的干扰物，它们在河流环境中的存在会导致生物体的生殖系统发育不良，女性每天分泌的雌激素大概 10～100μg，妊娠的时候增加到了30mg，人体平均每天排泄的17-β雌酮和雌二醇为10.5μgd-1，6.6μgd-1。研究表明，在城市污水处理厂的进水和出水中，雌激素的浓度分别为5～188ngL-1。

0.3～12.ngL-1。

（三）镇痛药物

镇痛药物被广泛用于缓解疼痛和治疗炎症，属于镇痛类药物的有布洛芬、萘普生对乙酰氨基酚、双氯芬酸类、甲丙氨酯等。研究表明，布洛芬、羟基布洛芬和羧基布洛芬在污水处理厂中的浓度相似，但在淡水和海水中浓度有所不同。在淡水中，羟基布洛芬是主要的化合物，而海水中羧基布洛芬浓度较高，这意味着它们随环境条件而变化。羟基布洛芬是在有氧条件下生物降解而形成的，厌氧条件下形成羧基布洛芬[1]。布洛芬在用药后会产生15%的排泄及26%的代谢产物，布洛芬的代谢产物对水生生物的毒性高于亲代化合物。人们发现河水中布洛芬、双氯芬酸、萘普生、呋塞米、二甲苯氧庚酸、双氢克尿塞的浓度在 2～18μgL−1范围内，这些药物化合物在自然水体中的出现引发了人们的关注，通过饮用水长期摄入会对身体健康产生一定影响。因此，建议在将污水排放之前，在污水处理厂中对药物化合物进行有效去除[2]。

（四）副产物和代谢产物

研究表明，这些代谢产物比亲代化合物的毒性高出50%，对药物代谢产物的研究和分析更为重要，因为它们的浓度和毒性较高，也能反应它们的母体化合物。低代谢的药物物质会在污水处理厂中发生转化，并且会影响污水处理厂中的微生物群落。这些代谢产物由于吸附势弱和高迁移率而具有持久性，因此可以在环境样品中检测到。例如，生物转化代谢产物安替比林和异丙安替比林可以在地下水中检测到。药物化合物在经过人体和动物体内的一系列生物代谢转化之后，会形成极性、亲水性和生物活性的代谢物，并通过尿液和粪便排出，进入污水处理厂，这些活性代谢物质会在水生生物组织中积累，它们有可能通过共价键结合生物体内的细胞蛋白，从而引起免疫反应产生毒性作用。不仅如此，污水处理厂进水和出水中的代谢物浓度往往高于其亲代化合物，这主要取决于环境因素，如盐度、温度、pH值以及微生物多样性条件[3]。

二、制药污水处理厂污泥制活性炭制药废水的处理方法

污水处理厂制药污染物的去除机理是吸附或生物降解，运行中制药污染物的挥发和光降解是可以忽略的。

（一）药物化合物的吸附

药物化合物的吸附是由于脂族和芳香族基团的疏水相互作用，由于KD值较低，大多数制药污染物在污泥中的吸附并不显著，蔡少卿等将活性炭投加到制药废水中，发现在酸性和碱性条件下的降解机制是不同的，在酸性条件下，活性炭主要起吸附剂的作用，而在碱性条件下，活性炭则主要起催化臭氧氧化的作用。可以看出，吸附是大多数药物化合物的次要去除途径，污水处理厂中的主要去除机制是生物降解，研究发现微污染物如布洛芬、酮基布洛芬、萘普生、甲氧苄氨嘧啶等在好氧和厌氧条件均能发生生物降解[4]。

（二）药物化合物的生物降解

生物降解是由微生物分泌的酶的作用将复杂的有毒化学物质分解成更简单、毒性更小的产物，生物降解是污水处理厂中有机污染物去除的关键所在。药物污染物的生物降解效率主要取决于其在废水中的溶解性，如果微污染物的溶解度低（疏水性化合物），那么这些污染物就会存留在污泥中，为微生物降解提供更多的时间，一方面，微污染物通过微生物酶得到降解，或作为碳源被利用[5]。

总结：

综上所述，通过分析污泥特性，探讨污泥活性炭最佳工艺分析得出，以制药污泥为原料，选择ZnCl2为活化剂，添加适当果壳可制得吸附碘值较高的活性炭，满足国标要求，达到净化水用煤质颗粒活性炭的标准。活性炭COD吸附性能试验，表明由制药污泥所制得的活性炭吸附剂对COD具有良好的吸附性能，可以用于难降解废水处理中。主要原料制备活性炭符合固体废物污染控制的减量化、资源化、无害化原则，可以制备出用于去除污水中污染物的吸附剂，体现以废治废化害为利的原则。

参考文献：

[1]胡志强，王康，盛蒂，等. 污泥活性炭去除废水中刚果红的工艺研究[J].2021，000（006）：33-36.

[2]刘惠萍，刘心中. 污泥基活性炭的制备及其性能分析[J].2021，000（004）：385-389.

[3]吕利平，曾行艳，李航，等. 钛白废酸活化制备污泥活性炭及其在榨菜废水处理中的应用[J].现代化工，2018，038（005）：99-103.

[4]段婧琦，刘永军，周璐，等. 一种污泥活性炭的制备及其在兰炭废水处理中的应用[J].2021，000（211）：6337，6342.

[5]彭蕾，张其武，刘心中，等. ZnCl2催化污泥活性炭的正交实验及热动力学分析[J]. 2021，000（006）：551-556.

作者简介：王丽平（1988.03.06）女，汉族，籍贯：山东省济宁市汶上县，本科学历，助理工程师，研究方向——环保工程。