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一、生物制藥廢水處理的來源與特點

生物制藥是利用生物體或生物過程生產(chǎn)藥物。作為制藥工業(yè)的獨立門類，生物制藥主要包括通過菌種發(fā)酵的方法生成抗生素和抗菌素。抗生素是微生物、植物、動物在其生命活動過程中產(chǎn)生的化合物，是具有能在低濃度下選擇性地抑制或殺滅其他微生物的化學物質(zhì)，是人類控制感染疾病、保障身體健康及防治動植物病毒的重要藥物。抗生素的生產(chǎn)以微生物發(fā)酵法進行生物成為主（少數(shù)為化學合成）。另外，還可將生物合成后進行分子結(jié)構(gòu)改造制成各種衍生物，稱為半合成抗生素。

生物醫(yī)藥作為新興的產(chǎn)業(yè)，目前我國總體上絕大多數(shù)生物類制藥企業(yè)都存在產(chǎn)量小、原料利用率低、提煉程度低、廢水中殘留抗生素含量高等諸多問題。亦有部分生物類制藥企與傳統(tǒng)的制藥（化學合成制藥、發(fā)酵類制藥等）混合生產(chǎn)。抗生素的生產(chǎn)原料主要為糧食產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中，原料消耗大，只有少部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和供微生物生命活動，大部分仍剩留在廢水中。抗生素生產(chǎn)過程主要包括種子制備、發(fā)酵生產(chǎn)、提取，精制等。生物制藥生產(chǎn)廢水的主要來源可以分為以下三大類：

一是生產(chǎn)工藝廢水，主要有提取廢水和洗滌廢水。包括微生物發(fā)酵的廢液、提取純化工序所生的廢液或殘余液，發(fā)酵罐排放的洗滌廢水，發(fā)酵排氣的冷凝水，可能含有設(shè)備泄漏的冷卻水、瓶塞／瓶子洗滌水、冷凍干燥的冷凍排放水等。
二是實驗室廢水，包括一般微生物實驗室廢棄的含有致病菌的培養(yǎng)物、料液和洗滌水，生物醫(yī)學實驗室的各種傳染性材料的廢水、血液樣品以及其他診斷檢測樣品，重組DNA實驗室廢棄的含有生物危害的廢水，實驗室廢棄的諸如疫苗等的生物制品，其他廢棄的病理樣品、食品殘渣以及洗滌廢水。
三是實驗動物廢水，包括動物的尿、糞以及籠具、墊料等的洗滌廢水及消毒水等。

此外，在基因工程制藥中，由于鹽析、沉淀、酸化等是通常必需的工藝生產(chǎn)步驟，所以酸洗廢水是其一股重要的廢水。

生物制藥廢水中污染物的主要成分是發(fā)酵殘余的營養(yǎng)物，如糖類、蛋白質(zhì)、脂肪和無機鹽等，其中包括酸、堿、有機溶劑和化工原料等。廢水的水質(zhì)特征如下：
（１）有機物濃度高，COD５０００～８００００mg／L．主要為發(fā)酵的殘余培養(yǎng)基質(zhì)及營養(yǎng)物、溶媒提取過程的萃余液，經(jīng)溶媒回收后排出的蒸餾釜殘液，離子交換過程排出的吸附廢液，不溶性抗生素的發(fā)酵濾液，以及染菌倒灌廢液等。                        （２）廢水中懸浮物濃度高，SS５００～２５００mg／L。主要為發(fā)酵的殘余培養(yǎng)基質(zhì)和發(fā)酵出水的剩余菌絲體。                                                               
 （３）成分復雜，存在難生物降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素等毒性物質(zhì)。發(fā)酵中抗生素得率較低，一般僅為０．１％～３％，且提取率僅為６０％～７０％，因此廢水中殘留的代謝產(chǎn)物、表面活性劑、有機溶劑等化工原料含量和抗生素含量均較高，抗生素濃度達到１００～１０００mg／L。而當抗生素濃度達到１００mg／L時，就會對好氧生物處理產(chǎn)生抑制作用。
（４）硫酸鹽濃度高，達到２０００～５０００mg／L。

（５）廢水量較歇排放，沖擊負荷大。

二、卓越水處理生物制藥廢水處理工藝流程

一般發(fā)酵工序的廢液濃度高，但由于其產(chǎn)生量很少，所以制藥企業(yè)通常將發(fā)酵廢液作為危險廢物交由有資質(zhì)的單位處置，一般不在廠內(nèi)處理。對其余工藝廢水處理，目前常用物化法、生物法、物化法－生物法聯(lián)用等工藝，基本上以二級生化為主，均能滿足達標排放要求。目前的生物制藥企業(yè)對于動物房的廢水幾乎不單獨收集處理。隨著《生物工程類制藥工業(yè)水污染物排放標準》（GB２１９０７－２００８）的實施，要求將這部分廢水單獨收集、單獨處理。由于生物制藥廢水含致病菌，目前重點需要考慮的是廢水處理的消毒工藝。

廢水消毒工藝有兩大類。一是物理法消毒，二是化學法消毒。

１）物理法消毒  物理法消毒是利用熱、光波、電子流等實現(xiàn)消毒作用的方法。常用的有加熱、紫外線、輻射、活性炭吸附消毒
①加熱消毒。加熱消毒法是通過加熱實現(xiàn)消毒的一種方法。大部分病毒在５５～６５℃條件下，接觸１h后即可失活。對于致病菌培養(yǎng)及后處理的生產(chǎn)廢水，則必須加壓消毒，其處理方式根據(jù)試驗或生產(chǎn)的具體情況而定。例如，發(fā)酵罐中的殘液或洗罐水可直接以蒸汽將其加熱到１３４℃消毒lh后，再排放到處理工序。
②紫外線消毒。紫外線消毒是利用紫外線照射廢水進行殺菌消毒的方法。當紫外線波長為２００～２９５nm時，有明顯的殺菌作用。當波長為２６０～２６５nm時，紫外線殺菌力最強。利用紫外線消毒，要求懸浮物的濃度低、色度低、水層淺，否則會影響光的透過力，從而影響消毒效果。
③輻射消毒。輻射消毒是利用電子射線等高能射線照射污水或目標物，從而殺死病原微生物達到消毒的目的。這些射線具有較強的穿透能力，可瞬間殺滅病原微生物，一般不受壓力、溫度和pH等因素的影響。
④活性炭吸附消毒。活性炭吸附可采用顆粒活性炭吸附柱去除廢水中的細菌、病毒，有１８％～４０％的病毒可停留在吸附柱上。但是吸附法具有可逆性，在長時間運行后，可能有部分已吸附的病毒被置換出來。
（２）化學法消毒  化學法消毒是通過向水中投加各種化學藥劑進行消毒。化學消毒法可分為氯化消毒法、二氧化氯消毒法、臭氧消毒法、甲醛消毒法及堿消毒法等。
①氯化消毒法。氯化消毒法是利用氯系消毒品（漂白粉、液氯、次氯酸鈉、氯片等）殺死水中的微生物。
　②二氧化氯消毒法。二氧化氯消毒法是目前較為先進的廢水消毒方法，可避免用氧處理后導致余氯偏高的缺點，刺激性較小，穩(wěn)定性較好。該合成劑為無色、無味、無臭的透明液體，腐性較小，不易燃，不揮發(fā)，在－５～９５C下較穩(wěn)定、不易分解。
③臭氧消毒法。臭氧在水中的溶解度是氧的１０倍，濃度為１％～４％的臭氧在水中可溶解5～２０mg／L。臭氧容易分解，所以使用時通常在現(xiàn)場用臭氧發(fā)生器制備。臭氧消毒的效率高，速度快，幾乎可殺死所有的病菌、病毒及芽孢，同時能有效地降解水中殘留的有機物，去除色度和異味等。
④甲醛消毒法。對小型至中等規(guī)模的病原體廢水可用甲醛處理，具有費用低、無強烈腐蝕和有殺孢子作用的特點，最低濃度為８０g／L，在４０℃以上時消毒效果更好。主要缺點是對操作員有強烈的刺激和對環(huán)境的污染，并有致癌作用。其處理設(shè)備必須是密閉的容器，不適用于大規(guī)模的廢水處理。

⑤堿消毒法。幾乎所有的病原體廢水都可用氫氧化鈉等強堿調(diào)節(jié)pH使之滅活或抑制其生長

一般可使細胞懸浮液的存活計數(shù)降低相當數(shù)量級。該方法可用于病原體廢水在室溫下的預處理。

以上５種消毒方法各有優(yōu)缺點。應(yīng)用最為廣泛的是蒸汽加熱消毒，該消毒方法在生物制藥生產(chǎn)過程的安全控制以及廢水處理中都有應(yīng)用，效果也良好。其次是氯系消毒和甲醛消毒，氯系消毒在基因工程廢液的消毒方面有較廣泛的應(yīng)用，具有代表性的是我國某大型生物制藥廠采用NaCLO消毒法。甲醛消毒在疫苗生產(chǎn)中具有較大的應(yīng)用。除此之外，對于大規(guī)模的制藥用品的消毒，輻射消毒法越來越得到廣泛的應(yīng)用，但通常不在廠內(nèi)進行，而是由專門的集中工廠負責處理。

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