城市污水中抗生素处理方法研究进展

发表时间:2020/6/16   来源:《工程管理前沿》2020年第6卷3月7期   作者:司笑天,张明,孙赫阳,姚峻程,胡晶,曹荣彪,姜宇航
[导读] 近年来,各国污水处理厂中均检测出了抗生素残留,极大地威胁到生态环境和人类健康,成为备受关注的环境问题。
        [摘 要]近年来,各国污水处理厂中均检测出了抗生素残留,极大地威胁到生态环境和人类健康,成为备受关注的环境问题。本文阐述污水中抗生素的来源、危害,去除方法,为开发高效、特异的污水中抗生素处理技术的提供技术参考。
[关键词]城市污水;抗生素;处理方法
        抗生素已广泛应用于疾病的预防和治疗,为促进人类社会的发展作出极大贡献,过度预防性使用导致了滥用抗生素。经调查显示,我国患者抗生素的使用率达到70%,导致废水抗生素残留增加,给处理污水带来更大的困难[1]。
1  污水中抗生素的来源
        随着经济的发展,医药行业和畜牧业中抗生素过度使用,使其残留量增加。城市污水处理厂是污染物进入环境的主要途径之一。大部分城市污水处理厂的工艺流程只对传统的有机污染物以及N、P等营养物质有较好的去除效果,而对于抗生素的处理并不理想,威胁着生态环境的安全[2]。
2  抗生素的危害
        抗生素具有高生物活性、持久性和生物富集性,使人畜共患病发病增加,引起慢性中毒以及“三致”作用。同时,农业滥用抗生素正在导致超级病毒的传播,对人体产生负面作用。由于抗生素的抗菌活性和功能性基因,进入环境中的抗生素还可对微生物和动物、植物的生长发育造成显著的毒害作用[3]。
3  污水处理厂抗生素的处理方法
        污水处理厂中使用的常规处理方法有膜分离技术、活性污泥法、吸附法和高级氧化法等。高级氧化法对抗生素的去除率可达到95%,吸附法对抗生素的去除率达到80%左右,其余方法对抗生素的去除率都相对较低[4]。见表1。
                                        表1 污水中抗生素处理方法特点
 
4  污水中抗生素的新型处理方法
        常规的抗生素处理方法往往存在成本高、处理效率低的问题。国内外研究者抗生素的处理方法开展了一系列深入研究,通过将现有技术结合,研发了一些新技术,目前的新型处理方法有人工湿地法、物化-生物联用法、超声降解法、低温等离子体技术和技术结合法。
4.1 人工湿地法
        人工湿地法通过过滤、吸附、共沉淀、离子交换、植物吸附和微生物分解等过程实现对污水的高效净化。我国学者研究表明模拟湿地技术均有效去除污水中磺胺类、喹诺酮类、四环素类和大环内酯类等抗生素,平均去除效率分别为71%±6%、61%±33%、84%±13%、84%±8%[6]。研究表明人工湿地法具有高效低耗、清洁环保、安全可靠、易操作且经济成本较低等优点。
4.2 物化-生物联用法
        我国学者采用水解酸化好氧移动生物膜串联Fenton工艺处理污水中抗生素,总COD去除率可达97%左右,达到制药废水处理标准[7],实现了处理率高,占地面积小,工程投资低等优点,处理后各项污染指标均达到国家二级排放标准。
4.3 超声降解法
        超声波技术是利用超声的空化现象去除污水中的抗生素,能和其他处理技术联用,具有环保清洁的特点,包括连续型和脉冲型。目前有研究表明电氧化与超声波技术共同联用,使用超声波-电氧化工艺比单独使用超声波、电氧化工艺对污水中某些抗生素的去除效率总和更有优势。
4.4 低温等离子体技术
        低温等离子体是利用离子体内大量活性粒子产生高能电子辐射、臭氧和紫外光等与污染物作用,使污染物分子在极短的时间内分解并发生后续反应,来降解污染物,具有经济实用、简便易行、绿色环保、无二次污染、实用性高等优点。
4.5 技术结合法 
        目前,有许多学者将高级氧化法与生物处理法、薄膜法、吸附法相结合用来处理含抗生素的废水,有效提高有机污染物的去除效率,比单项处理工艺去除效率更高,接近于99.99%,较大地提升水质,是未来的研究方向。
5  结语
        抗生素药被广泛应用于医疗行业和养殖业,大大促进了社会的发展,日益严重的抗生素超标污染问题也随之显现。目前,还没有特异高效的去除抗生素的方法。因此,杜绝对抗生素的滥用,开发高效节能、经济实用的处理方法,减少抗生素的残留,才能更好地保护生态环境安全。

参考文献
[1]姚宝军,丁成松,程俊,等.抗生素药生产废水处理工艺改进研究[J].中国环境管理干部学院学报,2011,21(4):56-58.
[2]王玉玺,丁笑寒,王烁阳,等.抗生素在城市污水处理过程中的去除研究进展[J].环境科学与技术,2019,42(05):135-142.
[3]张玮玮,弓爱君,邱丽娜,等.废水中抗生素降解和去除方法的研究进展[J].中国抗生素杂志,2013,38(06):401-410.
[4].李红燕,陈兴汉.环境中抗生素的污染现状及危害[J]中国资源综合利用.2018(05).
[5]罗玉,黄斌,金玉,等.污水中抗生素的处理方法研究进展[J].化工进展,2014,33 (09):2471-2477.
[6]阿丹.人工湿地对14种常用抗生素的去除效果及影响因素研究[D].暨南大学,2012.
[7]张风芝,李红卫,董深.废水中抗生素去除方法的研究进展[J].中国环境管理干部学院学报,2018,28(06):88-90.
[8] 段晓军.水中抗生素的处理方法的研究进展[J].广东化工,2015,42(11):154-155.
项目: 大学生创新创业训练计划项目(201910191009)、吉林省科技厅项目(20170101205JC)、长春市科技局项目(18DY027),
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