本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種萬古霉素生產(chǎn)廢水的處理方法。

背景技術(shù)：

抗生素是人類歷史上的大發(fā)現(xiàn)，已被廣泛地用于醫(yī)療等多個領(lǐng)域，有效保障了人類身體健康。但在抗生素生產(chǎn)及應(yīng)用過程中，會產(chǎn)生大量的含有抗生素的難降解有機(jī)廢水。萬古霉素是一種糖肽類抗生素，可通過干擾細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)中的一種關(guān)鍵組分來干擾細(xì)胞壁的合成，抑制細(xì)胞壁中磷脂和多肽的生成。萬古霉素生產(chǎn)廢水主要來源于大孔吸附樹脂洗脫、脫色、凝膠等主要過程，并經(jīng)反滲透濃縮。

該廢水中含有生產(chǎn)萬古霉素的菌體、丙酮、乙醇、氨等多種污染物，具有COD高、萬古霉素殘留、氣味臭等特點，屬于處理難度較大的有機(jī)有毒廢水。

制藥工業(yè)廢水的處理方法主要有物化法、生物法、物化-生物聯(lián)用法等。生物法被認(rèn)為是目前污水治理中最徹底、最經(jīng)濟(jì)的方法，在推動廢水處理技術(shù)朝無毒、無害、無二次污染方向發(fā)展方面具有不可低估的作用。傳統(tǒng)的生物法為活性污泥法，但是活性污泥中微生物生長容易受廢水成分、有機(jī)物濃度、有毒有害物質(zhì)等諸多因素的影響，存在污泥膨脹、去除率不高等不足。

田璐等（有效降解萬古霉素廢水COD的真菌菌株篩選及研究[J]，環(huán)境污染與防治，2009,31(2):73-76）篩選到一株能有效降解萬古霉素廢水中COD的真菌HCCB00304。通過形態(tài)觀察及分子生物學(xué)分析，鑒定該菌株為綠僵菌。萬古霉素廢水取自某制藥廠，主要水質(zhì)指標(biāo)為：pH 2-6；COD為11.0×10⁴-12.5×10⁴mg/L；NH₄⁺-N 924 mg/L，總糖4.91%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。利用該菌處理萬古霉素廢水的最佳條件為：菌體投加量10%(體積分?jǐn)?shù))、初始pH 6.0、25℃、處理時間60h，在此條件下可使廢水的COD從114208 mg/L降到56145mg/L，COD降解率為50.84%，處理效果還有待進(jìn)一步提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種萬古霉素生產(chǎn)廢水的處理方法。本發(fā)明采用混凝沉淀-厭氧生化-好氧生化組合處理工藝，并在厭氧單元投加特定的脫COD菌，在好氧單元投加特定的脫COD脫氮菌劑，實現(xiàn)廢水中COD和總氮的高效脫除，具有工藝簡單、處理效率高、處理成本低等特點。

本發(fā)明萬古霉素生產(chǎn)廢水的處理方法，包括如下步驟：

（1）混凝沉淀處理：對萬古霉素生產(chǎn)廢水進(jìn)行混凝沉淀處理，過濾去除沉淀；

（2）厭氧生化處理：對步驟（1）出水采用厭氧生化處理，并投加施氏假單胞菌（Pseudomonas stutzeri）FSTB-5，已于2015年6月1日保藏于“中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心”，保藏編號為CGMCCNo.10940；

（3）好氧生化處理：對步驟（2）出水采用好氧生化處理，并投加脫COD脫氮菌劑，菌劑中包括施氏假單胞菌（Pseudomonas stutzeri）FSTB-5，脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans) DN-3和甲基桿菌(Methylobacterium phyllosphaerae) SDN-3中至少一種，節(jié)桿菌（Arthrobacter creatinolyticus）FDN-1和水氏黃桿菌（Flavobacterium mizutaii）FDN-2中至少一種，沼澤考克氏菌（Kocuria palustris）FSDN-A和科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii）FSDN-C中的至少一種，其中脫氮副球菌DN-3、甲基桿菌SDN-3、節(jié)桿菌FDN-1、水氏黃桿菌FDN-2、沼澤考克氏菌FSDN-A、科氏葡萄球菌FSDN-C已經(jīng)于CN102465104A、CN102465103、102465105A、102465106A、103103141A、103103142A中公開。

本發(fā)明所述的萬古霉素生產(chǎn)廢水主要來源為發(fā)酵殘液、樹脂洗脫過程等，廢水水質(zhì)為：COD（Cr法，下同）為5-14萬mg/L，pH為2-6，氨氮濃度為500-1000mg/L。

本發(fā)明步驟（1）所述的混凝沉淀可以采用常規(guī)的混凝沉淀方法，通常是向廢水中投加混凝劑、絮凝劑、助凝劑或者三者結(jié)合使用。所述的混凝劑可以為明礬、硫酸鋁、氯化硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、氯化鐵、三氯化鐵等無機(jī)低分子物質(zhì)，也可以為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚氯化鋁鐵、聚合硫酸鐵等無機(jī)高分子物質(zhì)；所述的絮凝劑可以為聚丙稀酰胺、聚丙稀酸等有機(jī)高分子物質(zhì)；所述的助凝劑可以為石灰、臭氧、雙氧水、高錳酸鉀等。優(yōu)選采用投加有機(jī)絮凝劑和無機(jī)絮凝劑結(jié)合的方式，其中有機(jī)絮凝劑為聚丙烯酰胺，投加量為3-10mg/L；無機(jī)絮凝劑采用聚合硫酸鐵或三氯化鐵，投加量為20-100mg/L。目的是去除廢水中的懸浮物，并調(diào)整廢水的pH值，以減輕后續(xù)生化單元的處理負(fù)擔(dān)。投加量根據(jù)懸浮物濃度確定，處理后懸浮物低于1000mg/L，pH值為6.0-9.0。

本發(fā)明中，步驟（2）的過濾可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種過濾設(shè)備。如可以采用間歇式離心機(jī)進(jìn)行過濾分離，轉(zhuǎn)速控制在1000-5000rpm，離心時間為5-10min。

本發(fā)明中，步驟（2）所述的厭氧生化處理可以為厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）、完全混合式厭氧反應(yīng)池、厭氧顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器(EGSB) 、厭氧生物濾池、厭氧流化床和厭氧生物轉(zhuǎn)盤等中的任意一種。厭氧生化處理的條件是：水力停留時間為6-48小時，pH值為6.0-9.0，溫度為20-55℃。

本發(fā)明中，步驟（2）所投加的施氏假單胞菌（Pseudomonas stutzeri）FSTB-5，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心（CGMCC）；地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號 中國科學(xué)院微生物研究所；保藏編號：CGMCC No.10940；保藏日期：2015年6月1日。施氏假單胞菌FSTB-5的主要形態(tài)特征為：菌落顏色為淺姜黃色，菌株個體為桿狀；生理生化特征表現(xiàn)為：革蘭氏陰性，氧化酶陰性，接觸酶陽性，具有硝酸鹽還原性能，可分解利用多種碳源；能夠耐受林可霉素、二甲胺四環(huán)素、利福霉素SV、醋竹桃霉素、萬古霉素、氨曲南、萘啶酸等中的一種或幾種。

本發(fā)明中，步驟（2）所投加的施氏假單胞菌FSTB-5可以采用直接制備的濃菌液進(jìn)行投加，也可以在濃菌液中加入營養(yǎng)物質(zhì)、保藏助劑等制備成菌劑備用。所述濃菌液的具體制備方法為：

（a）將施氏假單胞菌FSTB-5接種到FSTB固體培養(yǎng)基的斜面或者平板中，25-40℃培養(yǎng)24-48小時；

（b）液體種子液培養(yǎng)：配制FSTB液體培養(yǎng)基，分裝于三角瓶中，滅菌并冷卻至室溫后，無菌環(huán)境下挑取斜面或平板中活化的菌株接種到三角瓶中，25-40℃培養(yǎng)24-72小時。所述FSTB液體培養(yǎng)基為：FeSO₄?7H₂O 25mg/L，NH₄NO₃ 286mg/L，KCl 929mg/L，CaCl₂ 2769mg/L，NaCl 21008mg/L，牛肉膏5g/L，蛋白胨10g/L，pH值為6.0-8.5，優(yōu)選為6.5-8.0。FSTB固體培養(yǎng)基是在液體培養(yǎng)基中加入20g/L的瓊脂；

（c）曝氣培養(yǎng)：在設(shè)有曝氣裝置的反應(yīng)器中加入FSTB液體培養(yǎng)基，按照反應(yīng)器體積比5%-25%的比例接種液體種子液，pH值控制在6.0-8.5，曝氣培養(yǎng)48-96小時，之后進(jìn)行周期性的補(bǔ)料和排料操作，排料量占反應(yīng)器體積的5%-90%，補(bǔ)料量占反應(yīng)器體積的5%-90%，也可補(bǔ)加少量的碳源、氮源和微量元素物質(zhì)，培養(yǎng)24-48小時為1個培養(yǎng)周期，之后按照上述比例排出對應(yīng)體積的培養(yǎng)液，由此得到含有高濃度菌體的濃菌液。

本發(fā)明中，將上述培養(yǎng)獲得的濃菌液按照每小時所處理廢水體積的0.01%-1%投加到厭氧生化處理單元中，優(yōu)選按照0.1%-0.5%進(jìn)行投加。

本發(fā)明中，步驟（3）所述的好氧生化處理可以為序批次活性污泥法（SBR）、生物接觸氧化法、周期循環(huán)活性污泥系統(tǒng)（CASS）、膜生物反應(yīng)器（MBR）、曝氣生物濾池（BFT）、移動床膜生物反應(yīng)器（MBBR）等中的任意一種。好氧生化處理的條件是：水力停留時間為6-48小時，pH值為5.5-9.0，溫度為20-40℃，溶解氧濃度為1-5mg/L。

本發(fā)明中，步驟（3）所述的施氏假單胞菌FSTB-5的濃菌液的制備方法同步驟（2）。脫氮副球菌DN-3、甲基桿菌SDN-3、節(jié)桿菌FDN-1、水氏黃桿菌FDN-2、沼澤考克氏菌FSDN-A、科氏葡萄球菌FSDN-C六株菌種子液可以單獨放大培養(yǎng)，或者是種子液混合后共同進(jìn)行放大培養(yǎng)，菌懸液的具體制備方法參考CN201210130645.8和CN 2012101306443所述的方法。其中“施氏假單胞菌FSTB-5”，“脫氮副球菌DN-3和甲基桿菌SDN-3中至少一種”，“節(jié)桿菌FDN-1和水氏黃桿菌FDN-2中至少一種”，“沼澤考克氏菌FSDN-A和科氏葡萄球菌FSDN-C中的至少一種”，四類菌的菌體體積比優(yōu)選為5:1-5:1-5:1-5。（按菌體體積計，菌體體積為培養(yǎng)后在每分鐘1萬轉(zhuǎn)條件下離心分離5分鐘后的得到的菌體體積，下同）。

本發(fā)明中，步驟（3）所投加的菌劑可以采用直接制備的濃菌液按照一定比例混合得到，也可以加入營養(yǎng)物質(zhì)、保藏助劑等制備成菌劑備用。具體按照每小時所處理廢水體積的0.01%-1%投加到好氧生化處理單元中，優(yōu)選按照0.1%-0.5%進(jìn)行投加。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明采用混凝沉淀-厭氧生化-好氧生化組合處理工藝，并在厭氧生化單元投加特定的脫COD菌，在好氧生化單元投加特定的脫COD脫氮菌，能夠耐受廢水中的抗生素，實現(xiàn)廢水中COD和總氮的同時高效脫除，具有工藝簡單、處理效率高、處理成本低等特點。

（2）施氏假單胞菌（Pseudomonas stutzeri）FSTB-5不僅可應(yīng)用于含鹽廢水中COD的高效脫除，特別是可以耐受廢水中的抗生素，非常適合萬古霉素生產(chǎn)廢水的生化處理，具有投加量小，處理成本低等優(yōu)點。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案和效果進(jìn)行詳細(xì)說明，但不因此限制本發(fā)明。

本發(fā)明實施例采用施氏假單胞菌FSTB-5的培養(yǎng)方法包括菌株活化、液體種子液培養(yǎng)、曝氣培養(yǎng)，具體過程如下：

（1）菌株活化：將施氏假單胞菌FSTB-5接種于FSTB固體培養(yǎng)基上進(jìn)行活化，35℃培養(yǎng)48h，然后保存于4℃冰箱中待用；FSTB固體培養(yǎng)基配方為：FeSO₄?7H₂O 25mg/L，NH₄NO₃ 286mg/L，KCl 929mg/L，CaCl₂ 2769mg/L，NaCl 21008mg/L，牛肉膏5g/L，蛋白胨10g/L，瓊脂20g/L，pH值7.8；

（2）液體種子液培養(yǎng)：配制FSTB液體培養(yǎng)基，滅菌并冷卻至室溫后，無菌環(huán)境下用接種環(huán)挑取平板中活化后的施氏假單胞菌FSTB-5接種到三角瓶中，35℃培養(yǎng)48小時。所述FSTB液體培養(yǎng)基配方為：FeSO₄?7H₂O 25mg/L，NH₄NO₃ 286mg/L，KCl 929mg/L，CaCl₂ 2769mg/L，NaCl 21008mg/L，牛肉膏5g/L，蛋白胨10g/L，pH值為8.0；

（3）曝氣培養(yǎng)：采用密閉的反應(yīng)器進(jìn)行培養(yǎng)，所采用反應(yīng)器及各種器具均需要滅菌完全，進(jìn)氣和排氣位置需安裝細(xì)菌過濾裝置，培養(yǎng)液、酸堿調(diào)節(jié)劑及微量元素溶液均需要滅菌后按照無菌操作規(guī)程投加，反應(yīng)器需配備曝氣裝置，并可進(jìn)行進(jìn)水、調(diào)酸、調(diào)堿、補(bǔ)料和排水排料操作，在該反應(yīng)器中放入滅菌后的液體培養(yǎng)基，按照體積百分比10%的比例接種液體種子液，開啟培養(yǎng)過程后，培養(yǎng)過程中采用酸堿自動控制系統(tǒng)將培養(yǎng)液pH值范圍控制在6.0-8.5，曝氣培養(yǎng)72小時之后進(jìn)行周期性的補(bǔ)料和排料操作，排料為反應(yīng)器體積的25%的培養(yǎng)液，補(bǔ)料為反應(yīng)器體積25%的液體培養(yǎng)基，培養(yǎng)24小時為1個培養(yǎng)周期，之后按照上述比例排出對應(yīng)體積的培養(yǎng)液，由此得到含有純菌株的濃菌液。

本發(fā)明厭氧生化處理單元將上述培養(yǎng)獲得的濃菌液按照每小時所處理廢水體積的0.01%-1%投加到厭氧生化處理單元中，優(yōu)選按照0.1%-0.5%進(jìn)行投加。

本發(fā)明好氧生化處理單元投加的脫COD脫氮菌劑中，施氏假單胞菌FSTB-5采用上述培養(yǎng)獲得的施氏假單胞菌FSTB-5濃菌液。脫氮副球菌DN-3、甲基桿菌SDN-3、節(jié)桿菌FDN-1、水氏黃桿菌FDN-2、沼澤考克氏菌FSDN-A和科氏葡萄球菌FSDN-C菌劑的具體制備方法參考CN201210130645.8和CN 2012101306443中實施例所述的方法制備菌液。將上述菌液收集并按照表1所述比例進(jìn)行復(fù)配得到脫COD脫氮菌劑。

表1 脫COD脫氮菌劑的配方

實施例1

某工廠萬古霉素生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水水質(zhì)為：COD（Cr法，下同）為11萬mg/L，pH為4.0，氨氮500mg/L。

采用本發(fā)明方法對廢水進(jìn)行處理，首先投加聚丙烯酰胺，投加量為10mg/L，然后投加聚合硫酸鐵，投加量為60mg/L，過濾去除沉淀，采用間歇式離心機(jī)進(jìn)行過濾，轉(zhuǎn)速控制在3000rpm，離心時間為5min?；炷鏊袘腋∥餄舛冉抵?00mg/L以下，pH值為7.8?；炷鏊M(jìn)入內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC），同時按照每小時所處理廢水體積的0.3%投加上述培養(yǎng)獲得的施氏假單胞菌FSTB-5濃菌液。厭氧生化處理的運行條件為：水力停留時間為24h，pH值為7.5-8.5，溫度為35℃。內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器出水進(jìn)入周期循環(huán)活性污泥系統(tǒng)（CASS），同時按照每小時所處理廢水體積的0.5%投加上述培養(yǎng)獲得的脫COD脫氮菌劑A。好氧生化處理的運行條件為：水力停留時間為12h，pH值為8.0-8.5，溫度為30℃，溶解氧濃度為2-3mg/L。經(jīng)過上述處理后，出水COD為65mg/L，總氮為25mg/L。

實施例2

某工廠萬古霉素生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水水質(zhì)為：COD（Cr法，下同）為12萬mg/L，pH為3.5，氨氮600g/L。

采用本發(fā)明方法對廢水進(jìn)行處理，首先投加聚丙烯酰胺，投加量為5mg/L，然后投加三氯化鐵，投加量為100mg/L，過濾去除沉淀，采用間歇式離心機(jī)進(jìn)行過濾，轉(zhuǎn)速控制在3000rpm，離心時間為5min?；炷鏊袘腋∥餄舛冉抵?00mg/L以下，pH值為7.5。混凝出水進(jìn)入完全混合式厭氧反應(yīng)器，同時按照每小時所處理廢水體積的0.5%投加上述培養(yǎng)獲得的施氏假單胞菌FSTB-5濃菌液。厭氧生化處理的運行條件為：水力停留時間為24h，pH值為7.5-8.5，溫度為30℃。內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器出水進(jìn)入序批次活性污泥法反應(yīng)器，同時按照每小時所處理廢水體積的1%投加上述培養(yǎng)獲得的脫COD脫氮菌劑B。好氧生化處理的運行條件為：水力停留時間為12h，pH值為8.0-8.5，溫度為35℃，溶解氧濃度為2-3mg/L。經(jīng)過上述處理后，出水COD為55mg/L，總氮為15mg/L。

實施例3

某工廠萬古霉素生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水水質(zhì)為：COD（Cr法，下同）為12萬mg/L，pH為3.5，氨氮600g/L。

采用本發(fā)明方法對廢水進(jìn)行處理，首先投加聚丙烯酰胺，投加量為10mg/L，然后投加聚合硫酸鐵，投加量為80mg/L，過濾去除沉淀，采用間歇式離心機(jī)進(jìn)行過濾，轉(zhuǎn)速控制在3000rpm，離心時間為5min?；炷鏊袘腋∥餄舛冉抵?00mg/L以下，pH值為7.8。混凝出水進(jìn)入完全混合式厭氧反應(yīng)器，同時按照每小時所處理廢水體積的0.5%投加上述培養(yǎng)獲得的施氏假單胞菌FSTB-5濃菌液。厭氧生化處理的運行條件為：水力停留時間為24h，pH值為7.5-8.5，溫度為30℃。內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器出水進(jìn)入序批次活性污泥法反應(yīng)器，同時按照每小時所處理廢水體積的0.6%投加上述培養(yǎng)獲得的脫COD脫氮菌劑C。好氧生化處理的運行條件為：水力停留時間為12h，pH值為8.0-8.5，溫度為35℃，溶解氧濃度為2-3mg/L。經(jīng)過上述處理后，出水COD為50mg/L，總氮為20mg/L。

比較例1

處理工藝及操作條件同實施例1，不同之處在于：在厭氧生化處理單元不投加施氏假單胞菌FSTB-5濃菌液，處理后出水中COD濃度為300mg/L，總氮濃度為45mg/L。

比較例2

處理工藝及操作條件同實施例1，不同之處在于：在好氧生化處理單元不投加脫COD脫氮菌劑A，處理后出水中COD濃度為200mg/L，總氮濃度為75mg/L。