生物技术在医药化工废水处理中的生物降解技术及其效果评估

生物技术在医药化工废水处理中的生物降解技术及其效果评估

李艳

济川药业集团有限公司

摘要：随着工业的发展，废水排放成为严重的环境问题。生物降解技术作为一种环保友好的废水处理方法，受到了广泛关注。本文介绍了生物降解技术及其在医药化工废水处理中的应用。其中包括好氧生物降解技术、厌氧生物降解技术和生物滤池技术。为了评估生物降解技术的效果，可以采用水质指标评估、生物活性评估和毒性评估等方法。通过这些评估方法，可以全面评估生物降解技术对废水处理的效果，为环境保护和可持续发展提供支持。

关键词：生物降解技术；医药化工废水处理；好氧生物降解技术

引言

在医药化工废水处理中，生物降解技术被广泛应用。好氧生物降解技术、厌氧生物降解技术和生物滤池技术是常见的生物降解技术方法。然而，为了评估这些技术的效果，需要采用合适的评估方法。

1. 生物降解技术的介绍

生物降解塑料是指在自然界如土壤、沙土、淡水环境、海水环境、特定条件如堆肥化条件或厌氧消化条件中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化CO2或/和甲烷A(CH4)、水(H20)及其化机以及新的生物质(如微生物死体等）的塑料。分解的速度取决于所需要的微生物是否存在、环境温度、酸碱度和氧气的供应等因素。该技术效率高，经济实用，无二次污染，在废水处理，固废处理以及土壤修复中得到了广泛的应用。废水处理方面，生物降解技术能够高效地去除有机污染物，例如化学工业废水，医药废水以及食品加工废水。常用的生物降解技术有好氧生物降解技术、厌氧生物降解技术和生物滤池技术等。好氧生物降解技术是以氧为电子受体对有机物进行氧化降解；厌氧生物降解技术是一种缺氧条件下的生物降解技术，它是利用微生物发酵酸化作用使有机物降解；生物滤池技术是利用生物膜粘附并生长于滤料之上，由生物膜中微生物对废水有机物进行降解。

2. 生物技术在医药化工废水处理中的生物降解技术

2.1 好氧生物降解技术

好氧生物降解技术是医药化工废水处理中常用的生物技术之一，它通过需氧微生物分解有机物来达到去除废水污染物的目的。在这一过程中微生物是在足够氧的环境中生长繁殖的，它以废水中有机物为能源，使之变成二氧化碳及水，但也有可能形成新细胞质。由于该技术能够对废水中溶解性有机物以及悬浮颗粒物进行高效去除，并且处理之后水质更好，达到了排放标准，所以该技术得到了广泛应用。好氧生物处理系统主要有活性污泥法，生物滤池和旋转生物接触器，在设计这类系统时需要综合考虑微生物生长特性及废水特性，才能确保废水处理高效稳定。值得注意的是，好氧处理还可以与其他物理化学方法相结合，形成混合废水处理技术，提高处理效率和处理水平。

2.2 厌氧生物降解技术

厌氧生物降解技术通过厌氧微生物在无氧或者微氧环境下代谢活动对废水有机污染物进行分解，是医药化工废水处理的有效手段。相对于好氧生物降解，厌氧生物降解工艺污泥生成量更小，能量消耗更小，这是由于该工艺微生物分解有机物为甲烷及二氧化碳，甲烷可用作能源回收。厌氧处理系统由厌氧滤池，上流式厌氧污泥床（UASB）反应器和扩散厌氧反应器组成。这些系统对高浓度有机废水特别有效，特别是医药化工行业，因为它们可以处理含有难降解有机物的废水。但厌氧处理的启动和达到稳定状态所需时间较长，对操作条件的控制要求较高，如温度、pH值和有毒物质的影响。

2.3 生物滤池技术

生物滤池技术是生物膜过程的一种重要应用，广泛应用于医药化工废水的处理，特别是对于可生物降解的有机物。在生物滤池中，污水通过填充物层流动，填充物表面会形成生物膜，微生物在其中生长、繁殖，并通过新陈代谢作用降解污水中的污染物。生物滤池可以根据所处理污水的性质和需求，采用好氧、厌氧或二者结合的方式。生物滤池具有结构简单、运行稳定、抗冲击负荷能力强、维护成本低廉等优点，特别适合于处理中低浓度的有机废水，以及空间有限或运行成本要求不高的情况。然而，对于难降解的有机物或高浓度废水，生物滤池的处理效率可能会降低。

3. 生物降解技术的效果评估方法

3.1 水质指标评估

水质指标评估作为评价生物降解技术成效的一种基本手段，主要根据就是通过多种物理化学参数对废水处理前和废水处理后进行评判。常用的水质指标有化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总悬浮固体（TSS）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）等。COD,BOD作为评价有机污染物好坏的一个重要指标能较好地体现废水有机物总量及可生物降解程度。另一方面,TSS可测量废水悬浮固体浓度，氨氮，总氮及总磷是考核氮磷营养盐脱除效率的主要指标。通过测定上述指标可直观了解生物降解过程去除废水污染物效果。另外,pH值，溶解氧（DO）含量等等都是评价水质的重要指标，这些指标可以反映水体酸碱状态及供氧情况，对确保微生物活性及处理效率具有十分重要的意义。

3.2 生物活性评估

生物活性评估涉及对微生物群体在代谢活性、生长速率和酶活性各方面的详细分析。呼吸速率是一个重要指标，它通过测定微生物对废水有机物质的氧化速率，反映了微生物代谢活性的强弱。这可以通过测定废水中溶解氧的消耗速率来实现，从而间接评估有机污染物的生物降解速度。ATP浓度作为生物体内能量转换和存储的分子，其测定可以直接反映出微生物的活性水平和生物量。而脱氢酶活性测试则是评估微生物细胞内部代谢活性的一个直接指标，因为脱氢酶参与了细胞内许多重要的代谢途径。此外，微生物生物量的测定，如通过细菌总计数、微生物的干重量或蛋白质含量来评估，也是分析生物处理系统有效性的重要手段。生物量的多少可以反映微生物对废水中的有机物质的吸收和转化能力。生物活性评估不仅需要定量的数据支持，还应包括对微生物群落结构和多样性的分析，因为这些因素直接影响微生物对不同污染物的降解能力。高通量测序技术如16S rRNA基因测序可以用来分析微生物群落的组成，而宏基因组学则能揭示群落成员的功能潜能。

3.3 毒性评估

生物降解过程虽然能够降低有机污染物的浓度，但在某些情况下可能会转化为更具毒性的代谢产物。因此，毒性评估对于监测和确保废水处理效果至关重要。生物测试方法能够提供直接的毒性反馈，例如微生物毒性测试可以通过测定特定微生物（如发光细菌）的光发射变化来间接评估毒性。植物种子发芽测试则利用植物种子对环境毒素的敏感性，通过种子的发芽率和生长情况来评估毒性。藻类生长抑制测试通过观察藻类在受污染水体中的生长情况，间接评估水体的毒性。动物水生毒性测试，如利用小型甲壳类动物（如水蚤）或鱼类幼体，可以评估废水对水生生态系统潜在的危害。为了获得更精确的毒性评估数据，常结合使用先进的分析技术，如高效液相色谱（HPLC）和气相色谱-质谱联用（GC-MS），这些技术可以定性和定量地检测废水中特定有害物质的种类和浓度。这些分析方法可以揭示生物降解过程中毒性物质的生成与消除情况，为评估和控制废水处理过程中的潜在风险提供数据支持。最终，这些毒性评估方法和技术确保了废水处理系统不仅能够降解污染物，同时也能够保护环境和公众健康。

结束语

生物降解技术在医药化工废水处理中发挥着重要作用。通过好氧生物降解技术、厌氧生物降解技术和生物滤池技术，废水中的有机物可以被有效降解。水质指标评估、生物活性评估和毒性评估等方法可以全面评估生物降解技术的效果。通过持续的研究和改进，生物降解技术将为环境保护和可持续发展做出更大的贡献。

参考文献

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