水体中抗生素处理方法的研究进展与展望

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　　摘要：抗生素的大量生产与滥用对人类健康和生态环境造成了潜在威胁，使得水体中抗生素的去除成了亟待解决的问题。本文介绍了抗生素的生物处理法、物理处理法和高级氧化法在近几年来的研究进展，并对未来的发展方向做了展望。
　　关键词：抗生素；处理方法；研究进展
　　抗生素作为具有较强的抑菌和杀菌作用的药品的一类，大量用于人类疾病的治疗及牲畜行业。我国对抗生素的滥用十分严重，不仅会导致超级细菌的出现，还使地下水等水体受到污染。抗生素废水具有毒性大、成分复杂、有机物浓度高、可生化性差等特点，处理难度很大。目前，水体中抗生素的处理方法主要包括生物处理法、物理处理法、高级氧化法等。
　　1.生物处理法
　　生物处理法是利用微生物代谢作用分解水中的有机污染物而达到降解目的。该方法成本低廉，经济高效，主要类型有间歇活性污泥法（SBR），生物膜反应法（MBR）等。涂保华[1]等研究SBR工艺对克拉霉素、磺胺甲恶唑、土霉素和头孢他啶4种抗生素的去除效果，可分别达到91%、20%、96%和74%。于志浩[2]研究了海绵-浸没式MBR工艺对磺胺类抗生素的去除性能和机制，对磺胺嘧啶和磺胺甲恶唑的去除性能分别为92%和83%。
　　2.物理处理法
　　物理处理法主要包括膜处理法和吸附法。膜处理法是利用渗透速率差、浓度差等推动力对水体中的污染物进行分离，主要类型包括超滤、纳滤和反渗透等。王健行[3]等采用纳滤膜处理抗生素制药废水的二级生化出水，当合适的操作压力、pH值、进水流量条件下，水中TOC和色度可降至零左右。膜处理过程中会产生抗生素浓缩液，膜更换的成本高，在处理抗生素污染时应用较少。
　　吸附法是一种简单且有效的消除水体中抗生素污染的方法。常用的吸附材料有沸石、活性炭、粘土矿物及碳纳米材料等。刘莹[4]研究了改性活性炭对城市污水处理厂各工段出水中磺胺类抗生素的去除，其去除率在87.37%到100%之间。吸附法对抗生素的去除效率高，但目前有效的脱附再利用以及吸附材料的回收仍是难题。
　　3.高级氧化法
　　高级氧化是通过化学手段将有机污染物转变为无毒害的无机物或易生物降解且毒性较低的中间产物。其具有效率高、氧化彻底、适用范圍广、不产生二次污染等特性，是去除水体中抗生素的有效途径，但目前常用作废水二级生化处理后的深度处理。常见的有臭氧氧化法、光催化氧化法、Fenton法、过硫酸盐氧化法等。
　　臭氧氧化法是臭氧在水中分解并生成具有强氧化性的羟基自由基（OH·）来降解污染物。郜子兴[5]采用臭氧+双氧水的催化氧化体系处理制药二级生化出水，COD去除率可达88.74%，处理后可达到制药废水污染物排放标准要求。臭氧法能够有效去除水体中的抗生素，但是经其处理后的副产物毒性强且矿化时间较长。
　　光催化氧化法是催化剂在光存在下将水分子氧化成OH·，进而降解有机物，其具有无毒，安全，见效快等特点。罗力莎[6]等制备多壁碳纳米管/钨酸铋复合光催化剂用于处理环丙沙星废水，在适宜的催化剂用量、初始浓度、pH值和处理时间条件下、去除率可达91.5%，且材料的重复使用效果较好。
　　Fenton法是双氧水在催化剂Fe2+的作用下，产生OH·来降解有机物，一般在酸性条件下进行，高效快速，选择性小。李再兴[7]等采用Fenton氧化法深度处理抗生素二级生化出水，通过正交和单因素实验探究了各反应因素对处理效果的影响，处理后的废水COD浓度可满足相关排放标准的要求。迟翔[8]等采用超声-Fenton氧化技术去除沼液中的四环素类和磺胺类抗生素，去除效果均能达到90%左右，且保留了沼液的养分。
　　过硫酸盐氧化法是通过产生氧化性更强的SO4-·来达到降解的目的。其不受pH的影响，使用范围更大。温学[9]等研究了诺氟沙星和土霉素在紫外/过二硫酸盐氧化体系中的降解行为，其为水体中抗生素的污染防控提供了理论指导。
　　4.结论与展望
　　水体中抗生素的处理难度大，每一种方法都有它的优势和不足，单独依靠一种处理方法难以很好的解决抗生素污染难题，利用多种方法形成的组合工艺进行协同处理是未来重点的发展方向，同时对其中的主要环节还需更加深入的探索与研究。在污水处理厂原有处理工艺基础上，安装高级氧化装置等，在有效提高水中抗生素去除效率的同时也可提高其他常规污染物的去除效果，便于去除技术和工艺的推广。
　　参考文献
　　[1]涂保华，储云，陈兆林等.城市污水处理中抗生素类污染物的去除研究[J].中国给水排水，2014，30（23）：81-84.
　　[2]于志浩，张新波，刘阳等.海绵-浸没式MBR去除城市污水中磺胺类抗生素[J].中国给水排水，2018，34（19）：90-95.
　　[3]王健行，郑靖凡，魏源送等.纳滤膜深度处理抗生素制药废水的运行条件优化[J].中国给水排水，2018，34（19）：85-89.
　　[4]刘莹.改性活性炭对水中典型磺胺类抗生素的吸附性能研究[D].山东师范大学，2018.
　　[5]郜子兴.臭氧催化氧化深度处理抗生素废水[D].河北科技大学学报，2018.
　　[6]罗力莎，马军，辛丙靖等.多壁碳纳米管/钨酸铋复合光催化剂降解环丙沙星[J].中国给水排水，2018，34（17）：52-57.
　　[7]李再兴，左剑恶，剧盼盼等.Fenton氧化法深度处理抗生素废水二级出水.环境工程学报，2013，7（1）：132-136.
　　[8]迟翔，周文兵，武林等.Fenton法对沼液中三种四环素类和三种磺胺类抗生素氧化去除的研究[J].农业环境科学学报，2018，37（11）：2451-2455.
　　[9]温学.紫外/过硫酸盐解水中抗生素的研究[D].吉林建筑大学学报，2018.
　　作者简介：刘帅（1992.02-），男，湖北省荆州市人，硕士研究生学历，广东省环境保护工程研究设计院有限公司助理工程师，主要研究方向：污水、固废处理。
　　（作者单位：广东省环境保护工程研究设计院有限公司）
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