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        制藥企業污水處理技術
        加入時間:2019-12-30 08:12:42 瀏覽

        制藥企業產生的 污水因其污染物多屬于結構復雜、有毒、有害和生物難以降解的 有機物質,對水體造成嚴重的 污染。同時工業污水還呈明顯的 酸、堿性,部分污水中含有過高的 鹽分.這些特點都讓制藥污水成為水處理行業中較為難處理的 一種污水。
        制藥工業廢水主要包括抗生素生產(Produce)廢水、合成藥物生產廢水、中成藥生產廢水以及各類制劑生產過程的 洗滌水和沖洗廢水四大類。聚丙烯酰胺污水處理被廣泛應用于建筑、農業、交通、能源、石化、環保、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域,也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。其廢水的 特點是成分復雜、有機物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高,特別是生化性很差,且間歇排放,屬難處理的 工業廢水。隨著我國醫藥工業的 發展,制藥廢水已逐漸成為重要的 污染源之一,如何處理該類廢水是當今環境保護的 一個難題。
        1 制藥廢水的 處理方法
        制藥廢水的 處理方法可歸納為以下幾種:物化處理、化學處理 、生化處理 以及多種方法的 組合處理等,各種處理方法具有各自的 優勢及不足。
        1.1  物化處理
        根據制藥廢水的 水質特點,在其處理過程中需要采用物化處理作為生化處理的 預處理或后處理工序。目前應用的 物化處理方法主要包括混凝、氣浮、吸附、氨吹脫、電解、離子交換和膜分離法等。
        1.1.1  混凝法
        該技術是目前國內外普遍采用的 一種水質處理方法,它被廣泛用于制藥廢水預處理及后處理過程中,如硫酸鋁和聚合硫酸鐵等用于中藥廢水等。高效混凝處理的 關鍵在于恰當地選擇和投加性能優良的 混凝劑。近年來混凝劑的 發展方向是由低分子向聚合高分子發展,由成分功能單一型向復合型發展。劉明華等以其研制的 一種高效復合型絮凝劑F-1處理急支糖漿生產廢水,在 pH為6.5, 絮凝劑用量為300 mg/L時,廢液的 CO
          D、SS和色度的 去除率分別達到69.7%、96.4%和87.5%,其性能明顯優于PA
          C、聚丙烯酰胺等單一絮凝劑。
        1.1.2  氣浮法
        氣浮法通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等多種形式。新昌制藥廠采用CAF渦凹氣浮裝置對制藥廢水進行預處理,在適當藥劑配合下,COD的 平均去除率在25%左右。
        1.1.3  吸附法
        常用的 吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等。武漢健民制藥廠采用煤灰吸附-兩級好氧生物處理工藝處理其廢水。結果顯示, 吸附預處理對廢水的 COD去除率達41.1%,并提高了BOD5/COD值。
        1.1.4  膜分離法
        膜技術包括反滲透、納濾膜和纖維膜,可回收有用物質,減少有機物的 排放總量。該技術的 主要特點是設備簡單、操作方便、無相變及化學變化、處理效率高和節約能源(解釋:向自然界提供能量轉化的物質)。朱安娜等采用納濾膜對潔霉素廢水進行分離實驗,發現既減少了廢水中潔霉素對微生物的 抑制作用,又可回收潔霉素。
        1.1.5  電解法
        該法處理廢水具有高效、易操作等優點而得到人們的 重視,同時電解法又有很好的 脫色效果。采用電解法預處理核黃素上清液,CO
          D、SS和色度的 去除率分別達到71%、83%和67%。
        2 化學處理應用化學方法時,某些試劑的 過量使用容易導致水體的 二次污染,因此在設計前應做好相關的 實驗研究(research)工作;瘜W法包括(bāo kuò)鐵炭法、化學氧(Oxygen)化還原法(fenton試劑、H2O2、O3)、深度氧化技術等。
        1。2.1  鐵炭法
        工業運行表明,以Fe-C作為制藥廢水的 預處理步驟,其出水的 可生化性可大大提高。樓茂興等[9]采用鐵炭—微電解—厭氧—好氧—氣浮聯合處理工藝處理甲紅霉素、鹽酸環丙沙星等醫藥中間體生產廢水,鐵炭法處理后COD去除率達20%,最終出水達到國家《廢水綜合排放標準》一級標準。
        1.2.2  Fenton試劑處理法
        亞鐵鹽和H2O2的 組合稱為Fenton試劑,它能有效去除傳統廢水處理技術無法去除的 難降解有機物。隨著研究的 深入,又把紫外光(UV)、草酸鹽(C2O42-)等引入Fenton試劑中,使其氧化能力大大加強。程滄滄等[10]以TiO2為催化劑,9 W低壓汞燈為光源,用Fenton試劑對制藥廢水進行處理,取得了脫色率100%,COD去除率92.3%的 效果,且硝基苯類化合物從8.05 mg/L降至0.41 mg/L。
        1.2.3采用該法能提高廢水的 可生化性,同時對COD有較好的 去除率。如Balcioglu等對3種抗生素廢水進行臭氧(Oxygen)氧化處理,結果顯示,經臭氧氧化的 廢水不僅BOD5/COD的 比值有所提高,而且COD的 去除率均為75%以上。
        1.2.4  氧化技術
        又稱高級氧化技術,它匯集了現代光、電、聲、磁、材料等各相近學科的 最新研究成果,主要包括電化學氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法、光催化氧化法和超聲降解法等。
        其中紫外光催化氧化技術具有新穎、高效、對廢水無選擇性等優點,尤其適合于不飽合烴的 降解,且反應條件也比較溫和,無二次污染,具有很好的 應用前景。與紫外線、熱、壓力等處理方法相比,超聲波對有機物的 處理更直接,對設備的 要求更低,作為一種新型的 處理方法,正受到越來越多的 關注。肖廣全等[13]用超聲波-好氧生物接觸法處理制藥廢水,在超聲波處理60 s,功率200 w的 情況下,廢水的 COD總去除率達96%。
        1.3 生化處理
        生化處理技術是目前制藥廢水廣泛采用的 處理技術,包括好氧生物法、厭氧生物法、好氧-厭氧等組合方法。
        1.3.1  好氧生物處理
        由于制藥廢水大多是高濃度有機廢水,進行好氧生物處理時一般需對原液進行稀釋,因此動力消耗(consume)大,且廢水可生化性較差,很難直接生化處理后達標排放,所以單獨使用好氧處理的 不多,一般需進行預處理。常用的 好氧生物處理方法包括活性污泥法、深井曝氣法、吸附生物降解法、接觸氧化法、序批式間歇活性污泥法、循環式活性污泥法(CASS法)等。
        (1)深井曝氣法
         深井曝氣是一種高速活性污泥系統,該法具有氧利用率高、占地面積小、處理效果佳、投資(意義:是未來收益的累積)少、運行費用低、不存在污泥膨脹、產泥量低等優點。此外,其保溫效果好,處理不受氣候條件影響,可保證北方地區冬天廢水處理的 效果。東北制藥總廠的 高濃度有機廢水經深井曝氣池生化處理后,COD去除率達92.7%,可見用其處理效率是很高的 ,而且對下一步的 治理極其有利,對工藝治理的 出水達標起著決定性作用。
        (2)AB法
        AB法屬超高負荷活性污泥法。聚丙烯酰胺為使污水達到排入某一水體或再次使用的水質要求對其進行凈化的過程。AB工藝對BOD5、CO
          D、S
          S、磷和氨氮的 去除率一般均高于常規活性污泥法。其突出的 優點是A段負荷高,抗沖擊負荷能力強,對pH和有毒物質具有較大的 緩沖作用,特別適用于處理濃度較高、水質水量變化較大的 廢水。楊俊仕等采用水解酸化-AB生物法工藝處理抗生素廢水,工藝流程(liú chéng)短,節能,處理費用也低于同種廢水的 化學
        絮凝-生物法處理方法。
        (3)生物接觸氧化法
        該技術集活性污泥和生物膜法的 優勢于一體,具有容積負荷高、污泥產量少、抗沖擊能力強、工藝運行穩定、管理方便等優點。很多工程采用兩段法,目的 在于馴化不同階段的 優勢菌種,充分發揮不同微生物種群間的 協同作用,提高生化效果和抗沖擊能力。在工程中常以厭氧消化、酸化作為預處理工序,采用接觸氧化法處理制藥廢水。哈爾濱北方制藥廠采用水解酸化-兩段生物接觸氧化工藝處理制藥廢水,運行結果表明,該工藝處理效果穩定、工藝組合合理。隨著該工藝技術的 逐漸成熟,應用領域也更加廣泛。
        (4)SBR法
        SBR法具有耐沖擊負荷強、污泥活性高、結構簡單、無需回流、操作靈活、占地少、投資省、運行穩定、基質去除率高、脫氮除磷效果好等優點,適合處理水量水質波動大的 廢水。
        王忠用SBR工藝處理制藥廢水的 試驗表明:曝氣時間對該工藝的 處理效果有很大影響;設置缺氧段,尤其是缺氧與好氧交替重復設計,可明顯提高處理效果;反應池中投加PAC的 SBR強化處理工藝,可明顯提高系統的 去除效果。近年來該工藝日趨完善,在制藥廢水處理中應用也較多,邱麗君等采用水解酸化-SBR法處理生物制藥廢水,出水水質達到GB8978-1996一級標準。
        1.3.2 厭氧生物處理
        目前國內外處理高濃度有機廢水主要是以厭氧法為主,但經單獨的 厭氧方法處理后出水COD仍較高,一般需要進行后處理(如好氧生物處理)。目前仍需加強高效厭氧反應器的 開發設計及進行深入的 運行條件研究。在處理制藥廢水中應用較成功的 有上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧復合床、厭氧折流板反應器(ABR)、水解法等。有制藥廢水需要處理的 單位,也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的 企業。
        (1)UASB法
        UASB反應器具有厭氧消化效率高、結構簡單、水力停留時間短、無需另設污泥回流裝置等優點。采用UASB法處理卡那霉素、氯酶素、V
          C、SD和葡萄糖等制藥生產廢水時,通常要求SS含量不能過高,以保證COD去除率在85%~90%以上。二級串聯UASB的 COD去除率可達90%以上。
        2)UBF法買文寧等將UASB和UBF進行了對比試驗,結果表明,UBF具有反應液傳質和分離效果好、生物量大和生物種類多、處理效率高、運行穩定性強的 特征,是實用高效的 厭氧生物反應器。
        (3)水解酸化法
        水解池全稱為水解升流式污泥床(HUSB),它是改進的 UASB。水解池較之全過程厭氧池有以下優點:不需密閉、攪拌,不設三相分離器,降低了造價并利于維護;可將廢水中的 大分子、不易生物降解的 有機物降解為小分子、易生物降解的 有機物,改善原水的 可生化性;反應迅速、池子體積小,基建投資少,并能減少污泥量。近年來,水解-好氧工藝在制藥廢水處理中得到了廣泛的 應用,如某生物制藥廠采用水解酸化-二段式生物接觸氧化工藝處理制藥廢水,運行穩定,有機物去除效果顯著,CO
          D、BOD5和SS的 去除率分別為90.7%、92.4%和87.6%。
        1.3.3  厭氧-好氧及其他組合處理工藝
        由于單獨的 好氧處理或厭氧處理往往不能滿足要求,而厭氧-好氧、水解酸化-好氧等組合工藝在改善廢水的 可生化性、耐沖擊性、投資成本、處理效果等方面表現出了明顯優于單一處理方法的 性能,因而在工程實踐中得到了廣泛應用。如利民制藥廠采用厭氧-好氧工藝處理制藥廢水,BOD5去除率達98%,COD去除率達95%,處理效果穩定;肖利平等采用微電解-厭氧水解酸化-SBR工藝處理化學合成制藥廢水,結果表明,整個串聯工藝對廢水水質、水量的 變化具有較強的 耐沖擊能力,COD去除率可達86%~92%,是處理制藥廢水的 一種理想的 工藝選擇;胡大鏘等在對醫藥中間體制藥廢水的 處理中采用水解酸化-A/O-催化氧化-接觸氧化工藝,當進水COD為12 000 mg/L左右時,出水COD達300 mg/L以下;許玫英等采用生物膜-SBR法處理含生物難降解物的 制藥廢水,COD的 去除率能達到87.5%~98.31%,遠高于單獨的 生物膜法和SBR法的 處理效果。
        此外,隨著膜技術的 不斷發展,膜生物反應器在制藥廢水處理中的 應用研究也逐漸深入。MBR綜合了膜分離技術和生物處理的 特點,具有容積負荷高、抗沖擊能力強、占地面積小、剩余污泥量少等優點。白曉慧等采用厭氧-膜生物反應器工藝處理COD為25 000 mg/L的 醫藥中間體酰氯廢水,選用杭州化濾膜工程公司生產的 ZKM-W0.5T型膜組件,系統對COD的 去除率均保持在90%以上;Livinggston等利用專性細菌降解特定有機物的 能力,首次采用了萃取膜生物反應器處理含3,4-二氯苯胺的 工業廢水,HRT為2 h,其去除率達到99%,獲得了理想的 處理效果。盡管在膜污染方面仍存在問題,但隨著膜技術的 不斷發展,將會使MBR在制藥廢水處理領域中得到更加廣泛的 應用。
        制藥廢水的 處理工藝及選擇
        制藥廢水的 水質特點使得多數制藥廢水單獨采用生化法處理根本無法達標,所以在生化處理前必須進行必要的 預處理。一般應設調節池,調節水質水量和pH,且根據實際情況采用某種物化或化學法作為預處理工序,以降低水中的 S
          S、鹽度及部分COD,減少廢水中的 生物抑制性物質,并提高廢水的 可降解性,以利于廢水的 后續生化處理。
        預處理后的 廢水,可根據其水質特征選取某種厭氧和好氧工藝進行處理,若出水要求較高,好氧處理工藝后還需繼續進行后處理。具體工藝的 選擇應綜合考慮廢水的 性質、工藝的 處理效果、基建投資及運行維護等因素,做到技術可行,經濟合理?偟 工藝路線為預處理-厭氧-好氧-(后處理)組合工藝。如陳明輝等采用水解吸附—接觸氧化—過濾組合工藝處理含人工胰島素等的 綜合制藥廢水,處理后出水水質優于GB8978-1996的 一級標準。氣。猓佑|氧化工藝處理化學制藥廢水、復合微氧水解-復合好氧-砂濾工藝處理抗生素廢水、氣。璘BF-CASS工藝處理高濃度中藥提取廢水等都取得了較好的 處理效果。
        3 制藥廢水中有用物質的 回收利用
        推進制藥業清潔生產,提高原料的 利用率以及中間產物和副產品的 綜合回收率,通過改革工藝使污染在生產過程中得到減少或消除。由于某些制藥生產工藝的 特殊性,其廢水中含有大量可回收利用的 物質,對這類制藥廢水的 治理,應首先加強物料回收和綜合利用。如浙江義烏華義制藥有限公司針對其醫藥中間體廢水中含量高達5%~10%的 銨鹽,采用固定刮板薄膜蒸發、濃縮、結晶、回收質量分數為30%左右的
         。∟H4)2SO4、NH4NO3作肥料或回用,具有明顯經濟效益;某高科技制藥企業用吹脫法處理甲醛含量極高的 生產廢水,甲醛氣體經回收后可配成福爾馬林試劑,亦可作為鍋爐熱源進行焚燒。通過回收甲醛使資源得到可持續利用,并且4~5年內可將該處理站的 投資費用收回[33],實現了環境效益和經濟效益的 統一。但一般來說,制藥廢水成分復雜,不易回收,且回收流程復雜,成本較高。因此,先進高效的 制藥廢水綜合治理技術是徹底解決廢水問題的 關鍵。
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