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[摘 要]制药废水是由制药生产过程形成的废水,对目前水环境污染较为严重。其主要形成来源于发酵类、化学合成类、提取类、中药类、生物工程类和混装制剂类六类制药,药物成分大多较为复杂,本文简述六类制药废水的产生过程、水质特点并介绍目前较常用的制药废水处理技术,归纳总结了物理法、化学法、生化法、物化法处理制药废水的方法及工艺。
[关键词]制药废水;废水特点;处理技术;方法研究
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0374-01
近几年,制药行业发展迅速,而制药废水是对环境污染严重且难处理。如果制药企业处理不当或不达标,将对人体健康产生严重的影响。现如今,制药工业已被列入环保治理的12个重点行业之一,尤其是制药工业产生的废水,是环境监测治理的重点。
1.制药废水的主要特点
制药废水的基本特点包括污染物成分复杂、有机物种类多且浓度高、pH值变化大、SS、氨氮含量高、含盐量高、气味大色度深等,并且因含有生物抑制性物质,具有一定的生物毒性,可生化性较差。同时,制药废水常常间歇排放,因此较难处理。我国的《制药工业水污染排放标准》按照制药生产工艺路线将制药工业及其产生的废水分为发酵类、化学合成类、提取类、中药类、生物工程类和混装制剂类六类。
发酵类废水来源主要来自菌渣的分离、提取、精制、萃取、结晶、溶剂的回收、设备地面冲洗水等。废水中主要含有发酵残余物、破乳剂、残余抗生素以其降解物。具有成分复杂、氮磷营养比例失调、硫酸盐、悬浮物含量高、易产生泡沫、含难降解物质、有毒性等特点。
化学合成类制药废水主要是通过化学反应合成药物或对药物中间体结构进行改造得到目的产物。该类制药废水由于其合成工艺较长、反应步骤多、辅助性原料占比大,因此废水成分复杂且污染严重,它还具有营养源不足、含有残余的生成物、反应物、催化剂、溶剂等特有的特点。常用普通活性污泥法、深井曝气法、生物流化床法等处理该类废水。
提取类药物多为单一成分。其废水主要包括从母液中提取药物后残留的废滤液、废母液和溶剂回收残液等。提取类废水的温度较高,色味重、水质水量变化大,但它的可生化性相对较好,因此常用生物处理法或其组合工艺进行处理。
中药类废水产生于中药材的清洗、提取及浓缩、制剂工艺废水和设备及地面冲洗水。其具有制药废水的基本特性,但其生化性较好。因此,采用生化法处理比较常见,通常采用水解酸化、厌氧折流板反应器、上流式厌氧污泥床、序批式活性污泥法等工艺的组合工艺。
生物工程类制药废水主要来源为生产工艺废水、实验室废水以及实验动物废水。具有成分复杂、COD、SS含量高、水质水量变化大、存在难生物降解且有抑菌作用的抗生素等特点。目前生物工程类制药废水处理常用物化法、生化法、物化法-生物法联用等,废水处理的核心技术是二级生化。
混装制剂类制药废水来源于洗瓶过程中产生的清洗废水、生产设备冲洗水和厂房地面冲洗水。废水水质较简单,属于中低含量有机废水。常采用生物法处理,如生物接触氧化法、水解酸化+SBR工艺、气浮+过滤物化法等。[1]
2.制药废水的处理技术
目前,处理制药废水的常用方法可分为物理处理法、生物处理法、化学处理法以及物化处理法,但由于制药废水的某些污染物的难处理性,以及产生二次污染的可能性,因此常采用以上几种的组合工艺进行处理。
2.1物理处理法
利用物理作用分离回收废水中不易溶解的悬浮或漂浮态的污染物,处理过程中不改变污染物的化学性质。物理法包括重力分离法、筛滤截流法等。操作简便,分离效果好,常用语制药废水的预处理和一级处理。
2.2生物处理法
生物处理法是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中呈溶解和胶体状态的有机物及部分不溶性有機物,并将其转化为无害的,稳定的物质而使得水得到净化的方法。主要分为好氧生化法和厌氧生化法。
2.2.1好氧生化法
好氧生物处理一般需要进行原水稀释作用。好氧生化工艺主要有活性污泥法和生物膜法两种类型。活性污泥法又包括接触稳定法、加压生化法、深井曝气法、氧化沟法、序批式活性污泥法(SBR法)、吸附-生物降解法(AB法)、HCR工艺等。生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物流化床等。
2.2.2厌氧生化法
厌氧生物处理工艺一般处理浓度较高的制药废水,已广泛用于制药废水处理中,但经单独的厌氧方法处理后,出水COD难以达标,一般还需好氧生化等后续处理。厌氧工艺包括上流式厌氧污泥床(UASB)反应器、厌氧折流板(ABR)反应器等。周义辉等[2]发现采取混凝-臭氧-生化法组合工艺的生化部分采用水解酸化技术,水解酸化池COD去除率为27.7%且出水B/C升高至0.35,可生化性得到进一步提高。丁凯等[3]采用UASB+两级生化接触氧化工艺处理制药废水,结果表明该工艺处理效果稳定,耐冲击。
2.3化学处理法
化学处理法能迅速有效的去除废水中多种剧毒和高毒等种类更多的污染物,特别是一些生物处理法难以处理的污染物,可以采用化学法进行处理。例如折点氯化法和碱化吹脱法可以除去氨氮、化学沉淀法可除磷等。化学处理法易操作,易于实现自动化,并利于回收,循环。化学法中的高级氧化法常被用于深度处理高浓度制药废水。
2.3.1臭氧氧化法
臭氧氧化法是利用臭氧的高强氧化能力处理有机废水,其中O3与废水中的OH-,可发生系列反应生成O2和比臭氧具有更强的氧化能力的自由基,可以氧化有机物,降低有机物的含量。叶杰旭等[4]针对高浓度制药废水成分复杂、可生化性较差等特点,研究发现同时使用铁碳微电解和臭氧氧化进行预处理,可有效降解苯环、杂环等各类难降解有机物,提高废水可生化性,降低后续生物系统的有机负荷。
2.3.2Fenton试剂法
在H2O2环境中利用亚铁盐作为催化剂产生强氧化作用,使有机分子分解以达到处理效果。Fenton试剂法无需高温高压,且对于高浓度制药废水,不仅能够有效的降低难降低有机物的浓度,还可以提高废水的可生化性,减轻后续处理负荷。孔维杰等[5]还发现将Fenton与超声波联用有很好的协同作用,可有效氧化降解米诺环素有机制药废水,且对降解处理其他有机废水有一定的借鉴意义。
2.4物化处理法
主要有混凝法、吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等。该法占地面积少,出水水质好且稳定,对废水的水量水温和浓度的适应性强,可以有效去除重金属离子,脱氮除磷效果显著并且易于实现自动化,多用于制药废水的三级或深度处理。
3结语
制药废水处理技术已有很久的发展历史,人们结合基础的物理法、化学法、生物法、物化法,不断开拓出更多高效的制药废水的组合工艺处理技术。结合不同类型的制药企业,针对其制药废水不同的特点设计出最适合该企业的制药废水处理工艺,从而使得排放的废水达标是如今每个制药企业所必需遵循的规则。
参考文献
[1]李亚峰,高颖制药废水处理技术的研究进展[J].水处理技术201440(5)
[2]周义辉等混凝-臭氧-生化法组合工艺深度处理制药厂二级出水[J]工业水处理,2017,37(12).
[3]丁凯,詹忠庆.UASB—两级生化接触氧化工艺处理制药废水[J].安徽化工,2006,142(4).
[4]叶杰旭微电解/混凝/臭氧氧化强化生物处理工艺处理制药废水[J]中国给水排水2014,30(10).
[关键词]制药废水;废水特点;处理技术;方法研究
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0374-01
近几年,制药行业发展迅速,而制药废水是对环境污染严重且难处理。如果制药企业处理不当或不达标,将对人体健康产生严重的影响。现如今,制药工业已被列入环保治理的12个重点行业之一,尤其是制药工业产生的废水,是环境监测治理的重点。
1.制药废水的主要特点
制药废水的基本特点包括污染物成分复杂、有机物种类多且浓度高、pH值变化大、SS、氨氮含量高、含盐量高、气味大色度深等,并且因含有生物抑制性物质,具有一定的生物毒性,可生化性较差。同时,制药废水常常间歇排放,因此较难处理。我国的《制药工业水污染排放标准》按照制药生产工艺路线将制药工业及其产生的废水分为发酵类、化学合成类、提取类、中药类、生物工程类和混装制剂类六类。
发酵类废水来源主要来自菌渣的分离、提取、精制、萃取、结晶、溶剂的回收、设备地面冲洗水等。废水中主要含有发酵残余物、破乳剂、残余抗生素以其降解物。具有成分复杂、氮磷营养比例失调、硫酸盐、悬浮物含量高、易产生泡沫、含难降解物质、有毒性等特点。
化学合成类制药废水主要是通过化学反应合成药物或对药物中间体结构进行改造得到目的产物。该类制药废水由于其合成工艺较长、反应步骤多、辅助性原料占比大,因此废水成分复杂且污染严重,它还具有营养源不足、含有残余的生成物、反应物、催化剂、溶剂等特有的特点。常用普通活性污泥法、深井曝气法、生物流化床法等处理该类废水。
提取类药物多为单一成分。其废水主要包括从母液中提取药物后残留的废滤液、废母液和溶剂回收残液等。提取类废水的温度较高,色味重、水质水量变化大,但它的可生化性相对较好,因此常用生物处理法或其组合工艺进行处理。
中药类废水产生于中药材的清洗、提取及浓缩、制剂工艺废水和设备及地面冲洗水。其具有制药废水的基本特性,但其生化性较好。因此,采用生化法处理比较常见,通常采用水解酸化、厌氧折流板反应器、上流式厌氧污泥床、序批式活性污泥法等工艺的组合工艺。
生物工程类制药废水主要来源为生产工艺废水、实验室废水以及实验动物废水。具有成分复杂、COD、SS含量高、水质水量变化大、存在难生物降解且有抑菌作用的抗生素等特点。目前生物工程类制药废水处理常用物化法、生化法、物化法-生物法联用等,废水处理的核心技术是二级生化。
混装制剂类制药废水来源于洗瓶过程中产生的清洗废水、生产设备冲洗水和厂房地面冲洗水。废水水质较简单,属于中低含量有机废水。常采用生物法处理,如生物接触氧化法、水解酸化+SBR工艺、气浮+过滤物化法等。[1]
2.制药废水的处理技术
目前,处理制药废水的常用方法可分为物理处理法、生物处理法、化学处理法以及物化处理法,但由于制药废水的某些污染物的难处理性,以及产生二次污染的可能性,因此常采用以上几种的组合工艺进行处理。
2.1物理处理法
利用物理作用分离回收废水中不易溶解的悬浮或漂浮态的污染物,处理过程中不改变污染物的化学性质。物理法包括重力分离法、筛滤截流法等。操作简便,分离效果好,常用语制药废水的预处理和一级处理。
2.2生物处理法
生物处理法是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中呈溶解和胶体状态的有机物及部分不溶性有機物,并将其转化为无害的,稳定的物质而使得水得到净化的方法。主要分为好氧生化法和厌氧生化法。
2.2.1好氧生化法
好氧生物处理一般需要进行原水稀释作用。好氧生化工艺主要有活性污泥法和生物膜法两种类型。活性污泥法又包括接触稳定法、加压生化法、深井曝气法、氧化沟法、序批式活性污泥法(SBR法)、吸附-生物降解法(AB法)、HCR工艺等。生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物流化床等。
2.2.2厌氧生化法
厌氧生物处理工艺一般处理浓度较高的制药废水,已广泛用于制药废水处理中,但经单独的厌氧方法处理后,出水COD难以达标,一般还需好氧生化等后续处理。厌氧工艺包括上流式厌氧污泥床(UASB)反应器、厌氧折流板(ABR)反应器等。周义辉等[2]发现采取混凝-臭氧-生化法组合工艺的生化部分采用水解酸化技术,水解酸化池COD去除率为27.7%且出水B/C升高至0.35,可生化性得到进一步提高。丁凯等[3]采用UASB+两级生化接触氧化工艺处理制药废水,结果表明该工艺处理效果稳定,耐冲击。
2.3化学处理法
化学处理法能迅速有效的去除废水中多种剧毒和高毒等种类更多的污染物,特别是一些生物处理法难以处理的污染物,可以采用化学法进行处理。例如折点氯化法和碱化吹脱法可以除去氨氮、化学沉淀法可除磷等。化学处理法易操作,易于实现自动化,并利于回收,循环。化学法中的高级氧化法常被用于深度处理高浓度制药废水。
2.3.1臭氧氧化法
臭氧氧化法是利用臭氧的高强氧化能力处理有机废水,其中O3与废水中的OH-,可发生系列反应生成O2和比臭氧具有更强的氧化能力的自由基,可以氧化有机物,降低有机物的含量。叶杰旭等[4]针对高浓度制药废水成分复杂、可生化性较差等特点,研究发现同时使用铁碳微电解和臭氧氧化进行预处理,可有效降解苯环、杂环等各类难降解有机物,提高废水可生化性,降低后续生物系统的有机负荷。
2.3.2Fenton试剂法
在H2O2环境中利用亚铁盐作为催化剂产生强氧化作用,使有机分子分解以达到处理效果。Fenton试剂法无需高温高压,且对于高浓度制药废水,不仅能够有效的降低难降低有机物的浓度,还可以提高废水的可生化性,减轻后续处理负荷。孔维杰等[5]还发现将Fenton与超声波联用有很好的协同作用,可有效氧化降解米诺环素有机制药废水,且对降解处理其他有机废水有一定的借鉴意义。
2.4物化处理法
主要有混凝法、吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等。该法占地面积少,出水水质好且稳定,对废水的水量水温和浓度的适应性强,可以有效去除重金属离子,脱氮除磷效果显著并且易于实现自动化,多用于制药废水的三级或深度处理。
3结语
制药废水处理技术已有很久的发展历史,人们结合基础的物理法、化学法、生物法、物化法,不断开拓出更多高效的制药废水的组合工艺处理技术。结合不同类型的制药企业,针对其制药废水不同的特点设计出最适合该企业的制药废水处理工艺,从而使得排放的废水达标是如今每个制药企业所必需遵循的规则。
参考文献
[1]李亚峰,高颖制药废水处理技术的研究进展[J].水处理技术201440(5)
[2]周义辉等混凝-臭氧-生化法组合工艺深度处理制药厂二级出水[J]工业水处理,2017,37(12).
[3]丁凯,詹忠庆.UASB—两级生化接触氧化工艺处理制药废水[J].安徽化工,2006,142(4).
[4]叶杰旭微电解/混凝/臭氧氧化强化生物处理工艺处理制药废水[J]中国给水排水2014,30(10).