制药工程学第10章

1、1第十章第十章 制药工业环境保护制药工业环境保护 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 1.1 环境保护的重要性环境保护的重要性 1.2 我国污染控制政策我国污染控制政策1.3 制药工业污染的特点和现状制药工业污染的特点和现状一、一、 概述概述 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering环境是人类赖以环境是人类赖以生存和社会经济可持续发展生存和社会经济可持续发展 的客观条件和空间。的客观条件和空间。自自1973年建立环境保护机构。

2、年建立环境保护机构。 1.1 1.1 环境保护的重要性环境保护的重要性 l茅以轼茅以轼制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering改革开放以来，我国先后完善和颁布了：改革开放以来，我国先后完善和颁布了：环境保护法环境保护法大气污染防治法大气污染防治法水污染防治法水污染防治法海洋环境保护法海洋环境保护法固体废物污染环境防治法固体废物污染环境防治法环境噪声污染防治法环境噪声污染防治法以及与各种法规相配套的行政、经济法规和环境保护标准，基以及与各种法规相配套的行政、经济法规和环境保护标准，基本形成了一套完整的环境保护法律体

3、系。本形成了一套完整的环境保护法律体系。1.2 我国污染控制政策我国污染控制政策制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 凡是新建、扩建和改造项目都必须按国家基凡是新建、扩建和改造项目都必须按国家基本建设项目环境管理办法的规定本建设项目环境管理办法的规定, ,切实执行切实执行环境环境评价报告制度评价报告制度和和“三同时三同时”制度；制度； 环境评价报告制度：环境评价报告制度：既项目先做环境评价既项目先做环境评价, ,审审批后再建设。批后再建设。 三同时：三同时：环保设施与主体工程环保设施与主体工程同时设计、同同时

4、设计、同时施工、同时投产时施工、同时投产。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering数量少、组分多、变动性大数量少、组分多、变动性大间歇排放间歇排放pH值不稳定值不稳定化学需氧量高化学需氧量高 1.3 制药工业污染的特点和现状制药工业污染的特点和现状l制药工业污染的特点制药工业污染的特点l制药工业污染的现状：制药工业污染的现状：严峻严峻污染防治：一靠政策；二靠技术；三靠管理。污染防治：一靠政策；二靠技术；三靠管理。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical E

5、ngineering二、二、 污染防治措施污染防治措施l 2.1 使用绿色生产工艺使用绿色生产工艺l 2.2 循环套用循环套用l 2.3 综合利用综合利用l 2.4 改进生产设备，加强设备管理。改进生产设备，加强设备管理。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 2.1.1 重新设计少污染或无污染的生产工艺重新设计少污染或无污染的生产工艺 2.1.2 优化工艺参数优化工艺参数 2.1.3 改进操作方法改进操作方法 2.1.4 采用新技术采用新技术 2.1 使用绿色生产工艺使用绿色生产工艺制作者：黄德春制作者：黄德

6、春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering催化剂2Al + 6(CH3)2CHOH2Al(CH3)2CHO3 + 3H2三氯化铝三氯化铝氯化高汞氯化高汞l 2.1.1 重新设计少污染或无污染的生产工艺重新设计少污染或无污染的生产工艺如如: 在氯霉素的合成中，涉及反应在氯霉素的合成中，涉及反应: 来合成异丙醇铝来合成异丙醇铝l催化剂改进催化剂改进:l解决了污染汞问题解决了污染汞问题.制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering又如又如布洛芬的合成布洛芬的合成: :原

7、采用原采用BootBoot公司的公司的BrownBrown合成方法合成方法( (六六步步) )l布洛芬治疗关节炎布洛芬治疗关节炎OOCO2Et(CH3CO)2OAlCl3C2H5NaClCH2CO2EtOCO2NaCHONaOH水蒸气AgNO3KOHCO2KHClCO2H制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical EngineeringBHC公司发明了生产布洛芬的新方法公司发明了生产布洛芬的新方法(三步三步) 该工艺废物量可减少该工艺废物量可减少37%，BHC公司获公司获1997年度美国年度美国“总总统绿色化学挑战奖统绿色化学挑战奖”的变

8、更合成路线奖。的变更合成路线奖。 O(CH3CO)2OHFRaney NiH2HOCO, PdHOOC制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 电解氧化反应Mn2+Mn3+ + e新工艺：新工艺：现可采用间接电氧化法，整个工艺过程现可采用间接电氧化法，整个工艺过程 无污染物排放，是一条绿色生产工艺。无污染物排放，是一条绿色生产工艺。l原工艺：原工艺：MeCHCl2CHOCl2光和热H2OMeCHO4Mn3+H2O4Mn2+4H+制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmace

9、utical Engineeringl 优化工艺条件优化工艺条件l例如乙酰苯胺的硝化反应：例如乙酰苯胺的硝化反应：原工艺原工艺是将乙酰苯胺溶于硫酸中，再加混酸进行硝化。是将乙酰苯胺溶于硫酸中，再加混酸进行硝化。实际可以减少硫酸的用量。实际可以减少硫酸的用量。 NHONHOO2NH2SO4HNO3H2O+制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineeringl 改进操作方法改进操作方法 l如广谱抗菌药氟哌酸合成中的对氯硝基苯氟化反如广谱抗菌药氟哌酸合成中的对氯硝基苯氟化反应，将原工艺的二甲基亚砜溶剂改为环丁砜溶剂，应，将原工艺的

10、二甲基亚砜溶剂改为环丁砜溶剂，可避免废水的生成。可避免废水的生成。 NO2ClNO2FDMSONO2ClNO2F环丁砜制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical EngineeringFe, CH3COOHH2, Rancy Ni, CH3CH2OHNNH2NNH2ONNO2l 使用新技术使用新技术 l如在抗生素类药物如在抗生素类药物4-乙酰胺基哌啶醋酸盐的合成中，乙酰胺基哌啶醋酸盐的合成中，原工艺采用铁粉还原硝基氧化吡啶制备原工艺采用铁粉还原硝基氧化吡啶制备4-氨基吡啶，氨基吡啶，现采用催化加氢还原技术，既简化了工艺操作，又现采用催化加

11、氢还原技术，既简化了工艺操作，又消除了环境污染。消除了环境污染。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 又如，苯乙酸是合成青霉素等药物的重要中间体。目前工又如，苯乙酸是合成青霉素等药物的重要中间体。目前工业上仍以苯乙腈水解来制备，而苯乙腈又是由苄氯和氢氰酸业上仍以苯乙腈水解来制备，而苯乙腈又是由苄氯和氢氰酸反应来合成的。现在通过苄氯羰化合成苯乙酸已经获得成功：反应来合成的。现在通过苄氯羰化合成苯乙酸已经获得成功： 上述合成路线不仅经济，而且避免使用剧毒的氰化物，减少上述合成路线不仅经济，而且避免使用剧毒的氰化

12、物，减少了对环境的危害。了对环境的危害。CH2ClCH2COOHH2O + COOH -制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 其它新技术，如其它新技术，如立体定向合成技术、生物立体定向合成技术、生物转化技术、相转移催化技术、超临界二氧化转化技术、相转移催化技术、超临界二氧化碳溶剂技术等碳溶剂技术等的使用都能显著提高产品的收的使用都能显著提高产品的收率，降低原辅材料的消耗，提高资源和能源率，降低原辅材料的消耗，提高资源和能源的利用率，同时也有利于减少污染物的种类的利用率，同时也有利于减少污染物的种类和数量，减轻

13、后处理过程的负担，有利于环和数量，减轻后处理过程的负担，有利于环境保护。境保护。返回返回制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 药物合成反应往往不能进行得十分完全，且药物合成反应往往不能进行得十分完全，且大多存在副反应，产物也不可能从反应混合物中大多存在副反应，产物也不可能从反应混合物中完全分离出来，因此分离母液中常含有一定数量完全分离出来，因此分离母液中常含有一定数量的未反应原料、副产物和产物。在某些药物合成的未反应原料、副产物和产物。在某些药物合成中，通过工艺设计人员周密而细致的安排可以实中，通过工艺设计人

14、员周密而细致的安排可以实现反应母液的循环套用或经适当处理后套用，这现反应母液的循环套用或经适当处理后套用，这不仅降低了原辅材料的消耗，提高了产品的收率，不仅降低了原辅材料的消耗，提高了产品的收率，而且减少了环境污染。而且减少了环境污染。 2.2 物料的循环套用物料的循环套用制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering l例如，氯霉素合成中乙酰化反应母液的循环套用。将母液按含例如，氯霉素合成中乙酰化反应母液的循环套用。将母液按含量代替醋酸钠直接应用于下一批反应量代替醋酸钠直接应用于下一批反应,从而革除了蒸发、结晶、从而

15、革除了蒸发、结晶、过滤等操作过滤等操作,且降低了原料消耗量且降低了原料消耗量,提高了产物收率提高了产物收率,减少了废水的减少了废水的处理量。处理量。O2NONH2HCl(CH3CO)2OCH3COONaO2NONH+ CH3COOH + NaClOl将反应母液循环套用将反应母液循环套用l催化剂的循环套用催化剂的循环套用l水的循环使用水的循环使用返回返回制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering2.3 综合利用综合利用l废弃物也是一种废弃物也是一种“资源资源” 例如，氯霉素生产中的副产物邻硝基乙苯，是重要例如，氯霉素

16、生产中的副产物邻硝基乙苯，是重要的污染物之一，将其制成杀草安，就是一种优良的的污染物之一，将其制成杀草安，就是一种优良的除草剂。除草剂。C2H5NO2C2H5NH2 还原(2) NaOH(1) CH3CHCH3Br ClCH2COCl 杀草安C2H5NHCH(CH3)2C2H5NCH(CH3)2COCH2Cl制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering+ Cl2+ HClCCH3CH3OCCCH3OClClCll又如，叶酸合成中的丙酮氯化反应：又如，叶酸合成中的丙酮氯化反应：反应过程中放出大量的反应过程中放出大量的氯

17、化氢氯化氢废气，直接排放将对废气，直接排放将对环境造成严重污染。经用水和液碱吸收后，既消除环境造成严重污染。经用水和液碱吸收后，既消除了氯化氢气体造成的污染，又可回收得到一定浓度了氯化氢气体造成的污染，又可回收得到一定浓度的盐酸。的盐酸。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 再如，对氯苯酚是制备降血脂药安妥明的主再如，对氯苯酚是制备降血脂药安妥明的主要原料，其生产过程中的副产物要原料，其生产过程中的副产物邻氯苯酚邻氯苯酚是重是重要的污染物之一，将其制成要的污染物之一，将其制成2，6-二氯苯酚可用二氯苯酚可用作

18、解热镇痛药双氯灭痛的原料。作解热镇痛药双氯灭痛的原料。 OHCl + Cl2Cl2C=CCl2OHClCl + HCl(CH3)2CH2NH 返回返回制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering2.4 改进生产设备，加强设备管理改进生产设备，加强设备管理l改进生产设备，加强设备管理是药品生产中控制改进生产设备，加强设备管理是药品生产中控制污染源、减少环境污染的又一个重要途径。污染源、减少环境污染的又一个重要途径。l系统的系统的“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”往往是造成环境污染的往往是造成环境污染的一个重要原因，通过管

19、理改善等。一个重要原因，通过管理改善等。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineeringl Water Quality Criterion pH值值 反映废水酸碱性强弱的重要指标。处理后反映废水酸碱性强弱的重要指标。处理后的废水应呈中性或接近中性。的废水应呈中性或接近中性。 悬浮物悬浮物 指废水中呈悬浮状态的固体，是反映水中指废水中呈悬浮状态的固体，是反映水中固体物质含量的一个常用指标，可用过滤法测定，单固体物质含量的一个常用指标，可用过滤法测定，单位为位为mg L-1。3.1 废水污染控制指标废水污染控制指标三、三、

20、废水处理技术废水处理技术制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering生化需氧量生化需氧量BOD 指在一定条件下，微生物氧化分指在一定条件下，微生物氧化分解水中的有机物时所需的溶解氧的量，单位为解水中的有机物时所需的溶解氧的量，单位为mg L-1。 微生物分解有机物的速度和程度与时间有直接关系。实微生物分解有机物的速度和程度与时间有直接关系。实际工作中，际工作中，常在常在20oC的条件下，将废水培养的条件下，将废水培养5日，然后测定单日，然后测定单位体积废水中溶解氧的减少量，即位体积废水中溶解氧的减少量，即5日生化需氧

21、量作为生化需日生化需氧量作为生化需氧量的指标，以氧量的指标，以BOD5表示。表示。BOD反映了废水中可被微生物分反映了废水中可被微生物分解的有机物的总量，其值越大，表示水中的有机物越多，水体解的有机物的总量，其值越大，表示水中的有机物越多，水体被污染的程度也就越高。被污染的程度也就越高。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering化学需氧量化学需氧量COD 是指在一定条件下，用强氧化剂是指在一定条件下，用强氧化剂氧化废水中的有机物所需的氧的量，单位为氧化废水中的有机物所需的氧的量，单位为mg L-1。 我国的废水检

22、验标准规定以重铬酸钾作氧化剂，标记为我国的废水检验标准规定以重铬酸钾作氧化剂，标记为CODCr。COD与与BOD均可表征水被污染的程度，但均可表征水被污染的程度，但COD能够能够更精确地表示废水中的有机物含量，而且测定时间短，不受水更精确地表示废水中的有机物含量，而且测定时间短，不受水质限制，因此常被用作废水的污染指标。质限制，因此常被用作废水的污染指标。COD和和BOD之差之差表表示废水中没有被微生物分解的有机物含量。示废水中没有被微生物分解的有机物含量。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 清、污分流：

23、清、污分流：是指将清水是指将清水(如如间接冷却用水、雨水间接冷却用水、雨水和生活用水和生活用水等等)与废水与废水(如制药生产过程中排出的各种如制药生产过程中排出的各种废水废水)分别用各自不同的管路或渠道输送、排放或贮分别用各自不同的管路或渠道输送、排放或贮留，以利于留，以利于清水的循环套用清水的循环套用和和废水的处理废水的处理。 排水系统的清污分流是非常重要的。可以减轻污排水系统的清污分流是非常重要的。可以减轻污水处理压力。水处理压力。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineeringl 废水处理级数：废水处理级数： 分为

24、一级、二级和三级处理分为一级、二级和三级处理 一级处理一级处理 通常是采用物理方法或简单的化学方法通常是采用物理方法或简单的化学方法除去水中的漂浮物和部分处于悬浮状态的污染物，以除去水中的漂浮物和部分处于悬浮状态的污染物，以及调节废水的及调节废水的pH值等。值等。 在大多数场合，废水经一级处理后在大多数场合，废水经一级处理后仍仍达不到国家达不到国家规定的排放标准，常作为废水的预处理。规定的排放标准，常作为废水的预处理。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering二级处理二级处理 主要指生物处理法。二级处理适用于处主要

25、指生物处理法。二级处理适用于处理各种含有机污染物的废水。废水经二级处理后，理各种含有机污染物的废水。废水经二级处理后，BOD5可降至可降至2030mg L-1，水质一般可以达到规定的，水质一般可以达到规定的排放标准。排放标准。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering三级处理三级处理 是一种净化要求较高的处理，目的是除是一种净化要求较高的处理，目的是除去二级处理中未能除去的污染物，包括不能被微生物去二级处理中未能除去的污染物，包括不能被微生物分解的有机物、可导致水体富营养化的可溶性无机物分解的有机物、可导致水体富营

26、养化的可溶性无机物(如氮、磷等如氮、磷等)以及各种病毒、病菌等。以及各种病毒、病菌等。 三级处理所使用的方法很多，如三级处理所使用的方法很多，如过滤、活性炭吸附、臭氧过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透以及生物法脱氮除磷氧化、离子交换、电渗析、反渗透以及生物法脱氮除磷等。废等。废水经三级处理后，水经三级处理后，BOD5可从可从2030mg L-1降至降至5mg L-1以下，可以下，可达到地面水和工业用水的水质要求。达到地面水和工业用水的水质要求。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 在在国家

27、污水综合排放标准国家污水综合排放标准中，按污染物中，按污染物对人体健康的影响程度，将污染物分为两类。对人体健康的影响程度，将污染物分为两类。1. 1. 第一类污染物第一类污染物 2. 第二类污染物第二类污染物污染物的分类：污染物的分类：制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 1. 第一类污染物：第一类污染物：指能在环境或生物体内积累，对人指能在环境或生物体内积累，对人体健康产生长远不良影响的污染物。体健康产生长远不良影响的污染物。 国家污水综合排放标准国家污水综合排放标准中规定的此类污染物有中规定的此类污染物有

28、9种，即种，即总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并并芘芘( (音音pi)pi)。含有这一类污染物的废水，不分行业和排放方式，。含有这一类污染物的废水，不分行业和排放方式，也不分受纳水体的功能差别，一律在车间或车间处理设施的排也不分受纳水体的功能差别，一律在车间或车间处理设施的排出口取样，其最高允许排放浓度必须符合出口取样，其最高允许排放浓度必须符合下表下表的规定。的规定。 苯并苯并芘芘制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering第一类污染物最高

29、允许排放浓度第一类污染物最高允许排放浓度 单位：单位：mg L-1序号序号污染物污染物最高允许最高允许排放浓度排放浓度序号序号污染物污染物最高允许最高允许排放浓度排放浓度1总汞总汞0.056总砷总砷0.52烷基汞烷基汞不得检出不得检出7总铅总铅1.03总镉总镉0.18总镍总镍1.04总铬总铬1.59苯并苯并( )芘芘0.000035六价铬六价铬0.5 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 2. 第二类污染物：第二类污染物：指其长远影响小于第一类的污染指其长远影响小于第一类的污染物。物。 在在国家污水综合排放标

30、准国家污水综合排放标准中规定的有中规定的有pH值、化学值、化学需氧量、生化需氧量、色度、悬浮物、石油类、挥发性酚类、需氧量、生化需氧量、色度、悬浮物、石油类、挥发性酚类、氰化物、硫化物、氟化物、硝基苯类、苯胺类等共氰化物、硫化物、氟化物、硝基苯类、苯胺类等共20项。含项。含有第二类污染物的废水在排污单位排出口取样，根据受纳水有第二类污染物的废水在排污单位排出口取样，根据受纳水体的不同，体的不同，执行不同的排放标准。执行不同的排放标准。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering第二类污染物最高允许排放浓度第二类污染物

31、最高允许排放浓度 单位：单位：mg L-1污染物污染物一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准新扩建新扩建现现 有有新扩建新扩建现现 有有pH值值6969696969悬浮物悬浮物70100200 400生化需氧量生化需氧量(BOD5)30606080300化学需氧量化学需氧量(CODCr)100150150200500石油类石油类1015102030挥发酚挥发酚0.51.00.51.02.0氰化物氰化物0.50.50.53.51.0硫化物硫化物1.01.01.02.02.0氟化物氟化物1015101520硝基苯类硝基苯类2.03.03.05.05.0污水控制指标污水控制指标 制作者：黄

32、德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 国家按地面水域的使用功能要求和排放去向，对向地面水域国家按地面水域的使用功能要求和排放去向，对向地面水域和城市下水道排放的废水分别和城市下水道排放的废水分别执行一、二、三级标准执行一、二、三级标准。 A A、对特殊保护水域及重点保护水域，如生活用水水源地、对特殊保护水域及重点保护水域，如生活用水水源地、重点风景名胜和重点风景游览区水体、珍贵鱼类及一般经济渔重点风景名胜和重点风景游览区水体、珍贵鱼类及一般经济渔业水域等业水域等执行一级标准执行一级标准； B B、对一般保护水域，如一般

33、工业用水区、景观用水区、农、对一般保护水域，如一般工业用水区、景观用水区、农业用水区、港口和海洋开发作业区等业用水区、港口和海洋开发作业区等执行二级标准执行二级标准； C C、对排入城镇下水道并进入二级污水处理厂进行生物处理、对排入城镇下水道并进入二级污水处理厂进行生物处理的污水执行三级标准；的污水执行三级标准； D D、对排入未设置二级污水处理厂的城镇污水，必须根据下、对排入未设置二级污水处理厂的城镇污水，必须根据下水道出水受纳水体的功能要求，分别执行一级或二级标准。水道出水受纳水体的功能要求，分别执行一级或二级标准。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Ph

34、armaceutical Engineering 废水处理技术很多，按作用原理一般可分为物废水处理技术很多，按作用原理一般可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。理法、化学法、物理化学法和生物法。 物理法物理法是利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分离是利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分离出来，在分离过程中不改变其化学性质，如沉降、气浮、过滤出来，在分离过程中不改变其化学性质，如沉降、气浮、过滤、离心、蒸发、浓缩等。物理法常用于废水的一级处理。、离心、蒸发、浓缩等。物理法常用于废水的一级处理。 化学法化学法是利用化学反应原理来分离、回收废水中各种形态是利用化学反应原理来分离、回收废水

35、中各种形态的污染物，如中和、凝聚、氧化和还原等。化学法常用于有毒的污染物，如中和、凝聚、氧化和还原等。化学法常用于有毒、有害废水的处理，、有害废水的处理，使废水达到不影响生物处理的条件。使废水达到不影响生物处理的条件。 3.2 废水处理的基本方法废水处理的基本方法制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 物理化学法物理化学法是综合利用物理和化学作用除去废水是综合利用物理和化学作用除去废水中的污染物，如中的污染物，如吸附法、离子交换法和膜分离法吸附法、离子交换法和膜分离法等。等。近年来，物理化学法处理废水已形成了一

36、些固定的工近年来，物理化学法处理废水已形成了一些固定的工艺单元，得到了广泛的应用。艺单元，得到了广泛的应用。 生物法生物法是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质解和胶体状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质，如，如H2O和和CO2等。生物法能够去除废水中的大部分等。生物法能够去除废水中的大部分有机污染物，是常用的二级处理法。有机污染物，是常用的二级处理法。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical EngineeringCxHyOz + O2 酶CO2 +

37、H2O + 能量3.3.1 基本原理基本原理3.3 生物法处理废水技术生物法处理废水技术l好氧生物处理好氧生物处理：在有氧条件下，利用好氧微生物的在有氧条件下，利用好氧微生物的作用将废水中的有机物分解为作用将废水中的有机物分解为CO2和和H2O，并释放，并释放出能量的代谢过程。出能量的代谢过程。l代谢速度较快，代谢产物也很稳定。代谢速度较快，代谢产物也很稳定。从废水处理的角度考虑，是一种非常好的代谢形式。从废水处理的角度考虑，是一种非常好的代谢形式。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 用好氧生物法处理有机废

38、水，用好氧生物法处理有机废水，1 1、基本上没有臭气产生；、基本上没有臭气产生；2 2、所需的处理时间比较短；所需的处理时间比较短；3 3、在适宜的条件下，有机物的生物、在适宜的条件下，有机物的生物去除率一般在去除率一般在8090%左右，有时可达左右，有时可达95%以上。以上。 好氧生物法已在有机废水处理中得到了广泛应用，好氧生物法已在有机废水处理中得到了广泛应用，活性污活性污泥法、生物滤池、生物转盘泥法、生物滤池、生物转盘等都是常见的好氧生物处理法。等都是常见的好氧生物处理法。 好氧生物法的缺点：好氧生物法的缺点：对于高浓度的有机废水，要对于高浓度的有机废水，要供给好供给好氧生物所需的氧气氧

39、生物所需的氧气(空气空气)比较困难，比较困难，需先用大量的水对废水进需先用大量的水对废水进行稀释，且在处理过程中要不断地补充水中的溶解氧，从而使行稀释，且在处理过程中要不断地补充水中的溶解氧，从而使处理的成本较高。处理的成本较高。l好氧生物处理的特点：好氧生物处理的特点：制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 厌氧生物处理厌氧生物处理：在无氧条件下，利用厌氧微生物，在无氧条件下，利用厌氧微生物，主要是厌氧菌的作用，来处理废水中的有机物。主要是厌氧菌的作用，来处理废水中的有机物。 厌氧生物处理中的受氢体不是游离氧

40、，而是有机厌氧生物处理中的受氢体不是游离氧，而是有机物或含氧化合物，如物或含氧化合物，如SO2、NO、NO2和和CO2等。因此，等。因此，最终的代谢产物不是简单的最终的代谢产物不是简单的CO2和和H2O，而是一些，而是一些低低分子有机物、分子有机物、CH4、H2S和和NH3等。等。 l厌氧生物处理厌氧生物处理制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 厌氧生物处理厌氧生物处理过程中不需要供给氧气过程中不需要供给氧气(空气空气)，故动力消耗少，故动力消耗少，设备简单，并能回收一定数量的甲烷气体作为燃料，因而运行设备简

41、单，并能回收一定数量的甲烷气体作为燃料，因而运行费用较低。费用较低。 目前，厌氧生物法主要用于目前，厌氧生物法主要用于中、高浓度有机废水的处理中、高浓度有机废水的处理，也，也可用于低浓度有机废水的处理。可用于低浓度有机废水的处理。 缺点：处理时间较长，处理过程中常有硫化氢或其它一些硫缺点：处理时间较长，处理过程中常有硫化氢或其它一些硫化物生成化物生成，硫化氢与铁质接触就会形成黑色的硫化铁，从而使，硫化氢与铁质接触就会形成黑色的硫化铁，从而使处理后的废水既黑又臭，需要进一步处理。处理后的废水既黑又臭，需要进一步处理。l厌氧生物处理的特点：厌氧生物处理的特点：制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄

42、德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 温度温度 温度是影响微生物生长繁殖的一个重要的外界因素。当温温度是影响微生物生长繁殖的一个重要的外界因素。当温度过高时，微生物会发生死亡；而温度过低时，微生物的代谢度过高时，微生物会发生死亡；而温度过低时，微生物的代谢作用将变得非常缓慢，活力受到限制。一般地，作用将变得非常缓慢，活力受到限制。一般地，好氧好氧生物处理生物处理的水温宜控制在的水温宜控制在20400C。而厌氧生物处理的水温与各种产甲。而厌氧生物处理的水温与各种产甲烷菌的适宜温度条件有关，其适宜水温可分别控制在烷菌的适宜温度条件有关，其适宜水温可分

43、别控制在10300C、35380C和和50550C。3.3.2 生物处理对水质的要求生物处理对水质的要求制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical EngineeringpH值值 微生物的生长繁殖都有一定的微生物的生长繁殖都有一定的pH值条件。值条件。pH值不值不能突然变化很大，否则将使微生物的活力受到抑制，能突然变化很大，否则将使微生物的活力受到抑制，甚至造成微生物的死亡。对好氧生物处理，废水的甚至造成微生物的死亡。对好氧生物处理，废水的pH值宜控制在值宜控制在69的范围内；对厌氧生物处理，废水的的范围内；对厌氧生物处理，废水的pH值宜

44、控制在值宜控制在6.57.5的范围内。的范围内。 微生物在生活过程中常常由于某些代谢产物的积微生物在生活过程中常常由于某些代谢产物的积累而使周围环境的累而使周围环境的pH值发生改变。因此，在生物处理值发生改变。因此，在生物处理过程中常加入一些廉价的物质过程中常加入一些廉价的物质(如石灰等如石灰等)调节废水的调节废水的pH值。值。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 营养物质营养物质 微生物的生长繁殖需要多种营养物质，如碳源、微生物的生长繁殖需要多种营养物质，如碳源、氮源、无机盐及少量的维生素等。生活废水中具有

45、氮源、无机盐及少量的维生素等。生活废水中具有微生物生长所需的全部营养，而某些工业废水中可微生物生长所需的全部营养，而某些工业废水中可能缺乏某些营养。当废水中缺少某些营养成分时，能缺乏某些营养。当废水中缺少某些营养成分时，可按所需比例投加所缺营养成分或加入生活污水进可按所需比例投加所缺营养成分或加入生活污水进行均化，以满足微生物生长所需的各种营养物质。行均化，以满足微生物生长所需的各种营养物质。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering有毒物质有毒物质 废水中凡对微生物的生长繁殖有抑制作用或杀害作用的化学废水中凡对

46、微生物的生长繁殖有抑制作用或杀害作用的化学物质均为有毒物质。有毒物质对微生物生长的毒害作用，主要物质均为有毒物质。有毒物质对微生物生长的毒害作用，主要表现在使细菌细胞的正常结构遭到破坏以及使菌体内的酶变质表现在使细菌细胞的正常结构遭到破坏以及使菌体内的酶变质，并失去活性。废水中常见的有毒物质包括大多数重金属离子，并失去活性。废水中常见的有毒物质包括大多数重金属离子(铅、镉、铬、锌、铜等铅、镉、铬、锌、铜等)、某些有机物、某些有机物(酚、甲醛、甲醇、苯、酚、甲醛、甲醇、苯、氯苯等氯苯等)和无机物和无机物(硫化物、氰化物等硫化物、氰化物等)。有些毒物虽然能被某些。有些毒物虽然能被某些微生物分解，但

47、当浓度超过一定限度时，则会抑制微生物的生微生物分解，但当浓度超过一定限度时，则会抑制微生物的生长、繁殖，甚至杀死微生物。不同种类的微生物对毒物的忍受长、繁殖，甚至杀死微生物。不同种类的微生物对毒物的忍受程度不同，因此，对废水进行生物处理时，应具体情况，具体程度不同，因此，对废水进行生物处理时，应具体情况，具体分析，必要时可通过实验确定有毒物质的最高允许浓度。分析，必要时可通过实验确定有毒物质的最高允许浓度。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering溶解氧溶解氧 好氧生物处理好氧生物处理需在有氧的条件下进行，溶解氧需

48、在有氧的条件下进行，溶解氧不足将导致处理效果明显下降，因此，一般需从外不足将导致处理效果明显下降，因此，一般需从外界补充氧气界补充氧气(空气空气)。实践表明，对于好氧生物处理，水中的溶解实践表明，对于好氧生物处理，水中的溶解氧宜保持在氧宜保持在24mg L-1左右，如出水中的溶解氧不低于左右，如出水中的溶解氧不低于1mg L-1，则可以认，则可以认为废水中的溶解氧已经足够。为废水中的溶解氧已经足够。 厌氧微生物厌氧微生物对氧气很敏感，当有氧气存在时，对氧气很敏感，当有氧气存在时，它们就无法生长。因此，在厌氧生物处理中，处理它们就无法生长。因此，在厌氧生物处理中，处理设备要严格密封，隔绝空气。设

49、备要严格密封，隔绝空气。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering有机物浓度有机物浓度 在好氧生物处理中，废水中的有机物浓度不能太高，否则在好氧生物处理中，废水中的有机物浓度不能太高，否则会增加生物反应所需的氧量，容易造成缺氧，影响生物处理会增加生物反应所需的氧量，容易造成缺氧，影响生物处理效果。效果。 而厌氧生物处理是在无氧条件下进行的，因此，可处理较而厌氧生物处理是在无氧条件下进行的，因此，可处理较高浓度的有机废水。高浓度的有机废水。 此外，废水中的有机物浓度不能过低，否则会造成营养不此外，废水中的有机物浓度不

50、能过低，否则会造成营养不良，影响微生物的生长繁殖，降低生物处理效果。良，影响微生物的生长繁殖，降低生物处理效果。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineeringl 活性污泥法活性污泥法l 生物膜法生物膜法3.3.3 好氧生物处理法好氧生物处理法制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 活性污泥活性污泥是由好氧微生物是由好氧微生物(包括细菌、微型动物包括细菌、微型动物和其它微生物和其它微生物)及其代谢的和吸附的有机物和无机物及其代谢的和吸附

51、的有机物和无机物组成的生物絮凝体，具有很强的吸附和分解有机物组成的生物絮凝体，具有很强的吸附和分解有机物的能力。的能力。 活性污泥的制备活性污泥的制备可在一含粪便的污水池中连续鼓可在一含粪便的污水池中连续鼓入空气入空气(曝气曝气)以维持污水中的溶解氧，经过一段时间以维持污水中的溶解氧，经过一段时间后，由于污水中微生物的生长和繁殖，逐渐形成褐后，由于污水中微生物的生长和繁殖，逐渐形成褐色的污泥状絮凝体，这种生物絮凝体即为活性污泥，色的污泥状絮凝体，这种生物絮凝体即为活性污泥，其中含有大量的微生物。其中含有大量的微生物。1、活性污泥法、活性污泥法3.3.3 好氧生物处理法好氧生物处理法制作者：黄德

52、春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 衡量活性污泥数量和性能好坏的指标主要有污泥浓度、污衡量活性污泥数量和性能好坏的指标主要有污泥浓度、污泥沉降比泥沉降比(SV)和污泥容积指数和污泥容积指数(SVI)等。等。 污泥浓度污泥浓度 指指1L混合液中所含的悬浮固体混合液中所含的悬浮固体(MLSS)或挥发性悬浮固体或挥发性悬浮固体(MLVSS)的量的量, ,单位为单位为g L-1或或mg L-1。污泥浓度的大小可间接地。污泥浓度的大小可间接地反映混合液中所含微生物的数量。反映混合液中所含微生物的数量。 污泥沉降比污泥沉降比 指一

53、定量的曝气混合液静置指一定量的曝气混合液静置30min后，沉淀污泥与原混合液后，沉淀污泥与原混合液的体积百分比。污泥沉降比可反映正常曝气时的污泥量以及污的体积百分比。污泥沉降比可反映正常曝气时的污泥量以及污泥的沉淀和凝聚性能。性能良好的活性污泥，其沉降比一般在泥的沉淀和凝聚性能。性能良好的活性污泥，其沉降比一般在l520%的范围内。的范围内。 活性污泥性能指标活性污泥性能指标制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering污泥容积指数：污泥容积指数： 又称污泥指数，指一定量的曝气混合液静置又称污泥指数，指一定量的曝气混合

54、液静置30min后后，1g干污泥所占有的沉淀污泥的体积，单位为干污泥所占有的沉淀污泥的体积，单位为mL g-1。污泥指数的计算方法为：污泥指数的计算方法为： (10-1)例如，曝气混合液的污泥沉降比例如，曝气混合液的污泥沉降比SV为为25%，污泥浓度，污泥浓度MLSS为为2.5g L-1，则污泥指数为：，则污泥指数为：)mL/g( 1002.5010025%SVIMLSS0100SVSVI制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 污泥指数是反映活性污泥松散程度的指标。污泥指数是反映活性污泥松散程度的指标。SVI值

55、过值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物较多，缺乏活性；低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物较多，缺乏活性；反之，反之，SVI值过高，说明污泥松散，难以沉淀分离，有值过高，说明污泥松散，难以沉淀分离，有膨胀的趋势或已处于膨胀状态。多数情况下，膨胀的趋势或已处于膨胀状态。多数情况下，SVI值宜值宜控制在控制在50100mL g-1之间。之间。 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 图图10-2 活性污泥法基本工艺流程活性污泥法基本工艺流程1-初次沉淀池；初次沉淀池；2-曝气池；曝气池；3-二次沉淀池；二次沉淀池；4-

56、再生池再生池1234出出水水回回流流污污泥泥空空气气进进水水污污泥泥剩剩余余污污泥泥 l活性污泥法基本工艺流程活性污泥法基本工艺流程制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 污泥脱水污泥脱水的方法主要有：的方法主要有：沉淀浓缩法沉淀浓缩法 利用重力的作用自然浓缩，脱水程度有限。利用重力的作用自然浓缩，脱水程度有限。自然晾晒法自然晾晒法 将污泥在场地上铺成薄层日晒风干。此法占地将污泥在场地上铺成薄层日晒风干。此法占地大、卫生条件差，易污染地下水，同时易受气候影响，效率较大、卫生条件差，易污染地下水，同时易受气候影响

57、，效率较低。低。机械脱水法机械脱水法 如真空吸滤法、压滤法和离心法。此法占地少、如真空吸滤法、压滤法和离心法。此法占地少、效率高，但运行费用也高。效率高，但运行费用也高。 l用后污泥的处理用后污泥的处理制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 脱水后的污泥可采取以下几种方法进行最终处理。脱水后的污泥可采取以下几种方法进行最终处理。焚烧焚烧 这是目前处理有机污泥最有效的方法，可在各式焚烧这是目前处理有机污泥最有效的方法，可在各式焚烧炉中进行。但此法的投资较大，能耗较高。炉中进行。但此法的投资较大，能耗较高。作建筑材

58、料的掺合物作建筑材料的掺合物 污泥经无害化处理后可作为建筑材料污泥经无害化处理后可作为建筑材料的掺合物，此法主要用于含无机物的污泥。的掺合物，此法主要用于含无机物的污泥。作肥料作肥料 污泥中含有丰富的氮、磷、钾等营养成分，经堆肥污泥中含有丰富的氮、磷、钾等营养成分，经堆肥发酵或厌氧处理后是良好的有机肥料。但含有重金属和其它有发酵或厌氧处理后是良好的有机肥料。但含有重金属和其它有害物质的污泥，一般不能用作肥料。害物质的污泥，一般不能用作肥料。繁殖蚯蚓繁殖蚯蚓 蚯蚓可以改善污泥的通气状况，从而使有机物的蚯蚓可以改善污泥的通气状况，从而使有机物的氧化分解速度大大加快，并能去掉臭味，杀死大量的有害微生

59、氧化分解速度大大加快，并能去掉臭味，杀死大量的有害微生物。物。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering2、生物膜法、生物膜法 生物膜法生物膜法是依靠生物膜吸附和氧化废水中的有机物并是依靠生物膜吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质交换，从而使废水得到净化的另一种好同废水进行物质交换，从而使废水得到净化的另一种好氧生物处理法。氧生物处理法。 生物膜不同于活性污泥悬浮于废水中，它是附着于固生物膜不同于活性污泥悬浮于废水中，它是附着于固体介质体介质(滤料滤料)表面上的一层粘膜。表面上的一层粘膜。 根据处理方式与装置的

60、不同根据处理方式与装置的不同, 可分为可分为生物滤池法、生生物滤池法、生物转盘法、生物接触氧化法和流化床生物膜法物转盘法、生物接触氧化法和流化床生物膜法等等制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春Pharmaceutical Engineering 图图10-6生物膜的净化原理生物膜的净化原理废废水水空空气气C CO O2 2O O2 2运运动动水水附附着着水水好好氧氧层层生生物物膜膜厌厌氧氧层层有有机机酸酸等等无无机机物物有有机机物物空空气气废废水水 生物膜是由废水中的生物膜是由废水中的胶体、细小悬浮物、溶胶体、细小悬浮物、溶质物质和大量的微生物质物质和大量的微