【制药废水预处理技术的发展综述报告6000字（论文）】

I1引言在制药企业的使用催化剂和进行化学元素提取的过程之中，将会产生的大量的、很难处理的有毒医疗废水，如果处理不恰当很容易造成环境污染，从而使制药产业的发展受到制约。因为制药行业的特殊性，使得制药过程中产生的医疗废水与其他工业生产所产生的工业废水在水质和污染物成分方面有着巨大的不同，通常来讲，整体上医疗领域的废水更难处理。医疗废水应用于一般工业的常规的技术处理，效果不佳且很难达到国家标准[1]。从当前状况分析，医药行业水污染其大部分来自药品制作过程中的化工处理阶段，其中最多的也是最难处理的是化工处理中产生的高浓度的有机废水。因此，研究出更加高效的污水处理技术和设计更好的医疗污水处理流程是制药废水处理是环保工作的重点之一。2行业现状及废水的危害2.1行业现状中国人口约14亿，对疾病治疗、康复和医疗保健有着巨大的需求。近年来，随着我国人口老龄化，新的人口不断增加，加快了我国医药工业的发展。同时，制药过程中产生的医药废弃物不断出现在公众面前，成为影响人们生活条件的关键环境源之一。有效处理制药废水的方法和采用有效处理技术的方法是解决问题的关键[2]。制药废水是在中药或西药生产过程中制药厂生产的废水。制药废水主要包括在各种制药的生产过程中，主要用于抗生素生产（生物制药）废水、合成药物生产（化学）废水、中成药生产废水、清洁水和洗涤废水。制药生产工艺决定了制药废水的特性。药品的生产是通过化学合成、药用植物分离纯化得到原料。对于不同类型的药品、不同的生产工艺和复杂的工艺，原料辅料种类繁多，生产过程中原料和中间体质量控制严格，原料净收率低，副产品多，药剂废水成分差异较大。由于组分复杂，污染物大，COD高，BOD5低，CODcr比值大，波动大，生物降解，难降解物质，毒性强，间歇排放，水分含量大，水质和污染物种类特征大，处理难度大[3]。2.2废水危害制药废水因产品、原料和工艺方法的不同而具有不同的水质，但制药废水一般是一类有机污染物、有毒物质、耐火材料和高含盐量的工业废水。随意排放对环境造成极大危害[4]。2.2.1消耗水中的溶解氧溶解氧是在水中有机物被生物降解时消耗的。如果有机物含量过高，水体缺氧或还原，导致水中有氧水生生物死亡，厌氧微生物生长，厌氧消化产生甲烷、硫化氢、酒精、氨、胺等物质，进一步抑制水生生物生长，使水体变黑。2.2.2破坏水体生态平衡一些化学品及其合成中间体往往具有特定的消毒或抑菌活性，影响细菌、藻类和其他微生物的新陈代谢，最终破坏整个水生态系统。例如，如果水中含有青霉素、四环素和氯霉素，就会抑制绿藻的生长[5]。3制药废水预处理技术分析3.1化学处理3.1.1传统活性污泥技术传统活性污泥技术是指利用普通活性污泥对工业废水进行吸附、净化的过程，通常也可以叫做普通活性污泥技术。传统活性污泥法一般以物化法对医用废水进行预处理，同时改变以往的曝气技术，使废水处理流程更加合理、处理装置的运行更加快捷，目前传统活性污泥技术发展至今已近较为成熟，上世纪末便已经成功运用在很多工业发达国家的制药厂里。传统活性污泥技术表现的形式有很多，A/O处理方法是比较常见的一种，但是由于A/O处理方法在抗负荷和处理污泥方面表现较差，同时在反应过程中还经常出现大量泡沫问题、污泥膨胀问题等，一直都没有得到有效地解决。近年来，专业领域的学者也在对传统活性污泥的处理流程进行改进，包含对物生物的新的驯化技术的尝试等等[6]。3.1.2序批式活性污泥技术序批式活性污泥技术，也被简称为SBR，其作用原理是通过间断性充气使得污染去除物和污染物在反应池中充分反应，从而达到净化水质的目的。该技术的核心反应程序是SBR反应池，该反应池集合废水预处理、废水初沉、生物物化反应、二次沉淀等功能为一体，整个反应流程中没有设置污泥回流装置，并在多数情况无需设置相对应的水质调节池。该技术由于拥有较好的继承性，所以所需的反应池所面积较小，操作便捷原理易懂，污泥的SV值不高且较易二次沉淀，具有较好的耐高负荷能力，尤其是在处理废水中的有毒有机物质时够起到很好的效果，同时序批式活性污泥技术很适合类似非连续排放和流量存在峰值的场合。目前在许多制药工业废水的处理中，SBR法都取得了不错的处理成效，得以较大规模的认可和使用[7]。3.1.3接触氧化法接触氧化法其实质是一种好氧生物处理法，其作用原理是是将悬浮生长系统和附着生长系统两种系统的优点利用并结合起来。这种处理方法出现的并不久，但其高效的处理方式得到很多专家的关注。该方法以生物接触氧化滤池为整个处理过程的核心步骤，在氧化滤池中装填石灰焦炭等填料，从而使一些特定的微生物可以附着在其上面，进而可以和废水中的污染物物质发生一些列生物化学反应，利用生物降解过程，从而得到去除有害物质的结果。在这一反应过程中，医疗废水从底部到顶部让后对流入底部的医疗废水进行处理，其中表现较为明显的是老化的生物膜在受到气流交汇作用后被剪切不段掉落，从而由新的生物膜替代[8]。生物接触氧化法的优点是处理所需的构建物占地面积较小、废水的处理效率高、在固定条件下处理效果稳定。但其缺点也很明显，主要无法处理难降解的工业废水和医药废水，同时也存在高能较高，填料物的微生物挂载较复杂、后期处理比较麻烦等问题。在制药工业废水的处理中，该方法通常用于厌氧硝化或者水解酸化之后对医药废水污染物的进一步处理，尤其是对上霉素、四环素等制药过程中的发酵废水能够起到较好的处理效果。3.2物化处理物化法是主要利用先进的物理技术和化学技术进行废水污染处理的办法，主要有以下几个类别：混凝法、吹脱法、气浮法、吸附法和电解法。在医药废水的处理过程之中，物化法应用的场景很多，因为其原理简单、操作易上手、处理安全等优点，即可以作为制药废水处理的主处理工序，还能在较高的水力负荷中起到明显的效果。因此在许多药品的制造过程中，尤其是那些成产工艺已经较为固定、生产组合模式较为简单的药物生产过程中，应用物化化来去除医疗废水中的胶体物和一些大颗粒盐分等。物化处理技术也可以配合其他技术进行组合处理，它可以作为医药废水的预处理阶段，可以在医药废水的稳定性和可生化性方面起到很好的作用和效果[9]。3.2.1混凝法混凝法其原理是通过混凝剂起到处理医药废水中较大的固体颗粒的方法。当医药废水中的较大的固体颗粒碰到加入混凝剂形成的漂浮絮状体，会被絮状体包裹，增加了其直径，经过一定时间的自然沉淀，固体颗粒连同絮状体被过滤出来。在许多制药处理的工艺之中，混凝法由于其很多特性使得其常常应用于污水处理的预处理环节，在其进行对制药废水的预处理中，通常先加入类似聚合氯化银、聚丙烯酰胺等种类的高分子絮凝剂进行絮凝，其中通过有关学者的研究发现，聚合氯化银的絮凝效果较聚丙稀铣胺效果要好，同时通过研究还发现，还有不同的原因会影响最终的絮凝结果，例如搅拌速度快慢、沉淀时间的长短、加入混凝剂的顺序和其含量的高低等[10]。3.2.2吹脱法吹脱法更多地是针对制药废水中涉及的溶解气体和较多种类的易挥发性物质。其作用原理是使需要处理的污染物质与通入的特定气体进行充分的反应，使污染物转变为低污染或无污染的物质，从而达到降低制药废水中污染物的目的。在制药废水的过程中比较常用的有常川吹脱法，该种方法对降低氨氮量能起到很好的效果。吹脱法在一定程度上能够防止因较高的氨氮、H2S浓度导致生物处理过程受到抑制，这是在医药废水处理中决定效果好坏的关键。吹脱发处理医药废水的优点是目前来看技术较为成熟，处理流程工艺简单易上手，性价比高，尤其是对废水中的NH3-N的去除有着显著的效果；但其也有明显的缺点，缺点是所使用的污染物处理设备已结坂，维修难度大，同时能耗较高，并且废气处理经常不彻底，容易造成二次污染等。3.2.3气浮法气浮法和吸附法在某种程度上具有相同的作用原理，都是通过中介物质进行对污染物颗粒的粘附，这些中介物质是通过一定的技术手段产生的小气泡，当制药废水中的污染物接触到小气泡时会粘附在其之上，从而合体形成小絮状体，这些絮状体密度小体积大，从而可以浮出水面，进而可以带走污染物。可以将气浮法分为化学法、机械法、溶气法、电气浮法等不同的种类，不同的类别的气浮法有各自不同的工艺特征。例如，当制药废水中含有大量的悬浮物时，则可以选用化学气浮法进行对制药废水的预处理，化学气浮法优点是处理成本不高、操作维修便捷、工艺流程易上手等，据相关实验表明，庆大霉素化学废水经化学气浮法初步处理之后，实验室下的COD去除率能够达到60%，SS去除率甚至可以达到75%以上甚至更高。3.3生化处理生物处理技术其原理是利用某些特定微生物的降解性能，使得微生物与污染物发生一定的反应，从而使污染物发生化学性质的转变，从而降低其对水的污染效果，从而达到处理水污染的目的。生物处理技术主要针对于制药废水中的一些可溶性和具有胶体性质的有机物，从而减少废水中的含氮量和含磷量等。通常我们依据微生物在反应时对氧气含量的需求，将生物处理技术分为两大不同的类别，即好氧处理法和厌氧处理法。3.3.1好氧生物处理技术好氧生物处理技术其作用机制是好氧微生物在有氧气的条件之下，由于微生物其自身的一些特点，因此可以和废水中的一些有机污染物进行生物化学反应，使得其中易降解污染物在反应以后逐步转变为污染性较小的有机物，从而达到处理废水污染物的效果。在好氧生物在氧气环境中与污染物进行反应时，废水中部分可生物降解有机物能够转化为无毒无害物质进入到下个循环中，常见的例如水和二氧化碳等。好氧生物技术由于其使用介质、技术手段等方式的不同也分为不同的种类，目前技术较为成熟的有以下几种：传统活性污泥法、生物接触氧化法、生物流化床法、深井曝气法等，各种方法都有各自的优缺点和其适用的领域。处理流程简单、处理效果彻底是好氧处理法的优势所在，甚至由好氧菌处理过的有机物废水其处理程度可达到直接排放的水平，但同时，好氧生物处理技术也有着明显的劣势，即其抗负荷能力弱，水气环境要求高，尤其是当遇到污水中氨氮浓度较高及在处理无机盐时，其效果明显下降，较为典型的缘由是好氧菌在这些环境下生存率太低。3.3.2厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术又称为通常又被成为厌氧硝化技术，是利用厌氧（兼性厌氧）微生物，在厌氧环境下将有机物转化分解的物化反应过程。依据微生物生成环境及生长的不同，可以将厌氧生物处理技术分为厌氧栽浮式和附着生长式两种不同的类别，其中厌氧生物膜法属于附着生长式。厌氧生物处理方法从其工艺流程特点来说处理有机废水符合较高的情况，特别是当医药废水中存在较多不易降解的生物物质。这种处理方法在一定程度上大大降低了医药废水的处理难度级别，同时在废水处理经济性上也起到了很好的效果，下表1是部分医药产品生产过程中的医药废水。表1部分制药废水厌氧处理的情况序号制药废水种类进水COD/（mg·L-1）有机负荷/（kgCODm-3·d-1）COD去除率/%1卡拉霉素及味精废水500010~1380~902庆大、螺旋霉素及柠檬酸2345011.790~93.53维生素C10000011.2964抗生素提取废水4000~60003905链霉素废水7600~1300020~2675~856青霉素等抗生素废水40003~575~857硫酸小诺霉素1000~30003~550~704制药废水预处理案例分析4.1案例概况制药公司通过化学合成生产内分泌、抗肿瘤、消化道、抗生素和精神药物。排水按低浓度和高浓度两个标准进行收集和排放。低浓度制药废水可用于生产过程中催化剂载体、过滤器等设备的清洗。企业制药废水处理能力约800m3/d。污水处理厂建成后，必须按《排水综合排放标准》（GB8978-1996）表2二级标准排放。表2企业废水进水水质与排放标准污染物指标COD（mg/L）氢氮（mg/L）抗生素（mg/L）BOD5（mg/L）SS色度（倍）进水水质600030040015008002000排放标准≦50≦50≦10≦20≦304.2水质分析实验结果表明，该制药企业废水水质具有以下特点：（1）有许多悬浮固体和有机物。（2）间歇性排放和有毒物质。（3）青霉素、红霉素等抗生素残留多。4.3处理工艺路线（1）废水预处理抗生素配制过程中产生的废水通过一个格栅，该格栅将主要含有较大颗粒的悬浮固体切断，并进入调节器。同时，废液进入初沉池后开始自然沉降。（2）酸化废水经初沉后进入水解酸化池，降低废水中有毒物质的浓度，促进好氧微生物的降解。（3一级处理采用好氧活性污泥池投加适量微生物药物，完成生物废水的一级处理。（4）深度处理通过曝气生物滤池，废水达标排放。4.4处理效果经过半年的工程试验和调试，研究人员发现制药废水的处理效果明显，结果如表3所示。表3企业抗生素制药废水监测结果污染物指标色度（倍）SS（mg/L）COD（mg/L）BOD5（mg/L）氢氮（mg/L）抗生素（mg/L）水解酸化池出水120048047501422175235好氧活性污泥池出水20050400150080022Fenton池出水100301455020.40曝气生物滤池出水201250.80调节池2000480142214202353854.5案例小结本章通过具体企业案例分析，发现该企业废水当中存在许多有害物质，其中包括固体有害物质以及各种抗生素，通过相关处理半年后，废水的处理效果非常明显，可以达到排放标准。

结论在制药废水预处理技术中，化合药物废水和抗生素废水处理工艺复杂，但废水处理的有效性是可以得到有效保证的。在实际应用过程中，为了稳定废水处理工艺，根据药品生产的特点，选择了混凝沉淀废水处理工艺和生物废水处理工艺等合适的处理方法。本文首先分析了行业现状及废水的危害，然后归纳了只要废水预处理相关技术，最后通过分析具体的案例，找到合理的废水预处理路线，以求实现生态效益与经济效益的有机统一，提高污水处理质量，节约污水处理成本，为企业获得更大效益。参考文献[1]吴兵．高浓度制药废水预处理实列