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技術(shù)支持

南京水處理介紹析制藥廢水處理技術(shù)

來源:南京純水設(shè)備??????2019/7/14 19:21:48??????點擊:

tuchai.cn南京純水設(shè)備】制藥工業(yè)廢水主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各類制劑生產(chǎn)過程的洗滌水和沖洗廢水四大類。其廢水的特點是成分復(fù)雜、有機(jī)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(yè)廢水。隨著我國醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)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(dāng)今環(huán)境保護(hù)的一個難題。

一、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(xué)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(yōu)勢及不足。

1、物化處理

根據(jù)制藥廢水的水質(zhì)特點,南京水處理設(shè)備在其處理過程中需要采用物化處理作為生化處理的預(yù)處理或后處理工序。目前應(yīng)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)        氣浮法:氣浮法通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學(xué)氣浮和電解氣浮等多種形式。新昌制藥廠采用CAF渦凹?xì)飧⊙b置對制藥廢水進(jìn)行預(yù)處理,在適當(dāng)藥劑配合下,COD的平均去除率在25%左右。

2)        混凝法:該技術(shù)是目前國內(nèi)外普遍采用的一種水質(zhì)處理方法,它被廣泛用于制藥廢水預(yù)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(guān)鍵在于恰當(dāng)?shù)剡x擇和投加性能優(yōu)良的混凝劑。近年來混凝劑的發(fā)展方向是由低分子向聚合高分子發(fā)展,由成分功能單一型向復(fù)合型發(fā)展。以一種高效復(fù)合型絮凝劑處理急支糖漿生產(chǎn)廢水,在pH6.5,絮凝劑用量為300mg/L時,廢液的COD、SS和色度的去除率分別達(dá)到69.7%、96.4%87.5%,其性能明顯優(yōu)于PAC(粉末活性炭)、聚丙烯酰胺(PAM)等單一絮凝劑。

3)        膜分離法:膜技術(shù)包括反滲透、納濾膜和纖維膜,可回收有用物質(zhì),減少有機(jī)物的排放總量。該技術(shù)的主要特點是設(shè)備簡單、操作方便、無相變及化學(xué)變化、處理效率高和節(jié)約能源。朱安娜等采用納濾膜對潔霉素廢水進(jìn)行分離實驗,發(fā)現(xiàn)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。

4)        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(jié)果顯示,吸附預(yù)處理對廢水的COD去除率達(dá)41.1%,并提高了BOD5/COD值。

5)        電解法:該法處理廢水具有高效、易操作等優(yōu)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(yù)處理核黃素上清液,COD、SS和色度的去除率分別達(dá)到71%、83%和67%。

2、化學(xué)處理

應(yīng)用化學(xué)方法時,某些試劑的過量使用容易導(dǎo)致水體的二次污染,因此在設(shè)計前應(yīng)做好相關(guān)的實驗研究工作?;瘜W(xué)法包括鐵炭法、化學(xué)氧化還原法(fenton試劑、H2O2O3)、深度氧化技術(shù)等。

1)        氧化法: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(jìn)行臭氧氧化處理,結(jié)果顯示,經(jīng)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。

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(tǒng)廢水處理技術(shù)無法去除的難降解有機(jī)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(qiáng)。以TiO2為催化劑,9W低壓汞燈為光源,用Fenton試劑對制藥廢水進(jìn)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8.05mg/L降至0.41mg/L。

3)        鐵炭法:工業(yè)運(yùn)行表明,以Fe-C作為制藥廢水的預(yù)處理步驟,其出水的可生化性可大大提高。樓茂興等采用鐵炭—微電解—厭氧—好氧—?dú)飧÷?lián)合處理工藝處理甲紅霉素、鹽酸環(huán)丙沙星等醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水,合肥純水設(shè)鐵炭法處理后COD去除率達(dá)20%,最終出水達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB89781996)一級標(biāo)準(zhǔn)。

4)        氧化技術(shù):又稱高級氧化技術(shù),它匯集了現(xiàn)代光、電、聲、磁、材料等各相近學(xué)科的最新研究成果,主要包括電化學(xué)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(shù)具有新穎、高效、對廢水無選擇性等優(yōu)點,尤其適合于不飽合烴的降解,且反應(yīng)條件也比較溫和,無二次污染,具有很好的應(yīng)用前景。與紫外線、熱、壓力等處理方法相比,超聲波對有機(jī)物的處理更直接,對設(shè)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(guān)注。用超聲波-好氧生物接觸法處理制藥廢水,在超聲波處理60s,功率200w的情況下,廢水的COD總?cè)コ蔬_(dá)96%。

3、生化處理

生化處理技術(shù)是目前制藥廢水廣泛采用的處理技術(shù),包括好氧生物法、厭氧生物法、好氧-厭氧等組合方法。

3.1好氧生物處理

由于制藥廢水大多是高濃度有機(jī)廢水,進(jìn)行好氧生物處理時一般需對原液進(jìn)行稀釋,因此動力消耗大,且廢水可生化性較差,很難直接生化處理后達(dá)標(biāo)排放,南京反滲透水處理設(shè)備所以單獨(dú)使用好氧處理的不多,一般需進(jìn)行預(yù)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(AB)、接觸氧化法、序批式間歇活性污泥法(SBR)、循環(huán)式活性污泥法(CASS法)等。

1)生物接觸氧化法

該技術(shù)集活性污泥和生物膜法的優(yōu)勢于一體,具有容積負(fù)荷高、污泥產(chǎn)量少、抗沖擊能力強(qiáng)、工藝運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便等優(yōu)點。很多工程采用兩段法,目的在于馴化不同階段的優(yōu)勢菌種,充分發(fā)揮不同微生物種群間的協(xié)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(yù)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(yùn)行結(jié)果表明,該工藝處理效果穩(wěn)定、工藝組合合理。隨著該工藝技術(shù)的逐漸成熟,應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛。

2AB

AB法屬超高負(fù)荷活性污泥法。AB工藝對BOD5、COD、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常規(guī)活性污泥法。其突出的優(yōu)點是A段負(fù)荷高,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),對pH和有毒物質(zhì)具有較大的緩沖作用,特別適用于處理濃度較高、水質(zhì)水量變化較大的污水。楊俊仕等采用水解酸化-AB生物法工藝處理抗生素廢水,工藝流程短,節(jié)能,處理費(fèi)用也低于同種廢水的化學(xué)絮凝-生物法處理方法。

3)深井曝氣法

深井曝氣是一種高速活性污泥系統(tǒng),該法具有氧利用率高、占地面積小、處理效果佳、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、不存在污泥膨脹、產(chǎn)泥量低等優(yōu)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(qū)冬天廢水處理的效果。東北制藥總廠的高濃度有機(jī)廢水經(jīng)深井曝氣池生化處理后,COD去除率達(dá)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(dá)標(biāo)起著決定性作用。

4SBR

SBR法具有耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、污泥活性高、結(jié)構(gòu)簡單、無需回流、操作靈活、占地少、投資省、運(yùn)行穩(wěn)定、基質(zhì)去除率高、脫氮除磷效果好等優(yōu)點,適合處理水量水質(zhì)波動大的廢水。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(shè)置缺氧段,尤其是缺氧與好氧交替重復(fù)設(shè)計,可明顯提高處理效果;反應(yīng)池中投加PACSBR強(qiáng)化處理工藝,可明顯提高系統(tǒng)的去除效果。近年來該工藝日趨完善,在制藥廢水處理中應(yīng)用也較多,采用水解酸化-SBR法處理生物制藥廢水,出水水質(zhì)達(dá)到GB89781996一級標(biāo)準(zhǔn)。

3.2厭氧生物處理

目前國內(nèi)外處理高濃度有機(jī)廢水主要是以厭氧法為主,但經(jīng)單獨(dú)的厭氧方法處理后出水COD仍較高,一般需要進(jìn)行后處理(如好氧生物處理)。南京EDI水處理設(shè)備目前仍需加強(qiáng)高效厭氧反應(yīng)器的開發(fā)設(shè)計及進(jìn)行深入的運(yùn)行條件研究。在處理制藥廢水中應(yīng)用較成功的有上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧復(fù)合床(UBF)、厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)、水解法等。

1UASB

UASB反應(yīng)器具有厭氧消化效率高、結(jié)構(gòu)簡單、水力停留時間短、無需另設(shè)污泥回流裝置等優(yōu)點。采用UASB法處理卡那霉素、氯酶素、VC、SD和葡萄糖等制藥生產(chǎn)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(lián)UASBCOD去除率可達(dá)90%以上。

2UBF

買文寧等將UASBUBF進(jìn)行了對比試驗,結(jié)果表明,UBF具有反應(yīng)液傳質(zhì)和分離效果好、生物量大和生物種類多、處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)的特征,是實用高效的厭氧生物反應(yīng)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(jìn)的UASB。水解池較之全過程厭氧池有以下優(yōu)點:不需密閉、攪拌,不設(shè)三相分離器,降低了造價并利于維護(hù);可將污水中的大分子、不易生物降解的有機(jī)物降解為小分子、易生物降解的有機(jī)物,改善原水的可生化性;反應(yīng)迅速、池子體積小,基建投資少,并能減少污泥量。南京實驗室純水設(shè)備近年來,水解-好氧工藝在制藥廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)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(yùn)行穩(wěn)定,有機(jī)物去除效果顯著,CODBOD5SS的去除率分別為90.7%、92.4%和87.6%。

3.3厭氧-好氧及其他組合處理工藝

由于單獨(dú)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(xiàn)出了明顯優(yōu)于單一處理方法的性能,因而在工程實踐中得到了廣泛應(yīng)用。如某制藥廠采用厭氧-好氧工藝處理制藥廢水,BOD5去除率達(dá)98%,COD去除率達(dá)95%,處理效果穩(wěn)定;采用微電解-厭氧水解酸化-SBR工藝處理化學(xué)合成制藥廢水,結(jié)果表明,整個串聯(lián)工藝對廢水水質(zhì)、水量的變化具有較強(qiáng)的耐沖擊能力,COD去除率可達(dá)86%92%,是處理制藥廢水的一種理想的工藝選擇;在對醫(yī)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(dāng)進(jìn)水COD12000mg/L左右時,出水COD達(dá)300mg/L以下;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(dá)到87.5%~98.31%,遠(yuǎn)高于單獨(dú)的生物膜法和SBR法的處理效果。

此外,隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展,膜生物反應(yīng)器(MBR)在制藥廢水處理中的應(yīng)用研究也逐漸深入。MBR綜合了膜分離技術(shù)和生物處理的特點,具有容積負(fù)荷高、抗沖擊能力強(qiáng)、占地面積小、剩余污泥量少等優(yōu)點。采用厭氧-膜生物反應(yīng)器工藝處理COD25000mg/L的醫(yī)藥中間體酰氯廢水,系統(tǒng)對COD的去除率均保持在90%以上;利用專性細(xì)菌降解特定有機(jī)物的能力,首次采用了萃取膜生物反應(yīng)器處理含3,4-二氯苯胺的工業(yè)廢水,HRT2h,其去除率達(dá)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(shù)的不斷發(fā)展,將會使MBR在制藥廢水處理領(lǐng)域中得到更加廣泛的應(yīng)用。

二、制藥廢水的處理工藝及選擇

制藥廢水的水質(zhì)特點使得多數(shù)制藥廢水單獨(dú)采用生化法處理根本無法達(dá)標(biāo),所以在生化處理前必須進(jìn)行必要的預(yù)處理。一般應(yīng)設(shè)調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)水質(zhì)水量和pH,且根據(jù)實際情況采用某種物化或化學(xué)法作為預(yù)處理工序,以降低水中的SS、鹽度及部分COD,減少廢水中的生物抑制性物質(zhì),并提高廢水的可降解性,以利于廢水的后續(xù)生化處理。

預(yù)處理后的廢水,可根據(jù)其水質(zhì)特征選取某種厭氧和好氧工藝進(jìn)行處理,若出水要求較高,好氧處理工藝后還需繼續(xù)進(jìn)行后處理。具體工藝的選擇應(yīng)綜合考慮廢水的性質(zhì)、工藝的處理效果、基建投資及運(yùn)行維護(hù)等因素,做到技術(shù)可行,經(jīng)濟(jì)合理??偟墓に嚶肪€為預(yù)處理-厭氧-好氧-(后處理)組合工藝。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(zhì)優(yōu)于GB89781996的一級標(biāo)準(zhǔn)。氣?。猓佑|氧化工藝處理化學(xué)制藥廢水、復(fù)合微氧水解-復(fù)合好氧-砂濾工藝處理抗生素廢水、氣?。?span>UBF-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。

三、制藥廢水中有用物質(zhì)的回收利用

推進(jìn)制藥業(yè)清潔生產(chǎn),提高原料的利用率以及中間產(chǎn)物和副產(chǎn)品的綜合回收率,通過改革工藝使污染在生產(chǎn)過程中得到減少或消除。由于某些制藥生產(chǎn)工藝的特殊性,其廢水中含有大量可回收利用的物質(zhì),對這類制藥廢水的治理,應(yīng)首先加強(qiáng)物料回收和綜合利用。南京工業(yè)水處理設(shè)備針對其醫(yī)藥中間體廢水中含量高達(dá)5%~10%的銨鹽,采用固定刮板薄膜蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、回收質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%左右的(NH42SO4、NH4NO3作肥料或回用,具有明顯經(jīng)濟(jì)效益;某高科技制藥企業(yè)用吹脫法處理甲醛含量極高的生產(chǎn)廢水,甲醛氣體經(jīng)回收后可配成福爾馬林試劑,亦可作為鍋爐熱源進(jìn)行焚燒。通過回收甲醛使資源得到可持續(xù)利用,并且45年內(nèi)可將該處理站的投資費(fèi)用收回,實現(xiàn)了環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。但一般來說,制藥廢水成分復(fù)雜,不易回收,且回收流程復(fù)雜,成本較高。因此,先進(jìn)高效的制藥廢水綜合治理技術(shù)是徹底解決污水問題的關(guān)鍵。

關(guān)于處理制藥廢水的研究已有不少,但由于制藥行業(yè)原料及工藝的多樣性,排放的廢水水質(zhì)千差萬別,所以制藥廢水并沒有成熟統(tǒng)一的治理方法,具體選擇哪種工藝路線取決于廢水的性質(zhì)。根據(jù)該廢水的特點,一般應(yīng)通過預(yù)處理以提高廢水的可生化性并初步去除污染物,再結(jié)合生化處理。目前,開發(fā)經(jīng)濟(jì)、有效的復(fù)合水處理單元是亟待解決的問題。同時,應(yīng)加強(qiáng)清潔生產(chǎn)的研究,并在處理前期考慮廢水是否有回收利用的價值和適當(dāng)?shù)耐緩剑赃_(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

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