【氣浮機】制藥行業(yè)廢水處理技術(shù)詳解

摘 要：隨著(zhù)醫藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水已逐漸成為重要的污染源之一，由于制藥廢水成分復雜、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，很難處理。本文分析了制藥生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征，介紹了近年來(lái)國內外制藥廢水處理過(guò)程中常采用的處理方法。詳細闡述了制藥廠(chǎng)工業(yè)廢水處理技術(shù)。

化學(xué)制藥的生產(chǎn)過(guò)程，有原料藥生產(chǎn)和藥物制劑生產(chǎn)組成，通過(guò)化學(xué)合成工藝和藥用植物中分離提純得到原料藥。生產(chǎn)過(guò)程具有的特點(diǎn)是：生產(chǎn)流程長(cháng)、工藝復雜；原輔材料種類(lèi)多，生產(chǎn)過(guò)程的中間體及產(chǎn)品質(zhì)量標準高，對原料和中間體嚴格控制質(zhì)量；物料凈收率較低，副產(chǎn)品多，三廢多。化學(xué)制藥企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水是我國污染最嚴重、最難處理的工業(yè)廢水之一，具有有機物及無(wú)機鹽含量高，BOD5和CODcr 比值低且波動(dòng)大，可生化性很差，間歇排放，水量波動(dòng)大等特點(diǎn)。

目前，工業(yè)廢水和城市生活廢水是我國水環(huán)境污染的污染源之一，尤其是隨著(zhù)生產(chǎn)規模的不斷擴大及工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，含有高濃度有機廢水的污染源日益增多。通常根據高濃度有機廢水的性質(zhì)和來(lái)源可以分為三大類(lèi)：第一類(lèi)為不含有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機廢水，如食品工業(yè)廢水；第二類(lèi)為含有有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機廢水，如部分制藥業(yè)和化學(xué)工業(yè)廢水；第三類(lèi)為含有有害物質(zhì)且不易于生物降解的高濃度有機廢水，如有機化學(xué)合成工業(yè)和農藥廢水。由于高濃度有機廢水采用一般的廢水治理方法難以滿(mǎn)足凈化處理的經(jīng)濟和技術(shù)要求，因此對其進(jìn)行凈化處理、回收和綜合利用研究已逐漸成為國際上環(huán)境保護技術(shù)的熱點(diǎn)研究課題之一。

制藥廢水的處理技術(shù)可歸納為以下幾種：生物處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法、物理處理法等四種，各種處理方法具有各自的優(yōu)勢及不足。

生物處理技術(shù)是一般有機廢水處理系統中最重要的過(guò)程之一，是利用微生物，主要是細菌的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機物及部分不溶性有機物，并使其轉化為無(wú)害的穩定物質(zhì)從而使水得到凈化的技術(shù)。在現代的生物技術(shù)處理過(guò)程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解被廣泛應用，生物處理技術(shù)由于經(jīng)濟可行、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，已越來(lái)越引起重視。

化學(xué)處理技術(shù)是應用化學(xué)原理和化學(xué)作用將廢水中的污染物成分轉化為無(wú)害物質(zhì)，使廢水得到凈化的方法，其單元操作過(guò)程有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化和焚燒等。

物理化學(xué)處理技術(shù)是指廢水中的污染物在處理過(guò)程中通過(guò)相轉移的變化而達到去除目的的處理技術(shù)，常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術(shù)、離子交換等。

物理處理技術(shù)是指應用物理作用來(lái)分離廢水中的溶解物質(zhì)或乳濁物改變廢水成分的處理方法，如格柵（篩網(wǎng)）、沉淀(沉砂)、過(guò)濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等單元操作，已成為廢水處理流程的基礎，目前已較為成熟。盡管以上處理技術(shù)經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，至今已經(jīng)比較成熟，但由于制藥廢水成分復雜、有機物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，且生化性很差、間歇排放，屬極難處理的工業(yè)廢水。我公司根據廢水的特性，指定了化廢為寶、綜合利用的引導方針，經(jīng)研究確定了蒸發(fā)分離綜合利用的處理技術(shù)，本工藝操作簡(jiǎn)單、運行成本較低，以下就我公司高濃度有機廢水的處理技術(shù)作一簡(jiǎn)要論述。

公司在生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的含鹽廢水， PH為堿性，廢水原始濃度約10% （氯化鈣、氯化鈉、氯化銨以及2%低沸點(diǎn)有機物等），COD為100g/L、BOD為1000mg/L，由于廢水水質(zhì)成分復雜，進(jìn)行生物化學(xué)處理難度非常大，先后與國內外許多環(huán)保工程公司、高校科研單位聯(lián)系，送樣處理、分析研究，均未拿出較好的可行方案。隨著(zhù)環(huán)保要求的逐步提高和長(cháng)遠發(fā)展的需求，徹底解決污水處理問(wèn)題成為企業(yè)頭等大事。公司依靠自身技術(shù)力量，結合生產(chǎn)實(shí)際，通過(guò)對污水產(chǎn)生過(guò)程分析確定此污水成分，研究污水中各組分的性質(zhì)和特點(diǎn)，轉變治理思路，創(chuàng )新的提出了蒸發(fā)分離綜合利用的處理方案，確定首先將污水中的低沸點(diǎn)物質(zhì)(有機物)先蒸出，車(chē)間回用。剩下的污水含有大量的無(wú)機鹽，采用繼續蒸餾，蒸出水返回車(chē)間作為工藝水回用，無(wú)機鹽回收。此工藝將污水處理成工藝用水的同時(shí)，也回收了一定的有機物，做到零排放，降低了物料單耗，降低生產(chǎn)成本，做到清潔生產(chǎn)，保護環(huán)境。

考慮到蒸發(fā)過(guò)程中需要消耗大量能源，本著(zhù)節能降耗的原則，公司在選擇蒸發(fā)工藝時(shí)，采用多效蒸發(fā)，大大的降低了成本，使此工藝更加符合生產(chǎn)實(shí)際，加大了污水處理工藝的可靠性可行性。

本處理技術(shù)經(jīng)省環(huán)保專(zhuān)家組論證，一致認為該工藝可行合理，方案可行，符合國家相關(guān)環(huán)保要求，既節能減排，又提高了循環(huán)利用，可以徹底解決化學(xué)原料藥污水處理難題。

經(jīng)過(guò)預處理后的廢水由進(jìn)料泵吸入單效蒸發(fā)器，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)把2%的低沸點(diǎn)有機物蒸發(fā)回收，之后由真空吸入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，在三效分離器進(jìn)行汽水分離，二次蒸汽到冷卻器冷卻后由排水泵排出進(jìn)入廢水處理設備或回用到工業(yè)生產(chǎn)中，物料在三效蒸發(fā)器達到設計濃度后由送料泵送入二效蒸發(fā)器進(jìn)行加熱蒸發(fā)，二次蒸汽當作三效蒸發(fā)器熱源，經(jīng)過(guò)二效蒸發(fā)達到一定濃度時(shí)，采用化工流程泵送入一效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，二次蒸汽熱能進(jìn)入二效蒸發(fā)器當作二效蒸發(fā)器熱源，經(jīng)過(guò)一效蒸發(fā)達到設計濃度后用泵抽入地槽自然沉淀，定期人工清理，冷凝液回用或者去生化處理。一效、二效及三效蒸發(fā)裝置均采用高速循環(huán)下進(jìn)行蒸發(fā)，以防止在蒸發(fā)時(shí)設備結垢堵塞。

物料流程：廢水→單效蒸發(fā)器（回收2%低沸點(diǎn)物質(zhì)）→ 中間槽→三效加熱器→三效分離器→二效加熱器→二效分離器一效加熱器→一效分離器→系統外。

蒸汽流程：蒸汽→一效加熱器→一效分離器→二效加熱器二效分離器→三效加熱器→三效分離器→冷凝器。

蒸汽冷凝水：蒸汽→一效加熱器→系統外（可作為鍋爐補充水）。物料冷凝水流程：一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→汽液分離器→冷凝器→系統外。不凝氣流程：一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→冷凝器→真空泵→廢水吸收。

根據公司生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水自身特點(diǎn)，該廢水溶液在真空條件下其沸點(diǎn)有所降低，因此采用真空蒸發(fā)的方式進(jìn)行蒸發(fā)濃度，但在蒸發(fā)時(shí)耗汽量大，處理量較小等原因，故在本工藝中采用單效蒸發(fā)和三效蒸發(fā)組合方式來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)結晶。先采用單效蒸發(fā)將進(jìn)料量1000kg/h中的2%低沸點(diǎn)有機物通過(guò)常壓蒸發(fā)進(jìn)行回收，之后進(jìn)入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，使得其濃度達到設計要求時(shí)出料。

為了節省能源成本和提高生產(chǎn)效率，該項目采用逆流蒸發(fā)、三效強制外循環(huán)蒸發(fā)器組合形式，提高其傳熱系數和傳質(zhì)動(dòng)力。物料進(jìn)入三效、二效、一效進(jìn)行蒸發(fā)結晶，使得廢水達到設計濃度時(shí)出料，濃縮液去自然沉淀（人工定期清理），物料冷凝液去生產(chǎn)工序中回用或者進(jìn)入生化系統進(jìn)行處理，蒸汽冷凝液為軟化水可直接去鍋爐作為補給水，回收的低沸點(diǎn)有機物返回生產(chǎn)工序中回用。

本工藝采用三效逆流蒸發(fā)工藝的蒸發(fā)系統，對物料進(jìn)行一次性蒸發(fā)分離，有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，操作人員少等特點(diǎn)。工藝流程如圖1所示。

根據結垢層沉積的機理，可將污垢分為顆粒污垢、結晶污垢、化學(xué)反應污垢、腐蝕污垢、生物污垢等，在本工藝中主要有機物、無(wú)機鹽類(lèi)等在列管壁的沉積結垢問(wèn)題。

為了盡量避免換熱器的結垢及延緩換熱器的結垢，我們先從設計方面采取必要的措施，設計時(shí)換熱器內流速分布均勻，以避免較大的速度梯度，確保溫度分布均勻（如折流板區），在保證合理的壓力降和不造成腐蝕的前提下，提高流速有助于減少污垢（在真空狀態(tài)下蒸發(fā)，提高料液的流速及降低蒸發(fā)時(shí)的溫度），設計時(shí)采用最少的死區和低流速區，每效均采取強制循環(huán)的形式，使得廢水在管內流速達到1.9m/s以上，使得垢層不易形成，以及對垢層有強烈的沖刷作用，加熱器蓋為易拆卸結構，方便以后正常的現場(chǎng)維護和現場(chǎng)清洗。在設備的運行中嚴格按照出廠(chǎng)的操作、維護、清洗等規程來(lái)進(jìn)行，也可大大延緩加熱器的結垢。例如，每運行3個(gè)月對換熱器進(jìn)行洗效一次，每次洗效需要4小時(shí)，每運行1年對整套設備進(jìn)行清洗一次等，每清洗一次需要8小時(shí)。

完全一勞永逸的解決換熱器的結垢辦法目前世界上還沒(méi)有，設備在經(jīng)過(guò)正常運行一段時(shí)間后，或多或少管壁仍然會(huì )有結垢現象產(chǎn)生，由于污垢層具有很低的導熱系數，從而增加了傳熱熱阻，降低了換熱器的傳熱效率；當換熱器表面有結垢層形成時(shí)，換熱設備中流體通道的過(guò)流面積將減少，導致流體流過(guò)設備時(shí)的阻力增加，從而消耗更多的泵功率，使生產(chǎn)成本增加。為了設備能繼續在原設計參數下運行，此時(shí)，就需要對結垢進(jìn)行清洗，一般采用機械清洗或者化學(xué)清洗兩種方法，都能達到較好的除垢效果，基本可恢復到設備未結垢前的效果。

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(lèi)制劑生產(chǎn)過(guò)程的洗滌水和沖洗廢水四大類(lèi)，由于原料及工藝的多祥性、廢水水質(zhì)千差萬(wàn)別，所以制藥廢水并沒(méi)有成熟統一的治理方法，具體選擇哪種工藝路線(xiàn)取決于廢水的性質(zhì)、特點(diǎn)。我公司通過(guò)該技術(shù)的應用，徹底解決了多年來(lái)廢水處理疑難問(wèn)題，取得了較好的社會(huì )效益和環(huán)境效益。