制藥廢水的處理技術(shù)

　1處理技術(shù)

　　制藥廢水的處理難點(diǎn)在于廢水中的某些成分有可能抑制微生物的生長(cháng)，進(jìn)一步降低廢水的可生化性，使出水不符合排放標準。因此，提高可生化性是制藥廢水處理過(guò)程中面臨的首要問(wèn)題。目前，制藥廢水的處理方法主要有生化法、化學(xué)法和物理化學(xué)法以及其組合方法。

　　1.1化學(xué)法

　　化學(xué)法是廢水處理的傳統方法，目前以氧化法、電解法以及高級氧化法等作為制藥廢水的預處理及$級處理比較常見(jiàn)。

　　譚燕宏研究表明，KMnO4氧化法預處理中草藥制藥廢水的優(yōu)化反應條件為：KMnO4投加量13mg/L，反應溫度60℃，反應時(shí)間25min，pH為6，預氧化法為后續處理減輕了很大難度，但是由于反應溫度過(guò)高，給實(shí)際應用提出了新的問(wèn)題。

　　趙敏采用三維電極法對河南鄭州某制藥廠(chǎng)維生素制藥廢水深度處理進(jìn)行試驗研究，優(yōu)化工藝參數：電解電壓為10V，極板間距8cm，電解時(shí)間20min，初始pH為4，此時(shí)COD和色度的最大去除率分別為59.5%和93.57%，但是酸性環(huán)境中可能會(huì )產(chǎn)生對電極和反應槽的腐蝕作用，所以尋求適合的催化劑，使反應在不調節pH或者在稍偏酸的環(huán)境中也有較好的處理效果，從而降低運行的成本。

　　微電解法目前已應用于工業(yè)廢水的處理。Zhou Jian等對鐵炭微電解系統處理高氮、難降解制藥廢水進(jìn)行了研究，結果表明，填料的粒度，pH、鐵碳含量、氣水體積比和停留時(shí)間，影響鐵炭微電解系統的脫氮效率。馮雅麗等采用鐵炭微電解法預處理COD為10.08g/L，pH為8.3，鹽質(zhì)量分數為3.5%，BOD5約為1400mg/L，B/C為0.14的高含鹽制藥廢水，優(yōu)化反應條件：pH為4.5，鐵投加量40g/L，鐵炭質(zhì)量比1：1，反應時(shí)間4h，COD去除率可達40%以上，并可以提高廢水的可生化性。該法處理設備簡(jiǎn)單、易制作、操作方便、處理成本較低、適用范圍廣、易于同其他方法聯(lián)合使用等特點(diǎn)。

　　化學(xué)法也可作為制藥廢水的深度處理方法。李再興等研究表明，Fenton氧化抗生素廢水2級處理出水的單因素試驗優(yōu)化工藝條件為：H2O2投加量為5mL/L，初始pH為4，Fe2+、H2O2摩爾比為1/20，反應時(shí)間為60min，實(shí)驗證明了Fenton氧化作為抗生素廢水3級處理的可行性，但在實(shí)際工程中的應用還有待考量。張國威等以東北某制藥廠(chǎng)廢水為研究對象，對O3/H2O2處理制藥廢水的影響因素進(jìn)行試驗研究，結果表明，在深度處理進(jìn)水COD約為480mg/L時(shí)，優(yōu)化工藝參數：pH為9，臭氧投加量1247mg/(L·h)，處理時(shí)間4.5h，COD去除率可達到83%。Achilleos A等利用UV-A/TiO2光催化氧化法降解制藥廢水中抗生素類(lèi)藥物雙氯芬酸等有機污染物，主要研究了催化劑的種類(lèi)和負荷、雙氯芬酸的初始含量及H2O2的用量等因素對處理效果的影響。

　　2.2物化法

　　物化處理法通常情況下是用于高含量或生化性較差制藥廢水的預處理，也可用于后續的深度處理。主要的物理化學(xué)處理方法有混凝、吸附、氣浮、離子交換及膜分離法等。

　　混凝是目前比較成熟的一項廢水處理技術(shù)，通常作為預處理工藝。蘇焱順等采用混凝沉淀工藝預處理某制藥企業(yè)中高含量制藥廢水，COD的去除率可達到40%以上。魏新渝等對Osmonics的DK和DL納濾膜深度處理抗生素制藥廢水的效果進(jìn)行試驗研究，結果表明，在相同條件下，DK膜的通量隨時(shí)間的下降幅度較小，截留率較大;隨著(zhù)溶質(zhì)含量或溶液溫度的升高，納濾膜的通量下降幅度增大，截留率增大。膜分離技術(shù)可精細到分子水平，在污染物分離過(guò)程中無(wú)需添加任何藥劑，且無(wú)任何相變，在制藥廢水深度處理方面有很大的發(fā)展空間。周瑜等研究ABR-MBR聯(lián)合工藝處理高含量制藥廢水，進(jìn)水COD為2500mg/L左右，可生化性差，出水水質(zhì)達標。Dolar D等研究了混凝-微濾預處理后采用反滲透和納濾處理制藥廢水，出水效果很好，污染物去除率基本達到100%，并成功進(jìn)行了膜清洗。

　　2.3生化法

　　生化法主要是通過(guò)微生物代謝作用降解污水中的有機污染物，目前應用比較多的是UASB及其組合工藝。UASB厭氧反應器具有結構緊湊、有機負荷大、無(wú)需機械攪拌、處理效果好以及投資省等優(yōu)點(diǎn)，在高含量制藥廢水以及其他工業(yè)廢水的處理中得到了廣泛的應用。

　　楊可成研究用水解酸化調節池+UASB+SBR工藝處理金黃色素廢水，進(jìn)水COD為2.8~16.5g/L，SS的質(zhì)量濃度為600~1550mg/L，屬高含量制藥廢水，處理后的出水COD小于1g/L，COD去除率穩定在85%以上。Chong-Jian Tang等研究厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝處理高氮制藥廢水，處理效果較好，為高氮制藥廢水的達標排放提供了科學(xué)依據。

　　UASB-SBR生化系統是很有代表性的厭氧好氧系統，其運行操作相對簡(jiǎn)單，運行費用合理，對于高含量制藥廢水的處理己形成較成熟的工藝控制參數。Qi Peishi等采用一體式膜生物反應器(SMBR)中試，研究其對高含量制藥廢水的處理效果，結果表明，該反應器可在低污泥產(chǎn)率較高的容積負荷條件下運行，ρ(VSS)/ρ(SS)和Y0隨著(zhù)HRT的減小呈下降趨勢。張彤炬等采用水解酸化預處理、深井曝氣法為主體工藝處理華北某制藥廠(chǎng)的激素類(lèi)制藥廢水，當進(jìn)水COD為8~10g/L、BOD5為4.8~6.0mg/L、pH為4~6、氨氮的質(zhì)量濃度約300mg/L時(shí)，出水COD≤500mg/L、BOD5≤300mg/L，出水水質(zhì)可達到GB8978-1996的三級標準要求。李亞峰等采用預處理-UASB-A/O工藝處理成分復雜的藥物廢水，出水COD、BOD5可滿(mǎn)足GB21904-2008要求，預處理采用微電解技術(shù)，使COD得到有效地去除，并且提高了廢水的可生化性，同時(shí)還有良好的脫色效果。Shree-shivadasan C等介紹了升流式厭氧反應器處理制藥廢水的工程實(shí)例，處理效果較好。但是存在一定的問(wèn)題，由于其有機物成分復雜，限制了反應器的HRT，而理想的出水效果需要較長(cháng)的HRT。

　　2.4其他組合工藝

　　由于制藥廢水具有難降解的特點(diǎn)，單一處理工藝有時(shí)不能保證出水效果，因此國內外采用組合工藝處理制藥廢水的研究都比較多。組合工藝主要以化學(xué)法和生物法為主體工藝進(jìn)行展開(kāi)，達到較好的處理效果。

　　劉香蘭等采用超聲波混凝工藝處理重慶市北碚區大新藥業(yè)的制藥廢水，制藥廢水COD為6~9g/L，pH為5左右。在超聲波輻射時(shí)間為1000s，PAC投加量為0.3g/L時(shí)處理效果最佳，COD和NH3-N的去除率分別為61.24%、58.63%。施加超聲波，可加快廢水中有機物的熱運動(dòng)、提高比表面積，有機物與混凝劑碰撞形成共沉物的速率提高，從而強化混凝效果。

　　李亞峰等以100mL的硝基苯原水為研究對象，采用微波-Fenton工藝得到優(yōu)化實(shí)驗條件為：微波輻照功率為125W，輻照時(shí)間為5min，Fe3+的濃度為20mmol/L，腐殖酸的質(zhì)量濃度為20mg/L，H2O2的濃度為3.5mmol/L，pH為3~6。此條件下，初始質(zhì)量濃度為75mg/L的硝基苯降解率達到96.1%，出水質(zhì)量濃度低于2.0mg/L。Fenton以其氧化快速、省時(shí)節能、不帶入新的污染物、礦化度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)受到廣大學(xué)者的青睞，以Fenton為主體的聯(lián)合工藝更是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

　　單獨采用一般的好氧工藝處理高含量制藥廢水，對有機物含量有一定的限制，有機物含量過(guò)高會(huì )對好氧微生物有一定抑制作用，也容易出現供氧不足的狀況，曝氣電耗大，氧利用率低，處理效果不理想。微電解-混凝組合工藝預處理制藥廢水，生物處理和活性炭吸附深度處理的研究表明，微電解混凝預處理可減少污染物的毒性，提高廢水可生化性，生物處理去除大部分的COD，活性炭吸附法作為處理進(jìn)一步去除剩余的非生物降解的顆粒。預處理后COD和SS的去除率分別為66.9%和98.9%，組合處理工藝的COD去除率達96%，出水水質(zhì)達到GB8978-1999三級標準各項指標。

　　周俊采用催化氧化預處理+水解酸化+接觸氧化組合工藝處理合成類(lèi)制藥廢水，進(jìn)水COD=25g/L，預處理后COD去除率為85%，處理后出水COD≤0.5g/L，pH為6~9，該系統合理的流程組合充分體現工藝設計的合理性和先進(jìn)性，并能有效的達到處理制藥廢水的目的。

　　宋吉娜等采用Fenton氧化-混凝沉淀-水解酸化-好氧工藝處理COD為高達16~20g/L的制藥廢水，好氧工藝之前去除了部分COD并提高了可生化性，再與低COD為1.8~2.2g/L的設備清洗排水和生活污水混合，最后經(jīng)過(guò)好氧工藝處理，出水COD達標。

　　MABR中試實(shí)驗系統，包括水解酸化預處理，MABR工藝和活性炭吸附深度處理，用于處理高負荷制藥廢水。對MABR工藝的研究表明，MABR工藝能有效去除98%以上的COD和90%的氨。單膜曝氣的條件下，COD和NH4+-N容積負荷分別能夠達到1311g/(m3·d)和48.2g/(m3·d)，氧的利用率可高達45%。深度處理后，MABR系統出水保持穩定，COD低于200mg/L，NH4+-N的質(zhì)量濃度低于3mg/L。