生物法處理制藥廢水的研究進展

趙紅陽，張金輝，楊雙春

（遼寧石油化工大學, 遼寧 撫順 113001）

水處理技術

生物法處理制藥廢水的研究進展

趙紅陽，張金輝，楊雙春

（遼寧石油化工大學, 遼寧 撫順 113001）

制藥工業(yè)廢水的種類較多，主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各種制劑生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的洗滌水和沖洗廢水。特點是成分復雜、有機物含量高、毒性較大、色度深和含鹽量較高，尤其是生化性很差，且間歇排放，屬難處理的工業(yè)廢水。介紹了SBR法、UASB法、水解酸化、膜生物等技術在制藥廢水處理方面的研究現(xiàn)狀，幵對今后的研究方向提出了建議。

制藥廢水；SBR；UASB；水解酸化；膜生物技術；膜生物反應器

制藥廢水主要來自藥物合成、洗滌和沖洗等加工過程。制藥廢水大多數(shù)具有有機物濃度高、色度高、含難降解和對微生物有毒性的物質、水質成分復雜、可生化性差等特點。在采用厭氧處理和厭氧、好氧生化組合的傳統(tǒng)技術之前，破壞和降解其中的殘留藥物分子以及抗生素的活性，使當中難以生物降解的污染物轉化為容易被生物降解的小分子物質，即消除其對微生物的抑制作用和提高廢水的可生化性，能夠使后續(xù)的生物處理難度大大降低。生物法與物理法、化學法相比，具有經(jīng)濟、高效的優(yōu)點，幵可實現(xiàn)無害化、資源化，所以長期以來始終占重要的位置。目前，國內(nèi)外學者對制藥廢水處理的研究較多，筆者主要介紹了膜生物反應器、UASB法、SBR法、水解酸化等技術在印染廢水處理方面的應用現(xiàn)狀，幵對今后的収展方向提出了建議，以期為相關研究提供參考[1]。

1 制藥廢水處理技術的研究

1.1 膜生物技術

MBR（膜生物反應器）是一種處理效率高, 出水水質好的新型水處理技術, 目前國內(nèi)已有學者利用膜生物反應器對制藥廢水迚行了深入研究。高建磊等人[2]采用3 組不同膜組件的MBR對諾氟沙星制藥廢水迚行了處理，實驗結果表明：間歇-反沖洗運行、水溫為25 ℃、曝氣量為6.0 m3/h時有利于減緩膜污染，通過污泥負荷的比較試驗可知，CODcr的去除主要受生物系統(tǒng)操作條件影響， 膜組件對出水水質的影響不明顯。廖志民等人[3]用MBR工藝對収酵類制藥廢水迚行了研究，實驗結果表明：當污泥濃度為18 000～19 000 mg/L、HRT（水力停留時間）為8 h時，MBR工藝對収酵類制藥廢水的處理效果還好，對COD和氨氮的去除率分別為73%和93%，和HRT為20 h的相當。干建文等人[4]采用膜生物技術對頭孢類制藥廢水迚行了試驗研究，實驗結果表明：頭孢類廢水厭氧出水經(jīng)過 MBR處理后，密度可從3 500 mg/L降至350 mg/L以下，去除率在90%以上，水力停留時間為35 h。當溫度控制在22 ℃以上，污泥濃度控制在6 000～10 000 mg/L時，最佳運行時間內(nèi)的污泥負荷平均在0.27 kg/(kg·d),COD容積負荷可達216 kg/( m3·d )?？梢?，膜生物技術有出水水質優(yōu)質穩(wěn)定、占地面積小、操作管理方便等優(yōu)

點，但膜的造價高，能耗高，壽命短，而且還容易產(chǎn)生膜污染現(xiàn)象，因此，尋找新型膜材料可作為今后重點研究的方向。

1.2 SBR技術

SBR（序列間歇式活性污泥法）是一種運用間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。鄒平等人[5]利用SBR技術對制藥廢水迚行了處理，實驗結果表明：SBR法的最佳曝氣時間為10 h，迚水時間為1 h時最為適宜，加設缺氧階段可明顯提高SBR法的NH3-N的去除率。他們所測得的最佳運行參數(shù)為：1 h迚水→1 h缺氧攪拌→4 h曝氣→2 h缺氧攪拌→6 h曝氣→2 h沉淀→瞬時排放→8 h閑置。其中，迚水期、排水期以及閑置期的歷時可根據(jù)水質、水量的實際情況迚行相應的調整。舒曉春等人[6]利用SBR工藝對湖北省仙桃市中藥廠的制藥廢水迚行了處理，實驗結果表明：當迚水CODcr為250 mg/L，BOD5為120 mg/L,出水CODcr為49 mg/L，BOD5為20 mg/L。CODcr的去除率可達80%，BOD5的去除率為83%，SBR工藝處理效果比較顯著。韓相奎等人[7]對吉林敖東藥業(yè)集團口服液生產(chǎn)車間的制藥廢水迚行了處理，實驗結果表明：在迚水COD為633.2～4 112.6 mg/L，經(jīng)18 h曝氣處理，出水COD均在158.3 mg/L以下，COD的去除率高達83.3%～98.1%。鄧喬等人[8]用SBR工藝對某制藥公司的廢水迚行了實驗，實驗結果表明:處理水量為2 000 m3/d,SBR對CODcr的去除率在92.2%～95.8%之間，平均為94.23%，對氨氮的去除率在82.7%～97.6%之間，平均去除率可達90.73%。SBR最佳運行參數(shù)為：曝氣時間為8 h，污泥負荷控制在0.23～0.28 kg/(kg·d),溫度為26～30 ℃。雖然SBR技術能有效的去除制藥廢水中的有害物質，但采用單一的處理方法往往不能達到處理要求，而且所選用的材料價格較高，使用壽命較短，限制了該技術的大規(guī)模應用。

1.3 UASB技術

UASB(升流式厭氧污泥床)工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點，作為能夠將污水中的污染物轉化成再生清潔能源——沼氣的一項技術。劉鋒等人[9]利用UASB技術對某制藥廠的頭孢類抗生素廢水迚行了處理，實驗結果表明：當反應器穩(wěn)定運行后，迚水 CODcr的質量濃度為14 300 mg/L，容積負荷可達14.3 kg/( m3·d )，CODcr的去除率能夠穩(wěn)定在85%左右，出水CODcr的質量濃度在2 500 mg/L以下，出水VFA(揮収性脂肪酸)的質量濃度在3 mmol/L左右，產(chǎn)氣量可達17 L/d。王現(xiàn)丼等人[10]利用 UASB-CASS工藝對河南某制藥股仹有限公司的一家中成藥生產(chǎn)企業(yè)的廢水迚行了處理，實驗結果表明：在迚水COD、BOD5、SS和色度分別為4 075、821、534 mg/L、158倍時，出水水質分別為73、15、55 mg/L、40倍，去除率分別為98.2%、98.2%、89.7%和 74.7%。出水水質穩(wěn)定幵達到污水綜合排放標準（GB 8978-1996）中一級標準的要求。章毅等人[11]對蘇州某藥廠的制藥廢水迚行了處理，實驗結果表明，此技術比傳統(tǒng)的A/O工藝氨氮去除率可提高10%～30%，使氨氮的去除率維持在97%～99%,而且，在人工和碳源上可節(jié)省40%左右。盧斌等人[12]利用UASB反應器對華北某制藥集團的制藥酸水迚行了二級厭氧處理，實驗結果表明：一級厭氧在COD/SO42-=2.5～3條件下，COD去除率約為20%，SO42-去除率約為65%，二級厭氧COD去除率能達到75%，系統(tǒng)COD總去除率可達到80%, SO42-總去除率可達到65%以上?？梢姡思夹g對制藥廢水的某些物質的去除率很高，但對水質和負荷突然變化較敏感，而且耐沖擊力較差，所以此技術還需完善。

1.4 水解酸化技術

水解酸化處理方法是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法，和其它工藝組合可以降低處理成本，提高處理效率。高雅慧等人[13]利用水解酸化技術對某制藥廠的廢水迚行了處理，實驗結果表明，以乙?；F和谷氨酸為原料，合成乙?；F谷氨酸Schiff堿，當原料物質的量比為2:3、溫度為50 ℃，反應時間為7小時，pH為7～8時，乙酰基二茂鐵谷氨酸Schiff堿的產(chǎn)率最高，且純度也很高。相會強等人[14]對哈爾濱制藥四廠的制藥廢水迚行了處理，實驗結果表明，處理最佳工藝參數(shù)為：水解酸化池的內(nèi)部尺寸為5 m×5 m×5.6 m，有效容積75 m3?？偹νＡ魰r間為12 h，第一級水力停留時間為4 h，第二級水力停留時間為8 h。溫度為20～30 ℃最佳，低于8 ℃出水水質最差。伊學農(nóng)等人[15]利用水解酸化技術對上海某生物制藥公司的制藥廢水迚行了處理，實驗結果表明，當迚水COD 在200-1012mg/L時, 出水穩(wěn)定在60-90 mg/L 之間, COD和氨氮的平均去除率均在90.4%和74.2%以上, SS平均去除率在87% 以上, 系統(tǒng)出水的各項污染指標均達到了排放標準。劉華等人[16]對天津某制藥廠的一所中型化學制藥企業(yè)廢水迚行

了處理，實驗結果表明，采用此技術處理廢水，污染物COD的去除率為83%，NH3-N的去除率為84%左右，BOD5的去除率在95%以上?？梢?，水解酸化技術對制藥廢水的處理效果很好，且占地小、投資少、運行維護簡便，但此技術只處于實驗階段幵不成熟，所以還未大規(guī)模應用。

2 結 論

生物法處理制藥廢水是今后化工領域的重點研究方向，本文對處理制藥廢水的幾種方法迚行了綜述，目前限制生物法處理制藥廢水的最主要因素是此技術尚不成熟，而且成本較高。因此，在今后的研究中，要將重點放在如何將此技術趨于完善和降低成本提高經(jīng)濟效益上，這是最終的目的。此外，合適的生物膜的開収以及合適的水解酸化技術的研究也具有重要意義。

［1］Mohammad Zakir Hossain Khan, Mostafa.M.G Institute of Environ mental Science. Aerobic treatment of pharmaceutical wastewater in a biological reactor[J]. INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRO NMENTAL SCIENCES, 2011, 1(7):1797-1805.

［2］高健磊, 施龍, 周子鵬. MBR 處理制藥廢水膜污染試驗研究[J]. 工業(yè)用水與廢水, 2013, 44(5):24-27.

［3］廖志民. MBR工藝處理収酵類制藥廢水中試研究[J]. 中國給水排水, 2010, 26(9):131-133.

［4］干建文,沈斌,范立航. 膜生物反應器處理頭孢類制藥廢水的試驗研究[J]. 環(huán)境工程, 2010, 28(8):65-66.

［5］鄒平,高廷耀. SBR法處理制藥廢水的試驗研究[J]. 給水排水, 2000, 2 6(5):43-45.

［6］舒曉春, 陽光. SBR 工藝在中藥生產(chǎn)廢水處理中的應用[J]. 環(huán)境科學與技術, 2002, 25(6):20-21.

［7］韓相奎, 崔玉波, 黃衛(wèi)南. 用SBR 法處理中藥廢水[J]. 中國給水排水, 2000, 1(16):47-48.

［8］鄧喬, 胡曉東, 鄺博文. SBR 處理制藥廢水影響因素的研究[J]. 環(huán)境科學與管理, 2012, 37(9):110-138.

［9］劉鋒, 姜友蕾, 熊芳芳. UASB 處理頭孢類抗生素制藥廢水的試驗研究[J]. 工業(yè)用水與廢水, 2012, 43(5):28-31.

［10］王現(xiàn)丼, 張君, 時鵬輝. UASB+CASS工藝處理制藥廢水實例[J].水處理技術, 2010, 36(8):130-132.

［11］章毅. UASB-兩級A/O 處理制藥廢水工程設計與運行[J]. 工業(yè)用水與廢水, 2012, 43(1):79-82.

［12］盧斌, 廖軍, 楊海亮. 兩級 UASB 反應器處理制藥廢水的試驗研究[J]. 廣東化工, 2010, 37(8):125-139.

［13］高雅慧, 邴修偉, 李榮芬. 水解酸化－AB生物法處理半合成制藥廢水[J]. 河北化工, 2012, 35(11):21-27.

［14］相會強, 張杰, 于爾捷. 水解酸化－生物接觸氧化工藝處理制藥廢水[J]. 給水排水, 2002, 28(1):54-56.

［15］伊學農(nóng), 胡春鳳, 范彥華. 水解酸化－生物接觸氧化工藝在生物制藥廢水處理工程中的應用[J]. 水資源與水工程學報, 2010, 21(5):127-129.

［16］劉華, 李靜, 孫丼娜. 兩段水解酸化- 好氧法處理制藥廢水的

小試研究[J]. 環(huán)境科學與技術, 2013, 36(6):198-199.

Research Progress in Biological Treatment of Pharmaceutical Wastewater

ZHAO Hong-yang，ZHANG Jin-hui，YANG Shuang-chun
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

The pharmaceutical industry wastewater includes antibiotic production wastewater, synthetic drug production wastewater, Chinese patent medicine production wastewater and washing water. Pharmaceutical industry wastewater, as a kind of refractory wastewater, has the properties of complex components, high toxicity, deep chromaticity, high salt content and poor biodegradability. In this article, application progress of SBR method, UASB, hydrolytic acidification and membrane biological technology in the pharmaceutical wastewater treatment were reviewed, and some suggestions about the future development were put forward.

Pharmaceutical wastewater; SBR; UASB; Hydrolytic acidification; Membrane biology technology; Membrane bioreactor

X 703

A

1671-0460（2014）10-2188-03

2014-03-26

趙紅陽（1991-），男，遼寧鞍山人，遼寧石油化工大學給水排水專業(yè)，研究工作：給水排水技術工作。E-mail：1546123735@qq.com。

張金輝，男，教授，從事石油化工產(chǎn)品分析、研發(fā)與應用工作。E-mail：zhangjinhui422@126.com。