制藥廢水處理研究進(jìn)展

王玉柱（安徽省化工研究院，安徽合肥230041）

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制藥廢水處理研究進(jìn)展

王玉柱
（安徽省化工研究院，安徽合肥230041）

摘要：制藥廢水具有成分復(fù)雜、污染物濃度高、色度深、可生化性差、毒性強(qiáng)、難降解物質(zhì)含量高等特點(diǎn)，其處理已經(jīng)成為亟待解決的難題。就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外制藥廢水處理的方法進(jìn)行歸納總結(jié)，期望能為制藥廢水的處理提供一些參考。

關(guān)鍵詞：制藥廢水；物理法；化學(xué)法；生物法；廢水處理

1　引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，近年來(lái)制藥行業(yè)不斷壯大，已取得了重大成就，但隨之產(chǎn)生的制藥工業(yè)廢水成為困擾企業(yè)和政府的巨大難題。制藥廢水的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為水質(zhì)各組分比例不穩(wěn)定、成分復(fù)雜、有毒有害污染物濃度高、色度高、可生化性差及難降解物含量高等［1-2］，此外水質(zhì)和水量也非常不穩(wěn)定［3］。所以如何處理制藥廢水，使之達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，是環(huán)境保護(hù)和企業(yè)效益的雙重目標(biāo)。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外制藥廢水的不同處理方法進(jìn)行論述，希望為制藥企業(yè)提供借鑒。

2　制藥廢水的處理方法

不同制藥企業(yè)由于原料、工藝、廢水量、處理程度不同，所選擇的處理方法也不盡相同。根據(jù)各方法原理，一般歸納為物理法、化學(xué)法、生物法。在制藥廢水處理過(guò)程中，采用生物法處理后的廢水不能直接排放，通常先采用物理法、化學(xué)法進(jìn)行預(yù)處理，改善其可生化性，降低毒性，然后繼續(xù)進(jìn)行生物法處理，廢水才能達(dá)到排放要求［4］。

2.1物理法

2.1.1吸附法

吸附法是依靠多孔性的高分子材料本身具有對(duì)污染物、有毒物的高吸附性能，在重力作用下形成沉淀，降低污染物在水中的含量，進(jìn)而達(dá)到凈化的目的。常用的吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等［5］，其中活性炭主要包括粉末活性炭（PAC）、顆?；钚蕴浚℅AC）和生物活性炭（BAC）三大類［6］，其吸附屬于物理吸附，不受水質(zhì)、水量和水溫的影響，不僅能去除水相中分子量在500～3000的有機(jī)物以及重金屬，而且還可以有效去除臭味、色度等，應(yīng)用前景廣泛。張?chǎng)蔚龋?］利用非苯乙烯骨架吸附樹脂對(duì)經(jīng)CaO絮凝沉淀后的磺胺間甲氧嘧啶類藥物廢水再次進(jìn)行深層次處理，廢水的COD去除率可達(dá)到81.66%，而且樹脂可以多次重復(fù)套用，吸附性能依然良好。

2.1.2膜過(guò)濾法

膜過(guò)濾法是利用不同性質(zhì)和孔徑大小的半透膜的選擇過(guò)濾性將廢水中的污染物、有毒物質(zhì)分離。常用的膜過(guò)濾法主要包括超濾、微濾和精濾等。雖然此法處理效果顯著，能去除絕大部分的污染物，但由于半透膜自身的缺陷，比如比較薄，長(zhǎng)時(shí)間使用易腐蝕損壞和堵塞，半透膜的效率也隨工作時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低，而且膜過(guò)濾法成本較高，最后直接導(dǎo)致濾液里某些污染物無(wú)法完全清除。張春暉等［8］采用陶粒過(guò)濾-陶瓷膜組合工藝對(duì)已經(jīng)由生物接觸氧化處理后不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的止咳糖漿廢水再次進(jìn)行深層次處理，最終處理后的廢水BOD、COD、固體懸浮物（SS）和氨氮指標(biāo)（NH3- N）均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3氣浮法

氣浮法主要應(yīng)用于制藥廢水預(yù)處理過(guò)程中，化學(xué)氣浮只適用于懸浮物含量較高的廢水的預(yù)處理，但不能有效去除廢液中可溶性有機(jī)物，該法在投資費(fèi)用、能源消耗、工藝精度、維修等方面都具有優(yōu)勢(shì)。例如新昌制藥廠選用CAF渦凹?xì)飧⊙b置進(jìn)行廢水處理，在補(bǔ)加其它特定的化學(xué)物質(zhì)之后，廢水中CODcr的平均去除率在25%左右［9］。李紅云等［10］以含藻類污水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別采用自吸式剪切流微孔微泡發(fā)生器氣浮實(shí)驗(yàn)裝置以及電凝聚氣浮實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)廢水進(jìn)行研究，水樣的COD去除率分別達(dá)到46.23%和54.24%。

2.2化學(xué)法

2.2.1沉淀法

沉淀法是指在廢水處理時(shí)通過(guò)加入某些能夠與污染物及有毒物發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)沉淀、過(guò)濾，最終達(dá)到凈化的目的。不同于吸附法，該過(guò)程有化學(xué)反應(yīng)，屬于化學(xué)法。王莘淇［11］使用磷酸銨鎂沉淀法處理廢水，發(fā)現(xiàn)在最適的pH條件下去除率達(dá)90%去除率達(dá)15%，當(dāng)加入晶種后可以提升約20%的去除率。此法成本低，卻引入新物質(zhì)，添加量過(guò)大會(huì)造成二次污染。

2.2.2高級(jí)氧化法

高級(jí)氧化法是一種利用一些活性極強(qiáng)的自由基降解有機(jī)污染物，使其轉(zhuǎn)換成易降解的小分子，甚至完全氧化成CO2和H2O的一種環(huán)保的處理方法。由于優(yōu)良的處理效果，目前已受到國(guó)內(nèi)外研究人員的青睞。

目前，F(xiàn)enton法主要包括超聲波Fenton法、電Fenton法、光Fenton法、微波Fenton法［12］，該法已經(jīng)被實(shí)際應(yīng)用于生產(chǎn)中，對(duì)處理有機(jī)廢水有著顯著作用。Badawy［13］等考查了Fenton和生物聯(lián)合工藝處理BOD/COD 為0.25～0.30的制藥廢水，朱榮淑等考查了采用Fenton預(yù)處理廢水，廢水中除了吡啶的去除率（約53.3%）較低以外，其它各組分如CH2Cl2、四氫呋喃、DMF、硝基苯、鄰甲苯胺的去除率都在92%以上。

高級(jí)的氧化方法中一種常見(jiàn)方法是臭氧氧化法，基于臭氧自身很強(qiáng)的氧化性能，將制藥廢水中的一些有機(jī)分子、發(fā)色基團(tuán)氧化成小分子化合物或直接氧化為CO2和H2O，且大多數(shù)的細(xì)菌被除去，達(dá)到廢水處理的目的。此法較環(huán)保，且一般不會(huì)污染環(huán)境，可生化性也大幅度提高，因此臭氧氧化法及其聯(lián)合技術(shù)在廢水中被廣泛采用。王少俊等［14］采用Fe/C預(yù)處理+生化+臭氧生物炭的組合工藝處理高濃度維生素B2生產(chǎn)廢水，經(jīng)處理后的廢水已達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）排放要求。

2.3生物法

生物法是利用微生物的生命活動(dòng)代謝去除廢水中的有機(jī)污染物，達(dá)到水質(zhì)凈化目的的一種方法［15］。生物處理技術(shù)是當(dāng)前最為成熟的污水處理技術(shù)，且處理成本低，效果好。

2.3.1好氧生物處理

好氧生物處理是依靠好氧微生物及兼性微生物在有氧條件下進(jìn)行代謝活動(dòng)，將廢水中的有機(jī)化合物轉(zhuǎn)換成H2O和CO2等，達(dá)到降解廢水中污染物質(zhì)目的的一種方法。好氧處理能去除絕大部分有機(jī)物，COD去除率一般在80%以上。目前，好氧處理方法中效果較好的主要有傳統(tǒng)活性污泥法、生物接觸氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、深井曝氣法等。近幾年制藥企業(yè)都采用多種不同組合方式的聯(lián)合工藝，可明顯提高廢水處理效果，如水解酸化-好氧接觸氧化法、SBR法處理制藥廢水的聯(lián)合工藝。

（1）傳統(tǒng)活性污泥法。傳統(tǒng)活性污泥法需要廢水經(jīng)過(guò)大量稀釋，且在運(yùn)行中容易發(fā)生污泥膨脹，去除率不高，因此近年來(lái)為提高廢水的處理效果，微生物固定方式的改變已成為傳統(tǒng)活性污泥法最重要的方向之一。

（2）接觸氧化法。生物接觸氧化法是加入布滿生物膜的填料，廢水與生物膜接觸，利用微生物的新陳代謝使有機(jī)物去除，達(dá)到水質(zhì)凈化的一種高效污水處理方式。該法處理負(fù)荷較高，占地面積相對(duì)較小，可以間歇性使用，不會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹的問(wèn)題，并且整個(gè)流程運(yùn)行成本很低。由于生物接觸氧化法的優(yōu)點(diǎn)，該法常常與其它物化技術(shù)等聯(lián)用，成為一種新的組合工藝，能夠增強(qiáng)處理效果。朱新鋒、張樂(lè)觀［16］采用Fe/C微電解- Fenton-生物接觸氧化法處理土霉素廢水，當(dāng)進(jìn)水CODcr濃度為1000～1200mg/L時(shí)，CODcr去除率達(dá)到90%以上，達(dá)到直接排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）序批式間歇活性污泥法（SBR）。SBR法是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥法，在制藥廢水處理中的應(yīng)用較為廣泛，具有凈化能力強(qiáng)、無(wú)污泥回流、出水水質(zhì)均一、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、整個(gè)工藝運(yùn)行穩(wěn)定性好、總體投資較少等優(yōu)點(diǎn)。佘宗蓮［17］等采用SBR法對(duì)含有多種抗生素混合廢水進(jìn)行處理，若進(jìn)水COD為911～3280mg/L，去除率可達(dá)84.6% ～90.6%，出水BOD和SS皆滿足國(guó)家行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）水解酸化-好氧接觸氧化法。水解酸化法又稱為升流式污泥床（HUSB），屬UASB的改進(jìn)版工藝。水解-好氧工藝有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①隨著傳統(tǒng)的初沉池被水解池替代，極大提升了有機(jī)物的去除率，不僅使有機(jī)物總量發(fā)生變化，而且在理化性質(zhì)上發(fā)生巨大改變，縮短了后續(xù)處理時(shí)間；②該工藝也完成了對(duì)污泥的處理，使污水、污泥處理一元化，放棄了傳統(tǒng)的消化池，減少總停留時(shí)間和能耗。我國(guó)相繼開發(fā)了水解-活性污泥處理、水解-氧化溝處理、水解-接觸氧化處理等工藝，這些相結(jié)合的處理工藝，提高了廢水的處理效果，使制藥企業(yè)生產(chǎn)時(shí)總的水力停留時(shí)間至少縮短30%，曝氣量下降50%，并且能夠降低總投資和運(yùn)行費(fèi)用［18］。

2.3.2厭氧生物處理

現(xiàn)階段好氧生物處理不適合于高濃度有機(jī)廢水，制藥廠往往采用厭氧生物處理技術(shù)處理高濃度的制藥有機(jī)廢水。厭氧生物處理是通過(guò)厭氧菌在無(wú)氧條件下，以有機(jī)物為原料進(jìn)行生命代謝活動(dòng)，并且將其最終轉(zhuǎn)換成無(wú)機(jī)物、CO2、H2、CH4等無(wú)毒物質(zhì)的一種方法［19］。該法單獨(dú)處理后的廢水，由于COD含量還是很高，無(wú)法達(dá)到直接排放的要求，需通過(guò)好氧處理后才能達(dá)到排放指標(biāo)?；趨捬蹙陨泶x所需時(shí)間較長(zhǎng)，使整個(gè)工藝難以人為控制，若出水中損失掉大量生物質(zhì)，嚴(yán)重影響處理效率，無(wú)法保證處理效率的穩(wěn)定性［20］。目前常用的厭氧處理工藝主要有升流式厭氧污泥床反應(yīng)器、厭氧折流板反應(yīng)器等。

升流式厭氧污泥床（UASB）［21］：該設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，當(dāng)在設(shè)備內(nèi)已經(jīng)形成合適的微生物后，處理效率可達(dá)85%～90%以上。UASB關(guān)鍵部分是三相分離器，固、液、氣三相被有效分離，最終使污泥、氣體被合理去除和收集，進(jìn)而達(dá)到處理污水的目的［22］。由于厭氧消化效率很高，所以不需要采用污泥回流裝置等，但通常在處理抗生素類如紅霉素、氯霉素、土霉素等制藥廢水時(shí)，往往要求廢水進(jìn)水時(shí)懸浮固體濃度不宜過(guò)高。

厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）：ABR是第三代新型厭氧反應(yīng)器，其優(yōu)點(diǎn)比較多，主要包括系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性高，易于操作，總資產(chǎn)投入少，最顯著的是污泥沉降性能好，能達(dá)到很好的固液分離效果［23］，所以出水水量均一，水質(zhì)良好，特別是對(duì)有毒物質(zhì)、難降解物質(zhì)有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

2.3.3厭氧-好氧生物處理

制藥企業(yè)由于原料不同、反應(yīng)副產(chǎn)物多、生產(chǎn)工藝不同等原因，所產(chǎn)生的制藥廢水成分復(fù)雜、濃度高、色度深、毒性高、難降解物質(zhì)含量高，僅靠單一的好氧或厭氧處理技術(shù)，會(huì)存在處理效果較差、凈化率差、COD去除率較低等情況，一般無(wú)法滿足直接達(dá)標(biāo)排放的要求。而將二者工藝組合，可以改善其可生化性，提高廢水的處理效果，且整個(gè)聯(lián)合工藝的投資成本也有所下降。

李靜［24］等采用UASB-生物膜反應(yīng)器組合工藝處理制藥廢水，整個(gè)工藝體系總體COD去除率可達(dá)86%，厭氧段（UASB）的COD去除率約70%左右，好氧段的COD去除率為59%。李瑩［25］等采用ABR、膜生物反應(yīng)器（MBR）和移動(dòng)生物膜反應(yīng)器（MBBR）組合處理制藥廢水，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)原廢水中固體懸浮物含量為1000mg/L，COD為10000mg/L，氮氨含量為500mg/L時(shí)，廢水出水時(shí)濁度、COD和氮氨分別為3NTU、500mg/L以及10mg/L以下，處理前后去除率分別高達(dá)98%、95%和98%以上。

3　結(jié)語(yǔ)與展望

制藥廢水的處理一直都是企業(yè)和社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題。雖然現(xiàn)代制藥廢水的處理技術(shù)取得了很大進(jìn)步，但由于制藥廢水的各組分比例不穩(wěn)定、組成復(fù)雜、污染物濃度高、顏色深、毒性強(qiáng)、難降解物質(zhì)含量高等特點(diǎn)，僅僅依靠單一的處理工藝無(wú)法使出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，需采取多種工藝方法聯(lián)合處理，著力開發(fā)出經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的工藝組合方式。

采取適當(dāng)?shù)墓に嚪椒▽U水中的某些物質(zhì)分離、純化，實(shí)現(xiàn)制藥廢水回收綜合利用，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。針對(duì)目前制藥廢水處理仍存在效率低、效果不穩(wěn)定、成本高等問(wèn)題，開發(fā)新的、更高效的處理技術(shù)迫在眉睫。

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Research Progress in Pharmaceutical Wastewater Treatment

WANG Yu-zhu
（Anhui Research Institute of Chemical Industry，Hefei 230041，China）

Abstract：Aiming at the pharmaceutical wastewater complicated composition，high concentration of pollutants，deep color，biodegradability，toxicity，difficult to degradation substances with higher characteristic，pharmaceutical enterprises wastewater processing has become the problem to be solved. In recent years，the domestic and foreign pharmaceutical wastewater treatment methods to collate and summarize the characteristics of their own，expected to be able to provide some reference value for the treatment ofpharmaceutical wastewater.

Key words：pharmaceutical wastewater；physical method；chemical method；biological method；wastewater treatment

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.002

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）03- 0003- 04

收稿日期：2016- 03- 10

作者簡(jiǎn)介：王玉柱（1983-），男，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，工程師，從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作，0551- 65853166，13395693980，94139356@qq.com。