制藥廢水處理技術(shù)的應(yīng)用研究

王成文

（中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司山東分院山東濟(jì)南250000）

制藥廢水處理技術(shù)的應(yīng)用研究

王成文

（中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司山東分院山東濟(jì)南250000）

制藥廢水是較難處理的工業(yè)廢水之一，具有成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，難降解的特點(diǎn)。本文通過研究大量的資料，對(duì)制藥廢水處理技術(shù)進(jìn)行了的研究討論，重點(diǎn)介紹了高級(jí)氧化法和生物處理法的研究進(jìn)展。

制藥廢水；技術(shù)；應(yīng)用

1　引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工農(nóng)業(yè)得到了巨大的發(fā)展，而水資源是其發(fā)展的基石。我國(guó)水資源短缺，提高水資源的利用率是保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要措施。制藥行業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)中重要的一部分，對(duì)人類的發(fā)展有著重要的保護(hù)作用。但是在制藥過程中，由于其生產(chǎn)工藝、使用原料等原因，使得制藥過程中產(chǎn)生的廢水污染物濃度很高，所含有機(jī)物不僅成分復(fù)雜而且極難降解。此外，廢水中氨氮、懸浮物含量較高，色度大，也給污水處理帶來了一定的難度。隨著制藥行業(yè)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)的難降解物質(zhì)越來越多，這些物質(zhì)不能被傳統(tǒng)生物處理技術(shù)進(jìn)行降解和去除。而這些物質(zhì)隨著地表水或地下水等方式對(duì)其他的生態(tài)環(huán)境造成破壞，且能夠富集在一些生物體當(dāng)中，隨著食物鏈不斷的進(jìn)行累積。因此，加快解決制藥廢水處理技術(shù)的發(fā)展，對(duì)保護(hù)環(huán)境，提高水資源使用效率有著重大的意義。

2　制藥廢水處理技術(shù)

2.1高級(jí)氧化處理技術(shù)

長(zhǎng)期以來，制藥廢水中所含的難降解有機(jī)物是處理的難點(diǎn)。研究人員一直在探索既經(jīng)濟(jì)又有效的技術(shù)來攻克這一難關(guān)，經(jīng)過不斷的研究，出現(xiàn)了一些新興的處理技術(shù)。高級(jí)氧化是其中的一類處理方法，是利用氧化劑、光照、催化劑等的作用形成具有活性極強(qiáng)的自由基來降解有機(jī)污染物[1]。

2.1.1芬頓試劑法

芬頓試劑法是利用Fe3+或Fe2+作為催化劑，然后與H2O2反應(yīng)形成具有極強(qiáng)氧化性的羥基自由基。該物質(zhì)能夠氧化很多有機(jī)物質(zhì)，而且在反應(yīng)過程中無需高溫高壓，在常溫下即可實(shí)現(xiàn)。此外，反應(yīng)的設(shè)備也較為簡(jiǎn)單。但其存在一個(gè)缺點(diǎn)是氧化能力相對(duì)較弱，而且在反應(yīng)結(jié)束后出水中會(huì)含有大量的鐵離子[2]。有研究者利用芬頓試劑法處理COD濃度為36200 mg/L的制藥廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在H2O2和Fe2+的使用量分別為3 mg/L和0.3 mg/L的條件下，COD的去除率達(dá)到最大且為56.4%，而且降解的有機(jī)物時(shí)間很快。還有研究著利用芬頓試劑法處理COD濃度為3000 mg/L的青霉素廢水，在H2O2和FeSO4·7H2O的使用量分別為0.6%和0.2%的情況下，反應(yīng)1h的時(shí)間，出水中COD的濃度約為900 mg/L，說明芬頓試劑法對(duì)制藥廢水有著很好的處理效果。

2.1.2濕式氧化法

濕式氧化法是在高溫、高壓的條件下，利用空氣或者氧氣為催化劑，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的一種技術(shù)。該方法在1944年第一次被人們認(rèn)識(shí)，隨后應(yīng)用于了造紙等行業(yè)廢水的處理，由于該技術(shù)反應(yīng)的條件苛刻，它的應(yīng)用受到了一定的限制[3]。隨著對(duì)濕式氧化技術(shù)的認(rèn)識(shí)和研究，一些新型的濕式氧化技術(shù)不斷出現(xiàn)，其應(yīng)用的條件也相對(duì)降低，出現(xiàn)了催化濕式氧化技術(shù)、催化濕式過氧化物氧化技術(shù)等。目前催化劑的研究是該技術(shù)的研究重點(diǎn)，隨著氧化劑研究的不斷深入和改進(jìn)，濕式氧化技術(shù)的處理效率也得到了提高。有研究著以Ti-Ce-Bi物質(zhì)為催化劑，研究其在不同操作條件下制藥廢水的處理情況，結(jié)果表明制藥廢水中的COD得到了有效的去除。還有研究者以納米復(fù)合催化劑Fe2O3/SBA-15來處理制藥廢水，同時(shí)研究了該催化劑的使用條件溫度、壓力、pH值等，結(jié)果表明在溫度為80℃的情況下，廢水中COD的去除率最高。

2.1.3光催化氧化法

光催化技術(shù)是一種新興的高級(jí)氧化技術(shù)，它是利用半導(dǎo)體材料（TiO2、SrO2）為催化劑，在紫外光輻射的情況下，在半導(dǎo)體材料表面形成了電子空穴對(duì)，而電子空穴對(duì)具有很強(qiáng)的氧化能力，這些電子對(duì)遇到水能夠在半導(dǎo)體表面形成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，利用該基團(tuán)對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化[4]。光催化技術(shù)使用的設(shè)備簡(jiǎn)單，處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，此外，該技術(shù)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。光催化技術(shù)的強(qiáng)氧化性使得大量研究著利用其處理制藥廢水。有研究者利用該技術(shù)處理含有布洛芬的廢水，在TiO2和溶解氧分別為1 g/L和40 mg/L的條件下，反應(yīng)時(shí)間為4h，廢水中的TOC的去除率達(dá)到了80%，而且廢水的可生化性也得到了一定的改善。由于單一的處理技術(shù)不能得到很好的處理效果，還有研究者將其它技術(shù)與其組合處理污水。有利用芬頓技術(shù)和光催化技術(shù)進(jìn)行組合，處理含有甲硝唑的模擬廢水，結(jié)果表明，該體系下甲硝唑的去除率可達(dá)到94%，而單獨(dú)使用芬頓技術(shù)的處理效果只有76%。

2.1.4臭氧氧化法

臭氧是一種高效的氧化劑和消毒劑，具有很強(qiáng)的氧化的能力，在處理還有有機(jī)物的廢水中，具有反應(yīng)速率快、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。此外，臭氧和—OH作用能夠產(chǎn)生具有更強(qiáng)氧化性的羥基自由基（·OH），對(duì)有機(jī)物分解的更為徹底[5]。因此，臭氧技術(shù)被很多研究人員用來處理制藥廢水。有研究者利用其處理阿莫西林的生產(chǎn)廢水，在調(diào)節(jié)廢水的pH為5.5時(shí)在4min內(nèi)能將90%以上的阿莫西林進(jìn)行氧化分解。但是大量的研究表明，單獨(dú)使用臭氧技術(shù)處理制藥廢水時(shí)，存在臭氧利用率低，使用范圍窄等問題。為了解決這一問題，研究人員不斷嘗試，近年來開發(fā)了多種與臭氧技術(shù)組合的工藝技術(shù)。有研究人員使用H2O2和O3的組合工藝降解磺胺類及大環(huán)內(nèi)酯類抗生素廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該類廢水在20min時(shí)間內(nèi)抗生素的去除率可達(dá)到99%，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，單獨(dú)使用H2O2和O3技術(shù)抗生素的去除率都低于組合技術(shù)的去除率。還有研究著采用臭氧和光催化的組合技術(shù)來處理黃連素制藥廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在黃連素濃度為1000mg/L，廢水pH值為5.5，投加O3濃度為279.0 mg/L的條件下，黃連素的去除率可達(dá)80%以上，而且處理后廢水的可生化性得到了顯著的改善，因此，可利用該技術(shù)作用有機(jī)廢水的預(yù)處理技術(shù)。

2.2膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是一種新型的分離、凈化技術(shù)，具有能耗低、分離效率高、操作簡(jiǎn)單、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。目前在工業(yè)污水處理過程中有著廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)是利用分離膜具有選擇透過性的特點(diǎn)，在外力作用下對(duì)污水等組分進(jìn)行分離、提純等。常用的分離膜主要有：微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、電滲析（ED）等[6]。

表1　幾種分離膜的性質(zhì)[7]

制藥廢水的特點(diǎn)，使得膜技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用。有研究人員利用反滲透膜技術(shù)對(duì)含有抗生素的制藥廢水進(jìn)行回收金霉素，結(jié)果顯示有著良好的回收效果。該技術(shù)為金霉素廢水處理另辟了一條出路。還有研究者采用納濾膜基數(shù)對(duì)潔霉素廢水進(jìn)行分離回收，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納濾技術(shù)可很好的對(duì)潔霉素進(jìn)行回收，使得后續(xù)生物處理過程中減輕了對(duì)微生物的抑制作用，保證后續(xù)處理過程良好的生化性，該技術(shù)可作為潔霉素廢水處理的預(yù)處理技術(shù)。

此外，還有一種膜技術(shù)也在制藥廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用，就是膜生物反應(yīng)器（MBR），既具有膜的分離性能，同時(shí)也具有微生物的降解作用。在對(duì)其的研究中發(fā)現(xiàn)，MBR有著很好的分離效率，而且出水水質(zhì)穩(wěn)定，在運(yùn)行過程中有著很高的污泥濃度，提高了難降解有機(jī)物的處理效果，相對(duì)其他處理工藝降低了水利停留時(shí)間[8]。在眾多的研究中也表明MBR處理制藥廢水有著良好的效果，有研究者利用萃取膜生物反應(yīng)器處理含有3,4-二氯苯胺的制藥廢水，去除率可達(dá)99%。還有研究者采用厭氧膜生物反應(yīng)器處理COD濃度為25000 mg/L的制藥廢水，去除率也可達(dá)到90%以上。

3　結(jié)語

制藥廢水成分復(fù)雜，可生化性差，處理難度大，是工業(yè)廢水處理的難題之一。傳統(tǒng)的水處理技術(shù)對(duì)其處理效果相對(duì)較低。這也使得一些新型的水處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了高級(jí)氧化技術(shù)、膜分離技術(shù)等。高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)有機(jī)物的處理具有高效性，氧化分解徹底的優(yōu)勢(shì)，在制藥廢水行業(yè)得到了青睞。而新型的分離膜不斷發(fā)展，使得其對(duì)制藥廢水中有機(jī)物的分離回收的效果越來越顯著。但是制藥廢水水質(zhì)的特殊性，單一的處理技術(shù)尚不能完全處理達(dá)標(biāo)，而是采用各個(gè)技術(shù)的組合對(duì)其有針對(duì)性的進(jìn)行處理。隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，相信制藥廢水的處理不再會(huì)是難題。

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王成文(1982—)，女，漢族，碩士學(xué)歷，工程師，主要從事污水處理技術(shù)研究和設(shè)計(jì)工作。