醫(yī)藥廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

(駐馬店市環(huán)境監(jiān)測站，河南駐馬店，463000)

1 醫(yī)藥廢水的來源與性質(zhì)

在過去的幾十年里，藥品消費(fèi)一直在增加，每年有超過3000種商業(yè)上可獲得的藥物進(jìn)入市場，主要是由于醫(yī)療保健行業(yè)快速發(fā)展，世界人口的增加，科學(xué)和研究的進(jìn)步，慢性病的高患病率和預(yù)期壽命的增加[1]。醫(yī)藥廢水主要來源于制藥和醫(yī)療產(chǎn)生的廢水[2]。

1.1 制藥廢水

制藥廢水作為新興環(huán)境污染物，因其內(nèi)分泌干擾特性，無論是天然來源還是合成生產(chǎn)，最終通過生物化學(xué)在體內(nèi)代謝流程。他們的分類通?；谒鼈兊闹委熡猛竞铜h(huán)境利益?？梢詺w類為八組，即非甾體類抗炎藥藥物、抗生素、β-受體阻滯劑、抗癲癇藥、降脂藥藥物、抗抑郁藥、激素和抗組胺藥[3]。事實(shí)上，來自制藥單位的廢水成分和濃度各不相同。廢水再利用可以減少廢物處理成本和廢物再利用相關(guān)的運(yùn)營成本[4]。

1.2 醫(yī)療廢水

醫(yī)院廢水是城市總水循環(huán)中最普遍存在的水源之一，其中產(chǎn)生的污水通常含有藥物，化學(xué)，放射性和其他有毒化學(xué)物質(zhì)，以及各種致病微生物。據(jù)報(bào)道，醫(yī)院產(chǎn)生的廢水量為每床每天400-1200升(L/床/天)，平均每天約750升/床。所有這些產(chǎn)生的廢水通常直接排放到當(dāng)?shù)氐某鞘形鬯幚韽S(WWTPs)，盡管有人建議將廢水保留在現(xiàn)場進(jìn)行進(jìn)一步凈化，然后排放到當(dāng)?shù)氐奈鬯幚韽S。醫(yī)院廢水的現(xiàn)場保留和預(yù)處理是為了確保大部分有害污染物得到處理，以避免其可能的污染物擴(kuò)散到自然生態(tài)系統(tǒng)中。

2 醫(yī)藥廢水處理技術(shù)

醫(yī)藥廢水處理技術(shù)包括物理過程(氣浮法，混凝沉淀法等)，化學(xué)過程(化學(xué)氧化法，催化氧化法等)，生物處理技術(shù)和非常規(guī)處理技術(shù)。這些技術(shù)在有效性和成本方面都有所不同，每種技術(shù)都有自己的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和局限[5]。

2.1 物理處理技術(shù)

2.1.1 氣浮法

氣浮是分離固液和液液的有效方法。高度分散的微氣泡用作附接于廢水中的懸浮污染物的載體，從而使浮力大于重力和阻力時(shí)，允許污染物漂浮在水面上以形成泡沫，然后安裝裝置，用于從水表面進(jìn)行泡沫固化[6]。固體或液體的分離過程的優(yōu)點(diǎn)包括：(1)空中移動(dòng)過程增加在水中的溶解，不容易被腐蝕，將有利于后續(xù)處理。(2)空氣浮選槽的表面是高的，水力停留時(shí)間短，淺水池，并且體積小。(3)污泥含水量低，通常低于96%，便于結(jié)渣。(4)當(dāng)絮凝劑用于廢水處理時(shí)，氣浮法需要的劑量較小。

林永生[7]采用氣浮-UASB-缺氧和營養(yǎng)良好的綜合工藝處理中成藥制藥廢水。由于制藥廢水主要來源于制藥廢水的預(yù)處理和車間設(shè)備清洗過程中，它具有很高的BOD5化學(xué)需氧量和有機(jī)污染物，SS濃度高，動(dòng)物油和植物油含量高，預(yù)處理氣浮和UASB工藝的特性就可以完成。避免動(dòng)植物油對后續(xù)工藝的影響，并有效去除有機(jī)物。處理效果良好、穩(wěn)定，所有水流指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期排放量。

2.1.2 混凝沉淀法

凝結(jié)沉淀過程是一種從廢水中去除懸浮固體和膠體的分離方法[8]。它通常用于預(yù)處理和前處理。將凝結(jié)劑添加到廢水中以破壞膠體的穩(wěn)定性，并將廢水中的膠體和細(xì)懸浮液組合成具有可分離性的旋轉(zhuǎn)體。該技術(shù)操作簡便，維護(hù)成本低，去除率通常可達(dá)50%以上。應(yīng)用非常廣泛。

Salih Muharam等[9]使用化學(xué)凝固，電凝和組合電凝-化學(xué)凝固方法處理醫(yī)療廢水中的有機(jī)化合物濃度。通過調(diào)整施加的電流、電極之間的距離、電極數(shù)量、酸水平、凝結(jié)劑類型和接觸時(shí)間參數(shù)等優(yōu)化過程。通過化學(xué)需氧量(COD)來評價(jià)有機(jī)物的總量系統(tǒng)中的化合物。結(jié)果表明，在以下條件以獲得最佳結(jié)果：施加電流3A，4對電極，每對電極之間的距離為1cm，pH值為8，1g聚氯化鋁作為凝結(jié)劑，3小時(shí)的接觸時(shí)間。結(jié)果表明：有機(jī)化合物通過化學(xué)凝固，電凝和同時(shí)組合實(shí)現(xiàn)電凝-化學(xué)凝固法最佳去除效率分別為41%，62.51%和92.21%。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)

2.2.1 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法主要包括O3、UV、Fenton法等，臭氧是一種環(huán)境友好的氧化劑，常被自來水公司和污水處理廠用來消毒和增強(qiáng)污水處理效果。通過氧化劑的氧化作用，使難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解有機(jī)物，或?qū)⒂袡C(jī)物徹底氧化為CO和H2O的方法[10]。

Qi xudong等[11]使用特殊負(fù)載型催化劑的微波輔助Fenton樣工藝的效率為制藥廢水中去除總有機(jī)碳(TOC)來評估。在沒有酸化條件下。廢水中TOC去除效率最高，為65.88%。此外，具有高活性的最大連續(xù)使用次數(shù)為4次。在最佳條件下，BOD5/COD的滲透值為0.25，當(dāng)BOD5/COD的滲透值升至0.40時(shí)。顏色被完全去除。將該效率與相同的MW-Fenton樣比較使用普通負(fù)載型催化劑的工藝，其中TOC去除效率最高廢水含量為39.25%，廢水顏色從50降至20，BOD5/COD的滲透值從0.25升至0.34。它的優(yōu)點(diǎn)包括高效率性能，準(zhǔn)備時(shí)間短，試劑用量低(硝酸銅3.6g，硝酸鈰1.2g，氨水1 mL)，可重復(fù)使用。

2.2.2 催化氧化法

催化氧化技術(shù)是目前研究較多的一項(xiàng)高級氧化技術(shù)，指利用半導(dǎo)體等光催化材料吸收光產(chǎn)生電子-空穴對，在半導(dǎo)體表面誘發(fā)氧化與還原反應(yīng)，進(jìn)而將污染物分解為CO2、H2O和無害物質(zhì)，具有高效、穩(wěn)定無二次污染及適用各類有機(jī)污染物降解等優(yōu)點(diǎn)[12]。

Fernanda S. Souzaa等[13]通過光催化臭氧化對醫(yī)院廢水中藥物化合物的去除，研究表明其效率最高，方法可行，無需其他調(diào)節(jié)便可達(dá)到54.7%的TOC去除率和64%的COD去除率，對醫(yī)療廢水(HWW)的去除率>99%，在去除過程中明顯降低了醫(yī)療廢水的毒性，而且證明了其高效去除率主要來源于有毒污染物，與其他高效去除醫(yī)療廢水工藝相比，光催化臭氧化作為一種重要的替代方案，這樣高效的工藝對人類和動(dòng)物的健康以及減少環(huán)境負(fù)面效應(yīng)具有重要意義。

2.3 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)主要是利用微生物的代謝作用分解和轉(zhuǎn)化廢水中的有機(jī)污染物，來達(dá)到凈化水體的目的[14]。

由于醫(yī)療廢水主要為高濃度藥物廢水，Gordon T. H. Ooi等[15]采用六個(gè)移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器串聯(lián)組成的工藝，整合生物需氧量(BOD)去除，硝化和反硝化以及預(yù)處理。結(jié)果表明硝化與反硝化相比，除阿奇霉素、克拉霉素外，反硝化去除率更高。在批量實(shí)驗(yàn)中，硝化顯示高的效率，能去除大部分分析的藥物，降解速率常數(shù)為5.0×10-3h-1至2.6 h-1。在研究的22種化合物中，17種化合物的去除率超過20%。

2.4 非常規(guī)處理技術(shù)

使用非常規(guī)處理技術(shù)對藥物廢水進(jìn)行處理，主要為超臨界水氧化法。

周璐[16]等將超臨界水氧化法應(yīng)用于醫(yī)藥廢水處理中。研究結(jié)果表明，隨著反應(yīng)時(shí)間和溫度的升高，醫(yī)藥廢水的COD去除率明顯升高，當(dāng)溫度在25-27℃范圍內(nèi)，醫(yī)藥廢水的COD去除率隨壓力變化幾乎無明顯變化。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間小于7分鐘時(shí)，廢水中CuSO4的催化對COD的去除率起到更大的作用，在不同條件下，氨氮的濃度沒有顯著變化。通過線性回歸分析可看出，在溫度420-480℃之間，25MPa，氧化劑化學(xué)計(jì)量比為300%的條件下，其活化能、反應(yīng)級數(shù)、頻率因子分別為：(170.025±11.692)kJ/mol，1.918±0.256，(4.98±0.01)×108min-1·mg-0.918·L0.918。其動(dòng)力學(xué)模型的置信系數(shù)為93%，當(dāng)有機(jī)物完全氧化時(shí)，反應(yīng)熱為296.63kJ/kg。

3 總結(jié)和展望

不同國家的醫(yī)院污水管理和治療差異很大。雖然我國目前在處理醫(yī)藥廢水方面取得了一部分進(jìn)展，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。首先從源頭進(jìn)行控制，不能讓HWW直接排放到地表水體中，或者它們進(jìn)行簡單的氯化，或進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行氯化或一級和二級處理，然后進(jìn)行化學(xué)消毒就排到環(huán)境中。目前，我國產(chǎn)生的醫(yī)藥廢水主要特點(diǎn)就是難降解以及高濃度等。僅僅使用一種或者較單一的工藝只能起到一部分效果，處理不徹底，甚至造成二次污染。

因此，在將來的醫(yī)藥廢水處理漫漫長路中，需要努力研發(fā)出新的高效率的以及環(huán)保友好的處理工藝，來實(shí)現(xiàn)減少醫(yī)藥廢水對環(huán)境的污染。首先需要保證達(dá)標(biāo)排放，再考慮降低處理成本，還能使其進(jìn)行循環(huán)利用以及資源化利用。最終達(dá)到節(jié)能減排，低碳環(huán)保的保護(hù)目標(biāo)。