制藥廢水處理技術(shù)分析與研究

項(xiàng)繼聰，張朝陽(yáng)，朱 超

（浙江省工業(yè)環(huán)保設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310000）

當(dāng)前，我國(guó)制藥工業(yè)不斷發(fā)展，制藥生產(chǎn)的廢水產(chǎn)生量也逐年增加，已經(jīng)成為我國(guó)環(huán)境污染處理中重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。從發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)制藥產(chǎn)業(yè)依然存在制藥品種多、企業(yè)數(shù)量少的情況，日常生產(chǎn)中面臨著原材料投入多、污染嚴(yán)重、回收率差等特點(diǎn)。所以，加強(qiáng)制藥廢水處理技術(shù)的研究，對(duì)保護(hù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境有著重要意義。新時(shí)期，我國(guó)陸續(xù)頒布了廢水污染排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)制藥廢水處理與排放提出了更高的要求，包括化學(xué)合成制藥、中藥類(lèi)制藥、發(fā)酵類(lèi)制藥等，都有了嚴(yán)格規(guī)定，同時(shí)加強(qiáng)了制藥行業(yè)和環(huán)保行業(yè)之間的聯(lián)系，旨在將制藥廢水污染降到最低。

1 制藥廢水來(lái)源

作為制藥大國(guó)，我國(guó)制藥企業(yè)在全球都具有非常強(qiáng)的影響力。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展背景下，制藥技術(shù)也隨之提升，制藥行業(yè)發(fā)展到了新的階段。從國(guó)際上來(lái)看，我國(guó)是原料藥第二生產(chǎn)大國(guó)，也是原料藥的主要出口國(guó)，年產(chǎn)量在100萬(wàn)t以上，有1 500多種藥物。目前，我國(guó)制藥業(yè)占據(jù)全球30%的產(chǎn)值和產(chǎn)量，并且占比還在持續(xù)上升，其中有一半出口到國(guó)外。我國(guó)抗生素生產(chǎn)量在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位，我國(guó)400多家企業(yè)生產(chǎn)了全球30%的抗生素藥物[1]。

但是,制藥行業(yè)發(fā)展也帶來(lái)了很多負(fù)面問(wèn)題，其中最為重要的就是制藥廢水處理問(wèn)題。制藥生產(chǎn)會(huì)采用多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原材料、輔助藥物，這些藥物合成路線復(fù)雜，生產(chǎn)中所生成的副產(chǎn)物會(huì)隨著廢水排出，廢水中含有大量的有機(jī)污染物，還有危害人類(lèi)健康、生態(tài)環(huán)境的致命污染物，危害性非常大。

2 制藥廢水處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

制藥廢水中的化學(xué)物質(zhì)較多，成分較為復(fù)雜，常見(jiàn)的制藥廢水處理技術(shù)包括：厭氧處理影響抑制處理、好氧處理、厭氧處理、廢水深度處理等。這些處理技術(shù)可以將廢水中的污染物控制在生化抑制濃度以下，提升廢水生化性能，最終使制藥廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。想要確保制藥廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，制藥企業(yè)必須從工業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)施方案等方面出發(fā)，對(duì)制藥廢水特性進(jìn)行深度分析，找出更加符合實(shí)際情況的處理工藝[2]。

當(dāng)前，制藥企業(yè)的節(jié)水要求不斷提升，而淡水資源相對(duì)匱乏。制藥企業(yè)要結(jié)合制藥廢水污染治理標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制制藥廢水排放指標(biāo)，降低制藥廢水化學(xué)物質(zhì)排放限值。

3 制藥廢水的特征與危害

制藥廢水作為工業(yè)廢水的一種，具有排放量大、處理難等特點(diǎn)。制藥廢水可以采用兩種分類(lèi)方法，一是結(jié)合生產(chǎn)流程進(jìn)行劃分，二是結(jié)合制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。這兩種劃分方法相輔相成，按照生產(chǎn)流程可劃分為冷卻廢水、生產(chǎn)廢水、沖洗廢水、再生廢水等；按照排放標(biāo)準(zhǔn)，劃分為發(fā)酵類(lèi)廢水、提純類(lèi)廢水、化學(xué)廢水、生物廢水等。其中，發(fā)酵類(lèi)廢水成分復(fù)雜，具有毒性，具有懸浮物、高酸堿值、總碳等污染物質(zhì)；化學(xué)合成類(lèi)廢水中含有重金屬、氯仿等有機(jī)溶劑，同時(shí)也具有總碳、高酸堿值、懸浮物以及抗生素等；提純類(lèi)廢水與發(fā)酵類(lèi)廢水危害近似；中藥類(lèi)廢水具有有機(jī)/無(wú)機(jī)物濃度高、沉降性較低、較高的可生化性。

在制藥過(guò)程中，由于制藥工藝的需求，實(shí)際生產(chǎn)會(huì)使用大量的化學(xué)藥物和植物作為材料，這些材料在后續(xù)加工中會(huì)產(chǎn)生大量的異味和深色度，所形成的異味和深色度即使通過(guò)污水處理技術(shù)處理，也難以徹底去除，對(duì)自然環(huán)境有著極大的危害[3]。

鑒于以上諸多特點(diǎn)，制藥廢水也成為全球都很難處理的有機(jī)廢水。在我國(guó)，制藥廢水污染非常嚴(yán)重，也是最難處理的工業(yè)廢水之一。怎樣處理制藥廢水，已經(jīng)成為我國(guó)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題[4]。

4 制藥廢水處理技術(shù)分析與研究

近些年來(lái)，針對(duì)制藥廢水污染，相關(guān)學(xué)者和企業(yè)紛紛加強(qiáng)了制藥廢水處理技術(shù)的研究和完善工作，特別是混凝沉淀技術(shù)、活性炭吸附、膜分離技術(shù)等得到了進(jìn)一步提升，對(duì)制藥廢水處理有著極大的助益。

4.1 混凝沉淀技術(shù)

混凝沉淀技術(shù)作為一種應(yīng)用十分廣泛、工藝較為簡(jiǎn)單的制藥廢水處理方案，主要由預(yù)處理、中間處理、深度處理工藝流程組成?；炷恋砑夹g(shù)就是將廢水當(dāng)中的細(xì)微部分轉(zhuǎn)變成為不穩(wěn)定的分離形態(tài)，表現(xiàn)為絮狀物。該技術(shù)可以有效降低制藥廢水的濁度與色度，并讓其中的微小物質(zhì)凝聚成絮狀體，受到重力作用，沉降到水底。該項(xiàng)技術(shù)雖然不是新技術(shù)，但發(fā)展時(shí)間更長(zhǎng)、技術(shù)更加完善、操作便捷、廢水處理更加穩(wěn)定。

在制藥廢水處理中，制藥企業(yè)可以采用混凝沉淀技術(shù)，將混凝劑最優(yōu)指標(biāo)控制在120 mg/L，只需要25 s的反應(yīng)時(shí)間，就可以將廢水pH值中和到8左右，廢水中CODCr濃度控制在40～90 mg/L，去濁率達(dá)到90%。但是，該工藝對(duì)毒性制藥廢水的溶解性較差，并且很難清除微生物病原體，對(duì)有害物質(zhì)的處理也不夠完善，生態(tài)毒性會(huì)得以保留。

4.2 活性炭技術(shù)

活性炭是一種多孔的吸附材料，表面具有很大的孔隙結(jié)構(gòu)，而孔隙結(jié)構(gòu)大小和吸附性能成正比。活性炭吸附技術(shù)能夠有效降低制藥廢水中的臭味、色度、消毒副產(chǎn)品、重金屬。目前，制藥廠大都采用三級(jí)活性炭過(guò)濾工藝，在二級(jí)生化出水凈化處理中，過(guò)濾后，出水化學(xué)需氧量在40 mg/L以內(nèi)。雖然活性炭吸附是一種主流技術(shù)，但活性炭成本依然較高，在制藥廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定限制。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，活性炭技術(shù)也有所改良，活性炭成本有所下降。

4.3 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是一種物理隔離方法，具有濃縮、分離、精致等特點(diǎn)，整個(gè)操作流程較為簡(jiǎn)單，可以有效將制藥廢水中的有害物質(zhì)隔離，操作中也不會(huì)出現(xiàn)污染問(wèn)題。膜分離技術(shù)主要采用反滲透、超濾等工藝，將制藥廢水中的雜質(zhì)、細(xì)菌、微生物等沉淀去除，減少水體中的礦化度、減少總?cè)芙夤腆w。反滲透和超濾技術(shù)能夠有效隔離廢水中的懸浮物、有機(jī)物，出水脫鹽率能夠達(dá)到92%，水回收率達(dá)到75%，并且氮化物、氯化物也有不錯(cuò)的隔離率。

此外，生物膜還可以和其他廢水處理技術(shù)結(jié)合使用，發(fā)揮生物單元有機(jī)水凈化效用。制藥廢水雜質(zhì)較多，容易產(chǎn)生膜堵塞問(wèn)題，可以將混凝技術(shù)、活性炭技術(shù)作為一級(jí)凈化，生物膜作為二級(jí)凈化，避免膜堵塞或膜污染，最大程度地凈化水體，從而達(dá)到行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 其他新興制藥廢水處理技術(shù)

4.4.1 微波處理法

該方法主要是利用特定波長(zhǎng)的電磁波進(jìn)行廢水處理，但是試驗(yàn)證明，單獨(dú)采用某個(gè)波長(zhǎng)微波進(jìn)行廢水處理效果并不理想，所以微波處理技術(shù)也要和其他處理技術(shù)結(jié)合使用，從而達(dá)到良好的處理效果。例如，將微波處理技術(shù)和活性炭處理方案結(jié)合，活性炭表面吸附難以處理的吸附物后，可以采用微波技術(shù)對(duì)活性炭表面的吸附物進(jìn)行解吸，統(tǒng)一處理表面吸附物，這樣可以恢復(fù)活性炭的吸附功能，實(shí)現(xiàn)活性炭的循環(huán)使用，降低活性炭吸附技術(shù)的使用成本。

4.4.2 超聲波處理法

使用20 000 Hz以上頻率的超聲波輻射溶液，可以產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生超聲空化效應(yīng)。該項(xiàng)技術(shù)的核心就是利用超聲波的·OH自由基氧化、氣泡內(nèi)燃燒分解、超臨界水體氧化形式實(shí)現(xiàn)廢水凈化目標(biāo)。近些年，超聲波技術(shù)變得更加成熟，將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在制藥廢水處理領(lǐng)域并結(jié)合生物接觸氧化法，對(duì)高濃度廢水凈化具有非常顯著的作用。

5 制藥廢水處理工藝與物質(zhì)回收利用

5.1 制藥廢水處理工藝

制藥廢水成分復(fù)雜，很多制藥廢水無(wú)法單獨(dú)采用生化處理工藝，所以需要進(jìn)行預(yù)處理。制藥企業(yè)可以采用調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)制藥廢水的酸堿度，根據(jù)實(shí)際情況采用化學(xué)法、物化法預(yù)處理工序，減少制藥廢水的鹽度、SS、COD，降低廢水中生物抑制性物質(zhì)含量，提高廢水可降解性能，促進(jìn)后續(xù)生化處理工藝順利實(shí)施[5]。

在制藥廢水預(yù)處理完成后，制藥企業(yè)要結(jié)合廢水水質(zhì)特點(diǎn),選擇厭氧、好氧工藝展開(kāi)處理，如果出水指標(biāo)要求較高，在好氧處理完畢后還要進(jìn)行后續(xù)處理。選擇工藝時(shí)，人們要重點(diǎn)考慮廢水性質(zhì)、工藝處理效果、設(shè)備維護(hù)、廢水處理投資等，保證技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理。對(duì)于大部分制藥廢水來(lái)說(shuō)，其主要的工藝路線組合為：預(yù)處理→厭氧→好氧→后續(xù)處理。例如，人工胰島素的制藥廢水可以采用水解吸附→接觸氧化→過(guò)濾的組合工藝，該方法可以保障出水達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。再如，在提取高濃度中藥廢水時(shí)，可以采用的方法有：氣浮→水解→接觸氧化工藝處理化學(xué)制藥廢水、復(fù)合微氧水解→復(fù)合好氧→砂濾工藝處理抗生素廢水、氣浮→UBF和CASS工藝組合。

5.2 制藥廢水中有用物質(zhì)回收利用

要推動(dòng)制藥行業(yè)清潔生產(chǎn)，提升制藥材料回收利用率以及中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品的綜合回收率，通過(guò)展開(kāi)工藝改革，減少甚至消除生產(chǎn)中的污染物。由于部分制藥生產(chǎn)技術(shù)的特殊性，廢水當(dāng)中含有諸多的可回收物質(zhì)，制藥企業(yè)要充分發(fā)掘其中可以二次利用的物料資源。部分制藥企業(yè)的制藥廢水含有較多銨鹽，可以采用固定刮板薄膜蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶等工藝來(lái)回收銨鹽，提升經(jīng)濟(jì)效益。另外，部分高科技制藥企業(yè)通過(guò)吹脫法處理廢水中的高含量甲醛，甲醛氣體在經(jīng)過(guò)回收、處理后可以制成福爾馬林試劑，可以作為鍋爐熱源。對(duì)甲醛進(jìn)行回收利用，可以降低生產(chǎn)成本，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從整體上來(lái)說(shuō)，制藥廢水成分非常復(fù)雜，很多物質(zhì)難以回收，回收流程十分繁雜，成本較高，但我國(guó)已經(jīng)有部分企業(yè)開(kāi)始嘗試回收制藥廢水中的有用物質(zhì)，并獲得了良好的效益。所以，制藥廢水綜合治理與回收技術(shù)會(huì)逐漸成為未來(lái)的主流 形式。

6 結(jié)語(yǔ)

為了降低制藥廢水對(duì)自然環(huán)境的負(fù)面影響，制藥企業(yè)和相關(guān)學(xué)者不斷加強(qiáng)制藥廢水處理技術(shù)的研究，針對(duì)傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的不足，大力研發(fā)新型處理技術(shù)，如生物膜技術(shù)、超聲波技術(shù)、微波技術(shù)等。總之，只有針對(duì)性地采用廢水處理技術(shù)（或技術(shù)組合），才能確保制藥廢水達(dá)到行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。