制藥廢水深度處理工藝技術研究

王姍姍

（桂林南藥股份有限公司，廣西 桂林 541004）

制藥廢水屬于常見工業(yè)廢水之一，是指在藥品制作過程中產生的各類廢水，包括制造抗生素、抗菌素、抗血清及有機無機醫(yī)藥等工廠排出的廢水。與其他廢水相比，制藥廢水的危害更大，也更有必要進行處理，消除、減少其危害。我國以《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）對制藥廢水進行管理，收獲了較理想的效果[1]。然而我國藥企數目眾多，制藥行業(yè)仍在持續(xù)發(fā)展，有必要進一步對制藥廢水深度處理工藝技術進行研究，以促進其進一步運用，使制藥廢水的危害得到更有效的控制。

1 制藥廢水特點以及其處理必要性

1.1 制藥廢水特點

制藥廢水特點集中于三個方面：一是有毒物質較多；二是成分復雜；三是硫酸鹽、SS 濃度和COD 濃度高。如酚類藥物，苯酚、甲酚、氯代酚均可對環(huán)境和人體產生一定危害。大部分藥企制藥廢水中的成分是復雜的，可能含有金屬元素、培養(yǎng)基、酚類物質等，這些物質的破壞性各有不同，有可能威脅微生物、人體以及水生動植物[2]。COD 即化學需氧量，該指標反映了水體污染程度，COD 含量越高，水體污染越嚴重，治理花費也越高[3]。SS濃度是指混合液中活性污泥濃度，也是反映水體污染的指標[4]。硫酸鹽是一類物質的總稱，其破壞性比較多樣，對人體皮膚和呼吸系統(tǒng)均可造成損害，在制藥廢水中較多見。

1.2 制藥廢水深度處理的必要性

制藥廢水的深度處理，可以保護生態(tài)環(huán)境、保證居民健康，也有助于藥企獲取經濟回報。生態(tài)方面，通過廢水中有害物質的清除，其對自然的直接破壞作用得到控制，如制藥廢水對水體的破壞等[5]。制藥廢水對人體的危害是間接的，加以控制、深度處理后，制藥廢水對人體的影響降低，其少許危害也可被人體免疫系統(tǒng)消除。經濟回報方面，很多制藥廢水中還有金屬和其他有用物質，通過過濾和電解等方式，可將其自廢水中分離，進而二次利用，改善藥企的經濟效益。

2 制藥廢水深度處理工藝技術

2.1 懸浮法

懸浮法也稱氣浮法，該方法能夠處理一些制藥廢水中質地比較均勻、重量和構成相似的固體。從原理上看，懸浮法主要強調利用氣泡的浮力，將固體顆粒自制藥廢水的各部分攜帶至廢水表面，以便集中處理。

從工藝流程上看，懸浮法下需要首先根據藥企生產規(guī)模，建設較大的廢液處理池，以抗腐蝕性較強的材料（如復合物、橡膠等），進行制藥廢水的收集，集中到廢水池中，處理工作開始前，以致密性較高的材料對其進行覆蓋，以免有毒有害物質揮發(fā)。完成廢水收集后，選取弱酸類、鈣類化合物，將其放置于廢液池底部，使其自由反應或加入催化劑加快反應速度，使大量微小氣泡產生，并在浮力的作用下浮向廢液池頂部，在此過程中，微氣泡上浮攪動水體內部結構，形成較多的小漩渦，且氣體也會導致水體表面張力變化，導致水體中各類固體顆粒在此作用下向微氣泡周圍靠攏，被吸附于氣泡表面，并隨氣泡一共被攜帶至廢水池上部，也即廢水表面，此時對廢水表面進行處理即可去除大部分固體廢物，實現廢水的處理。通常微小氣泡的數目越多，廢水處理的效果越好。懸浮法的工作成本較低，且能夠無差別處理各類制藥廢水，得到了較普遍的應用和重視。

2.2 膜分離法

膜分離法是傳統(tǒng)濾膜法的一種加強，屬于較多見的制藥廢水深度處理技術之一。可大致分為微濾、超濾、納濾三種形式，從原理上看，微濾、超濾、納濾都強調借助濾膜的可選擇性特點，截留固體廢物，以氰化金廢水的處理為例，可選用疏水性材料制備為濾膜，其大小應能夠允許氰基通過，在膜的另一側則通過NaOH進行處理，使剩余液體中的金屬自其化合物（即氰化物）中得到分離，通過二次化合的方式得到置換、收集。微濾主要發(fā)揮機械截留固體廢物的作用，效果比較一般，納濾則面臨開支較高的困擾，也不符合制藥廢水有用物質回收的處理目標，目前各制藥企業(yè)多以超濾的方式進行廢水處理[6]。

工藝技術流程方面，超濾模式下，需要以壓差推動廢水的流動，并提升濾膜的工作效率。結合制藥廢水的一般規(guī)律，濾膜的孔徑可控制在1nm 到0.055m 之間。要求藥企建設至少兩個處理池，其一為原始廢液池，即收集制藥廢水的處理池，其二為濾水池，兩個處理池之間放置兩道閘門，以閘門的啟閉控制處理池之間液體的流動。濾膜放置在閘門之間，以便更換、控制其使用。實際工作中，濾膜的選取是重點環(huán)節(jié)，同時還應重視滲透壓力的選取和控制，超濾模式下，分離物的組分直徑通常減少，在5nm 到10m 之間，各類分子質量在500 以上的膠體、大分子均可被濾除。濾膜包括兩個部分，一是表面處理層，主要進行固體廢物的曬出，二是多孔層，起到支撐表面處理層的作用，以免其被損壞。在完成制藥廢水的初步收集后，可根據本企業(yè)廢水的特點，選取合適的濾膜，此時封閉兩個處理池之間的閘門，將選定的濾膜放置在兩道閘門之間，之后依次開啟兩個閘門，并在原始廢液池一端提供一定的滲透壓，一般不宜低于0.1MPa，也不宜高于0.5MPa，以加快廢水的流動。通常處理池的處理效率應在0.5m3到5.0m3/(m2·m）之間，定期進行濾膜更換，即可比較有效地完成廢水處理和有用物質的截留和回收。此方式的流程固定、方式簡單，應用也比較普遍。

2.3 電解法

電解法主要強調通過氧化還原基本原理進行廢水處理，可清除制藥廢水中的金屬離子，對其他物質的處理能力不強。從原理上看，電解法下需要對廢水池進行通電，以直接電直接對廢水池中的廢水進行放電，刺激廢水中帶電金屬離子的遷移，一般正價離子在直流電的作用下會向陰極遷移，進而發(fā)生還原反應，使電離子被剝離，獲取金屬離子，負價離子會在直流電的作用下向陽極遷移，進而發(fā)生氧化反應，獲取金屬離子，形成化合物。本質上電解法是利用電能實現電離子的交換，將其轉化為化學能的一個過程。

此工藝的技術流程相對簡單，一般在完成廢水的收集后，集中借助直接電放電處理廢水，收集其合成產物，由于合成物的單位質量大于水，多會形成一些無害的沉淀，沉積于廢水池的底部，便于處理。就制藥廢水的深度處理而言，電解法的應用帶有一定局限性，并非所有藥物均帶有金屬元素和化合物，使用時也應根據實際情況酌定技術。電解法的污染較小，屬于綠色技術，且處理效果比較良好，這是其優(yōu)勢所在。

2.4 Fenton 試劑法

Fenton 試劑法，也稱芬頓試劑法，主要以強氧化性試劑處理有害廢水，制藥廢水中酚類物質含量較高，可通過Fenton 試劑法予以處理，效果良好且生成物的處理較為簡單。

原理方面，以含有酚類物質的制藥廢水為例，Fenton 試劑法可借助催化劑加快試劑與酚類物質的反應，以氧化作用破壞其基本結構，使其形成其他無害化合物，一般為二氧化碳、水等。

工藝流程方面。廢水池建設等工作常規(guī)進行即可，在室溫條件下，向廢水池中投入適量的Fenton 試劑，之后以硫酸亞鐵為催化劑，加快過氧化氫（芬頓試劑的兩種核心組成物之一）的反應速度，使其與酚類物質發(fā)生化學反應，分離酚類物質中的各類元素，產生水和二氧化碳等生成物，再對二氧化碳進行收集和壓縮處理，即可實現制藥廢水中酚類物質的處理和整體凈化。已經Fenton 試劑法可以處理苯酚、甲酚、氯代酚等物，改善廢水的處理效果、降低其破壞性、毒性。Fenton 試劑法的優(yōu)勢在于處理針對性強，但不能全面處理所有有毒有害物質，因此一般專用于含酚類廢水的處理。

2.5 混凝沉淀法

混凝沉淀法簡稱混凝法，主要利用化合方式，借助混凝物質加速一些有毒有害物質的反應過程，使其形成沉降，再對沉淀進行處理的一種技術，在制藥廢水的處理中，混凝沉淀法的應用最為廣泛，尤其是抗生素類的廢水。通常大部分抗生素的生產需要借助培養(yǎng)基，培養(yǎng)基在廢水中的形式則多為膠體，這為其混凝處理提供了基礎。

工藝技術流程方面，除常規(guī)的廢水收集外，該應準備加速劑，一般以硫酸亞鐵、氯化鐵等化合物等為主。將適量硫酸亞鐵投入處理池中，使廢水中的膠體在其作用下加快反應速度，主要提升廢水中培養(yǎng)基內微生物的活性，使其能夠快速進行培養(yǎng)基的分解，使絮狀的膠體能夠形成一些其他化合物，如氨基化合物等，硫化物則能夠被進一步分解，形成無害的化合沉淀。此過程無需人工干預，本質上混凝沉淀法只是借助催化劑（即硫酸亞鐵）刺激膠狀物的生物活性，加快其分解速度，并使有害物質出現化學變化，形成無害物質，再對沉淀物進行處理，從而簡化處理過程、降低廢水的處理難度。值得注意的是，混凝沉淀法一般用于抗生素類制藥廢水的處理，其他廢水的處理效果不強或不適用。

2.6 其他方法

其他深度處理制藥廢水的方法還包括生物處理法、混合技術處理法等。其主要特點在于強調根據待處理物的特點，通過氧化還原反應、微生物降解作用等方式，處理廢水中的有害物質。如好氧生物處理法，很多制藥廢水中還有有機物，這些有機物可通過好氧微生物進行降解，實際工作中可首先對廢水進行收集和充分稀釋，之后投入培養(yǎng)物和好氧微生物，加快后者的分裂速度，使其快速進行廢水中有機物質的處理，從而凈化廢水，使其達到排放標準?？傮w來看，不同技術的應用條件各有區(qū)別，應根據具體需求選用。

3 制藥廢水深度處理的困境與建議

3.1 制藥廢水深度處理的困境

制藥廢水深度處理的困境，主要受到兩個因素影響，一是資金，二是管理。很多中小型藥企缺乏足夠資金進行廢水處理，如上文所述的芬頓試劑法、膜分離法，均需要一定的投資，往往不能得到中小型藥企的青睞，后者更愿意采用低成本方法進行廢水處理，處理效果并不理想。管理方面，我國以《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）進行排污管理，其中規(guī)定廢水（包括制藥廢水）中的COD 含量應在100mg/L 以下，SS 含量在70mg/L 以下，酸堿性在6 到9 之間，揮發(fā)性酚類物質含量在0.5mg/L 以下，標準明確但仍不夠嚴格，這就限制了藥企對廢水的處理，使其缺乏優(yōu)化廢水深度工藝技術的迫切性。

3.2 制藥廢水深度處理的建議

實際工作中，可首先完善管理標準，以西方發(fā)達國家為參考，適當提高廢水的處理要求，使其更趨嚴格化，同時加強對中小制藥企業(yè)的資金扶持，提供必要的貸款服務，使其擁有進行制藥廢水深度處理的基本條件。如歐盟要求制藥企業(yè)排放的廢水應達到飲用水標準，對不能遵行法律規(guī)定的企業(yè)，則會給予重罰，我國可逐步進行法律調整，逐步提升COD、SS、揮發(fā)性酚類物質含量、酸堿性的標準，利用5 年到10 年時間達到國際先進水平，以此約束藥企的廢水處理工作。在此基礎上，允許藥企申請排污處理貸款，尤其是中小型藥企，當其能夠提供材料證明貸款用于廢水深度處理時，當地金融部門可予以一定的資金扶持，從財政方面提供幫助，輔助藥企優(yōu)化制藥廢水深度處理工藝技術。

綜上所述，制藥廢水深度處理工藝技術作用多樣，應予以積極運用。制藥廢水中有毒物質較多、成分復雜，硫酸鹽、SS 濃度和COD 濃度高，從保護生態(tài)環(huán)境、民眾健康和獲取經濟回報的角度出發(fā)，需要加強處理技術。目前多見的制藥廢水處理技術包括懸浮法、膜分離法、電解法、Fenton 試劑法、混凝沉淀法、生物處理法以及混合技術等。不同方法各有特點，適用性也略有差異。當前制藥廢水深度處理面臨資金、管理的制約，未來工作中也應予以關注，設法向藥企提供幫助、扶持，促進制藥廢水深度處理工藝技術的全面運用。