
化學制藥的生產過程,由原料藥生產和藥物制劑生產組成,通過化學合成工藝和藥用植物中分離提純得到原料藥。生產過程具有的特點是:物料凈收率較低,副產品多,三廢多,尤其是廢水處理難度大?;瘜W制藥企業在工業生產中產生的廢水具有有機物及無機鹽含量高,BOD5和CODcr 比值低且波動大,可生化性很差,間歇排放,水量波動大等特點:
一、制藥廢水處理技術
制藥廢水的處理技術可歸納為以下幾種:生物處理法、化學處理法、物理化學處理法、物理處理法等四種,各種處理方法具有各自的優勢及不足。
1. 生物處理技術
生物處理技術是一般有機廢水處理系統中***重要的過程之一,是利用微生物,主要是細菌的代謝作用,氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機物及部分不溶性有機物,并使其轉化為無害的穩定物質從而使水得到凈化的技術。在現代的生物技術處理過程中,主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解被廣泛應用,生物處理技術由于經濟可行、無二次污染等特點,已越來越引起重視。
2. 化學處理技術
化學處理技術是應用化學原理和化學作用將廢水中的污染物成分轉化為無害物質,使廢水得到凈化的方法,其單元操作過程有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化和焚燒等。
3. 物理化學處理技術
物理化學處理技術是指廢水中的污染物在處理過程中通過相轉移的變化而達到去除目的的處理技術,常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術、離子交換等。
4. 物理處理技術
物理處理技術是指應用物理作用來分離廢水中的溶解物質或乳濁物改變廢水成分的處理方法,如格柵(篩網)、沉淀(沉砂)、過濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等單元操作,已成為廢水處理流程的基礎,目前已較為成熟。
二. 抗生素廢水的處理技術
(一)抗生素廢水的物理處理方法
以抗生素生產廢水處理舉例,由于抗生素生產廢水屬于難降解有機廢水,殘留的抗生素對微生物的強烈抑制作用,可造成廢水處理過程復雜、成本高和教果不穩定。因此在抗生素廢水的處理過程中,物理處理方法可以作為后續生化處理的預處理方法以降低水中的懸浮物和減少廢水中的生物抑制性物質。目前應用的物理處理方法主要包括混凝、沉淀、氣浮、吸附、反滲透和過濾等。
- 混凝沉淀法
2. 氣浮法
氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體吸附廢水中的污染物,使其視密度小于水而上浮,實現固液或液液分離的過程。通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等多種形式。
3. 吸附法
吸附法是指利用多孔性固體吸附廢水中某種或幾種污染物,以回收或去除污染物,從而使廢水得到凈化的方法。常用的吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等。該方法投資小、工藝簡單、操作方便,易治理,較適宜對原有污水廠進行工藝改進。
4. 反滲透法
反滲透法是利用半透膜將濃、稀溶液隔開,以壓力差作為推動力,施加超過溶液滲透壓的壓力,使其改變自然滲透方向,將濃溶液中的水壓滲到稀溶液一側,可實現廢水濃縮和凈化目的。
(二)抗生素廢水的化學處理方法
1. 光催化氧化法
該技術可有效地降解制藥廢水中的有機物濃度,且具有性能穩定、對廢水無選擇性、反應條件暖和、無二次污染等優點,具有很好的應用前景。以TiO2作催化劑,利用流化床光催化反應器處理制藥廢水,考察在不同工藝條件下的光催化效果,結果表明:提高了廢水的可生化性。但是,光催化氧化法仍然存在不足,目前應用***多的TiO2催化劑具有較高的選擇性且難于分離回收。因此,制備高效的光催化劑是該方法廣泛應用于環保領域的前提。
2. Fe—C處理法
Fe—C技術是被廣泛研究與應用的一項廢水處理技術。以pH值3——6的廢水為電解質溶液,鐵屑與炭粒形成無數微小原電池,釋放出活性極強的[H],新生態的[H]能與溶液中的許多組分發生氧化還原反應,同時產生新生態的Fe 3 ,新生態的Fe3具有較高的活性,生成Fe3,隨著水解反應進行,形成以Fe 3 為中心的膠凝體,從而達到對有機廢水的降解效果。
在常溫常壓下利用管長比吲定的浸濾柱內加裝活性炭一鐵屑為濾層,以Mn2、Cu2作催化劑,對四環素制藥廠綜合廢水的處理結果表明,活性炭具有較大的吸附作用,同時在管中形成的Fe—c微電池,將鐵氧化成氫氧化鐵絮凝劑,使固液分離、濁度降低?;瘜W處理方法在實際應用過程中,試劑的過量使用易導致水體二次污染的產生,因此在設計前應做好相關的調研工作。
(三)抗生素廢水好氧處理法
常用于制藥廢水的好氧生物法主要包括:普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、生物接觸氧化法、生物流化床法、序批式間歇活性污泥法等。
1. 活性污泥法
目前,國內外處理抗生素廢水比較成熟的方法是活性污泥法。由于加強了預處理,改進了曝氣方法,使裝置運行穩定,到20世紀70年代已成為一些工業發達國家的制藥廠普遍采用的方法。但是普通活性污泥法的缺點是廢水需要大量稀釋,運行中泡沫多,易發生污泥膨脹,剩余污泥量大,去除率不高,常必須采用二級或多級處理。因此近年來,改進曝氣方法和微生物固定技術以提高廢水的處理效果已成為活性污泥法研究和發展的重要內容。
2. 加壓生化法
加壓生化法相對于普通活性污泥法提高了溶解氧的濃度,供氧充足,既有利于加速生物降解,又有利于提高生物耐沖擊負荷能力。
3. 深井曝氣法
深井曝氣法是高速活性污泥系統。和普通活性污泥法相比,深井曝氣法具有以下優點:氧利用率高,相當于普通曝氣的10倍;污泥負荷高,比普通活性污泥法高2.5——4倍;占地面積小、投資少、運轉費用低、效率高、COD的平均去除率可達到70%以上;耐水力和有機負荷沖擊能力強;不存在污泥膨脹問題;保溫效果好。
4. 生物接觸氧化法
生物接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特點,具有較高的處理負荷,能夠處理輕易引起污泥膨脹的有機廢水。在制藥工業生產廢水的處理中,經常直接采用生物接觸氧化法,或用厭氧消化、酸化作為預處理工序來處理制藥生產廢水。但是用接觸氧化法處理制藥廢水時,假如進水濃度高,池內易出現大量泡沫,運行時應采取防治和應對措施。
5. 生物流化床法
生物流化床將普通的活性污泥法和生物濾池法兩者的優點融為一體,因而具有容積負荷高、反應速度快、占地面積小等優點。
6. 序批式間歇活性污泥法(SBR)
序批式間歇活性污泥法(SBR)具有均化水質、無需污泥回流、耐沖擊、污泥活性高、結構簡單、操作靈活、占地少、投資省、運行穩定、基質去除率高于普通的活性污泥法等優點,比較適合于處理間歇排放和水量水質波動大的廢水。但SBR法具有污泥沉降、泥水分離時間較長的缺點。在處理高濃度廢水時,要求維持較高的污泥濃度,同時,還易發生高粘性膨脹。因此,??紤]投加粉末活性炭,以減少曝氣池泡沫,改善污泥沉降性能、液固分離性能、污泥脫水性能等,以獲得較高的去除率。
直接應用好氧法處理抗生素廢水仍需考慮廢水中殘留的抗生素對好氧菌存在的毒性,所以一般需對廢水進行預處理。
三、 活性炭技術
活性炭是一種常見的吸附材料,它的表面擁有范圍極大的孔隙結構,而孔隙結構大小和吸附性能成正比?;钚蕴课郊夹g能夠有效降低制藥廢水中的臭味、色度、消毒副產物、重金屬。目前,大部分制藥廠都采用三級活性炭過濾工藝,在二級生化出水凈化處理中,過濾后,出水化學需氧量在40mg/L 以內。雖然活性炭吸附是一種主流技術,但活性炭成本較高,在制藥廢水處理領域的應用受到一定限制。伴隨我國科學技術水平不斷提高,活性炭技術不斷改進,活性炭成本也有所下降。
四、膜分離技術
膜分離技術是一種物理隔離方法,具有濃縮、分離、精致等特點,操作流程較為簡單,可以有效將制藥廢水中的有害物質隔離,操作中也不會出現污染問題。膜分離技術主要采用反滲透、超濾等工藝,將制藥廢水中的雜質、細菌、微生物等沉淀去除,減少水體中的礦化度、減少總溶解固體。反滲透和超濾技術能夠有效隔離廢水中的懸浮物、有機物,出水脫鹽率能夠達到92%,水回收率達到75%,并且對氮化物、氯化物也有較高的隔離率。
此外,膜分離技術還可以和其他廢水處理技術結合使用,發揮生物單元有機水凈化效用。制藥廢水雜質較多,容易產生膜堵塞問題,可以將混凝技術、活性炭技術作為一級凈化,生物膜作為二級凈化,避免膜堵塞或膜污染,地凈化水體,從而達到行業廢水排放標準。
五、 超聲波處理法
使用20000Hz 以上頻率的超聲波輻射溶液,可以產生一定的化學反應,產生超聲空化效應。該項技術的核心是利用超聲波的·OH 自由基氧化、氣泡內燃燒分解、超臨界水體氧化形式實現廢水凈化目標。近些年,超聲波技術更加成熟,將該項技術應用在制藥廢水處理領域并結合生物接觸氧化法,對高濃度廢水的凈化效果非常顯著。
3.2 微波處理法
該方法主要利用特定波長的電磁波進行廢水處理,但是試驗證明,單獨采用某個波長微波進行廢水處理效果并不理想,所以微波處理技術要和其他處理技術結合使用,從而達到良好的處理效果。例如,將微波處理技術和活性炭處理方案結合,活性炭表面吸附難以處理的吸附物后,可以采用微波技術對活性炭表面的吸附物進行解吸,統一處理表面吸附物,這樣可以恢復活性炭的吸附功能,實現活性炭的循環使用,進而大大降低活性炭吸附技術的使用成本。
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