化学合成类制药项目废水预处理工艺分析与研究

2016-02-07路洪涛赵红梅

资源节约与环保 2016年10期

关键词：有机溶剂制药氨氮

路洪涛　李　燕　赵红梅

（1德州市环境监控中心山东德州2530762德州市环境保护科学研究所有限公司山东德州253034）

化学合成类制药项目废水预处理工艺分析与研究

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（1德州市环境监控中心山东德州2530762德州市环境保护科学研究所有限公司山东德州253034）

化学合成类制药项目废水产生环节多，特征污染物多，排放量较大，处理难度大。本文对化学合成类制药项目产生的高盐废水、含重金属一类污染物废水、高氨氮及总磷废水、含药物活性成分废水、含难以生化降解处理特征污染物废水等几种难处理废水提出针对性与处理措施，以保证降低污染物浓度，保证后续生化处理工序正常运行。

化学合成制药；废水；预处理

近年来化学合成类制药快速发展，企业数量和产品品种不断增加，企业规模不断扩大。化学合成类制药具有废水COD浓度高、成分复杂、生化性差等特点，部分废水高盐、高氨氮、高磷、含重金属或含有难以生化降解的污染物，必须进行预处理，否则，生化处理系统难以保证稳定运行，出水难以达标排放。需要结合废水特点，对部分废水有针对性的进行预处理，才能保证生化处理单元正常运行。

1　废水产生分析[1]

1.1废水产生环节

化学合成类制药生产废水产生环节主要包括萃取分层废水、工艺冲洗废水、离心分离废水、设备及地面冲洗废水等。公辅工程及环保工程中也有多个环节产生废水，其中以废气处理产生的废水较为主要。

1.2难处理废水类型分析

化学合成类制药项目产生的难处理废水类型一般有高盐、高浓度有机溶剂、含重金属、高氨氮、高磷、高硫等，部分合成抗生素还具有药物活性成分（API）。

萃取分层废水、工艺冲洗废水、酸性气体碱洗废水一般含盐、有机溶剂；离心分离废水一般含有机溶剂，部分含有催化剂；高磷废水中磷主要来源于原辅材料中的三氯氧磷、三溴化磷、多聚磷酸等氯化剂或者催化剂。与此类似；硫、氮的来源也主要来源于原辅料或者由原辅料生成的半成品与成品中。

找准废水类型，才能有针对性的采取对应的预处理措施，从而达到预期目的。

2　废水预处理工艺

2.1高盐废水预处理工艺

废水中盐类一般以无机盐形式存在。因为污水生化处理对于全盐量浓度有要求，一般认为氯离子浓度超过5000mg/L就对生化处理造成影响，因此高盐浓水若进入生化处理装置，必须进行预处理。

如果高盐污水量较多，可以采用直接单效蒸发脱盐。如果高盐污水量比较大，则应采用多效蒸发脱盐工艺，以减少蒸汽用量、降低运行费用。近年来发展的基于机械蒸汽再压缩技术（简称MVR）的蒸发器由于具有能效高、运行费用低等特点推广较快。

需要注意的是化学合成类制药项目废水中一般含有有机物，在脱盐过程中应加强管理防止爆炸事故发生。

2.2高浓度有机溶剂废水预处理工艺

化学合成类制药项目很多工艺利用有机溶剂不溶于水或者微溶于水的特性，采用水相和有机相的分离来分离提纯产品。但这些有机溶剂仍有微量或者痕量进入水相，作为废水需要处理。大多难溶于水的有机溶剂难以生化处理，比如二氯甲烷、丙酮等，需要预处理后才能进入生化处理装置。

一般采用减压蒸馏工艺对废水进行处理。将浓度较高的含有有机溶剂废水单独收集暂存，然后进行减压蒸馏处理，保证冷凝温度和冷凝接触面积。冷凝效率一般可在90%～95%。

如果有机溶剂浓度并不太高，很难进行减压蒸馏处理，也可用活性炭吸附处理，一般适用于芳香族有机溶剂，定期更换活性炭，保证吸附效果，可有效除去有机溶剂。

2.3含重金属废水预处理工艺

化学合成类制药项目绝大部分化学合成反应需要在催化剂条件下进行，常用的催化剂多为含钯、铜、铂、镍、汞、镉、铅、锌等，这些催化剂与物料直接接触，进入废水中，重金属多具有毒害性，会影响生物活性，若浓度较高，在进入生化处理前需进行预处理。特别注意，如果采用汞、镉、铅等一类污染物，则必须预处理，在车间排放口达到相应环境标准。

对含重金属废水，主要与处理工艺是絮凝沉淀，加入氢氧化钠溶液控制pH9～10，形成金属氢氧化物，絮凝沉淀后去除，重金属离子浓度一般可以满足达标排放要求。应特别注意控制条件防止有些重金属生成络合物。

2.4高氨氮废水预处理工艺

氨氮主要是由无机氮形成，也就是氨氮、硝态氮和亚硝态氮，大多来源于工艺中加入的氨水、铵盐。

这类废水的治理方法主要有化学中和法、空气吹脱法、蒸汽汽提法[2]，多为利用氨气为碱性且易挥发的特点，但第一种多用于就近SO2烟道气，后两者动力消耗大，同时一般需要调节pH值超过11，对碱的消耗量过大，也比较容易收到温度的影响。近年来处理高浓度氨氮废水可采用磷酸铵镁（简称MVP）化学沉淀法，采用价格低廉的镁化合物，缺点是污泥量较大，尤其为提高氨氮去除率加入镁化合物过多时，污泥沉降困难。

2.5高磷废水预处理工艺

高磷废水采用生化工艺难以高效去除，在废水量较少、浓度较高时可以采用化学沉淀工艺去除。化学沉淀法的基本要求是：（1）加化学沉淀剂后，磷必须全部生成不溶性磷酸盐；（2）生成的磷酸盐沉淀进过过滤能从废水中全部去除。

废水中按比例加入氯化钙溶液，可以分别采用氯化钙沉淀法和鸟粪石结晶法去除磷。也可加入氢氧化钙乳液，生成磷酸钙和碱式磷酸钙沉淀去除，工艺缺点是污泥产生量比较大。还可以用铁盐或者铝盐处理，生成不溶于水的磷酸铝、磷酸铁等沉淀去除，缺点是沉淀速度慢、沉淀不完全[3]。

如果废水中既含有高浓度总磷，也含有高浓度盐，在蒸发脱盐过程中一般也可以去除总磷，就可以不再单独进行化学除磷。

2.6含硫废水预处理工艺

除控制全盐量外，废水排放标准中并没有硫或者硫酸根的控制指标。不过硫酸盐浓度过高，在厌氧后会产生硫化氢、硫醇、硫醚等恶臭类物质，抑制生化反应进行，同时造成大气污染，因此，应尽量进行控制。

废水中含有高浓度的硫酸盐，与全盐量要求基本相同，应通过蒸发脱盐出去。如果确定废水中含有的污染物是硫酸钠，也可以进行冷冻结晶除盐。

2.7含有毒或者难以生化污染物的废水处理预处理工艺

有些溶剂或者物料很难生化处理，甚至对微生物有较强的抑制作用，如氰、酚、芳香族胺、氮杂环、多环芳香烃化合物等，因此尽管浓度低，也需要考虑减少排放，在源头进行有效控制。

有毒或难以生化处理的污染物一般先进行氧化处理，包括臭氧氧化、二氧化氯氧化、微电解氧化、芬顿氧化等，可以进行环状污染物开环。

氧化处理后一般再进行混凝沉淀或气浮，部分去除废水中部分溶解度较低的有机污染物及部分非溶解态的溶媒物质，也可以将氧化后的部分产物絮凝后去除，可以有效降低有毒或难以生化处理污染物浓度，并提高B/C比，提高可生化性。