化学合成类制药废水处理工艺的研究

简浩宇

摘 要：化学合成制药废水是一种成分复杂、毒性高、含难降解有机物质的有机废水，已逐渐成为重要的污染源之一，如何处理该类废水对于环境保护而言意义重大。结合化学合成制药废水处理工程实例，分析了废水处理工艺、调试运行情况及工程经济效益，为该类废水的治理工艺的选择提供了参考。

关键词：废水；污染源；处理工艺；水质成分

中图分类号：X787 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.114

化学合成的制药企业每年会造成非常严重的污染，究其原因是合成工艺路线长、反应步骤过多，最终产品只占原料总量的5%～15%，剩余的绝大多数以废气、废液、废渣的三废形式存在。其中，化学制药废水大多数具有有机物浓度高、含难降解及对微生物有毒的物质、水质成分复杂、可生化性差等特点，是重要的污染源之一，成为了污水处理行业难处理的废水之一。为了使制药废水达标排放，制药废水深度处理技术的研究已经刻不容缓。

1 工程概况

某大型医药企业主要采用化学合成法生产抗肿瘤、抗生素、消化道及精神类药物的原料药，其排放的废水按高浓度废水和低浓度废水分质收集，高浓度废水主要为生产车间用于合成药剂时产生的结晶母液、转相母液、吸附残液等；低浓度废水主要为生产工艺过程中产生的反应釜、过滤机、催化剂载体等设备和材料的清洗水等。根据园区污水处理厂的接管要求，该废水处理站建成后排水执行《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）表4中的二级标准。

2 处理工艺

2.1 废水水质分析

化学合成的制药企业产生非常严重的污染，究其原因是因合成工艺路线长、反应步骤过多，未反应的原辅料及溶剂大量进入废水中，最终产生的废水极难处理。该废水中主要的污染物质为有机物，比如苯类有机物、醇、酯、石油类、乙醇、氯仿、DMF等。该类废水水质、水量波动大，多含有成分复杂、有抑菌作用的抗生素，有机污染物种类多、浓度大、色度深和含盐量高，属于典型的高浓度难降解有机废水，仅靠单一的处理方法无法满足达标排放要求，必须组合多种工艺进行联合处理。

2.2 工艺流程

为了保证预处理效果，可根据高浓度生产废水的微电解处理效果，将一组混凝反应池灵活调整成Fenton氧化池，高浓度废水经微电解后先进行Fenton氧化反应，再与低浓度生产废水混合后进行混凝沉淀。生产废水经预处理后进入调节池B与厂区生活污水混合，再一同进入厌氧池进行厌氧降解，最终进入A/O池进行生化处理。为了保证脱氮效果，池中设混合液回流系统。生化出水经二沉池固液分离后进入清水池，由泵送入园区管网。二沉池设污泥回流泵，将污泥回流至A/O池。混凝沉淀池污泥、厌氧池污泥及二沉池剩余污泥经污泥池浓缩后脱水外运处置。工艺流程如图1所示。

为了避免因生产故障、检修、消防而产生大量高浓度废水，进而给废水处理站带来负荷冲击和环境污染等一系列问题，应设应急事故池用于接纳生产过程中的事故废水。

2.3 主要构筑物及设备

主要构筑物及设备包括以下8种：①集水池A。主要用于收集高浓度生产废水，利用车间排放口原有集水池。②调节池A。调节池前端设有pH调整反应区，废水经pH及水质、水量调节后提升至电催化反应器进行处理，其尺寸为L×B×H=3.5 m×3.0 m×3.0 m，有效水深为2.5 m，结构形式为钢混，内壁防腐，半地下式。③电催化反应器。成套设备2组，单组处理能力为2 m3/h，N=15 kW。④微电解反应器。2座反应塔，搅拌槽式，并联使用。配套设备为微电解反应器2座，规格为φ1.5 m×2.0 m，碳钢衬胶防腐，N=2.2 kW。⑤混凝沉淀池。经微电解处理后投加混凝药剂，进一步去除废水中的污染物质，分为混凝反应区和混凝沉淀区，反应区分2组4格。其中，有一组可根据高浓度废水微电解处理效果，灵活调整成Fenton氧化池。⑥集水池C。主要用于收集低浓度生产废水，利用车间排放口原有集水池。⑦格栅井及集水池B。生活污水经格栅去除大颗粒杂质后进入集水池B，通过泵提升进入调节池B。⑧调节池B。用于混合生产废水（高浓度、低浓度）、厂区生活污水，池中设搅拌系统，均衡水质水量，以减少对生物处理系统的冲击负荷，其尺寸为L×B×H=16.0 m×12.0 m×5.0 m，有效水深为4.5 m。

3 调试运行情况

3.1 UASB反应器調试

UASB反应器接种污泥取自工业园区污水处理厂经消化一个月的污泥，将含固率为80%的接种污泥投入调节池，加生活污水及少量工艺废水充分搅拌均匀泵入UASB反应器，蒸汽加热控制温度在35 ℃，接种污泥投加量为100 t。对UASB反应器出水进行连续监测并逐步提高进水COD质量浓度至4 000 mg/L，当反应器的COD去除率稳定在60%以上时，观察污泥床有大量污泥絮体形成，反应器顶部液面有大量气泡产生，由此可以认为UASB反应器初步启动成功。

3.2 A/O生化系统调试

生化系统接种污泥取自工业园区污水处理厂好氧活性污泥，脱水后的活性污泥含固率约80%，污泥投加量为100 t。以生活污水、少量工艺废水及UASB反应器出水并添加少量N、P营养闷曝一周。运行中连续观察填料上的挂膜情况，当发现填料挂膜良好时，逐步提高进水质量浓度至1 500 mg/L，当反应器的COD去除率稳定在80%以上时，对填料上的絮体镜检，观察到生物相丰富，有大量菌胶团及原生动物存在，由此可以认为A/O生化系统调试成功。

3.3 调试结果

该工程于2012-06竣工，调试期约4个月，各工艺单元运行正常，监测结果显示出水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中表4的二级标准，2012-11一次性顺利通过当地环保局验收，运行监测结果如表1所示。

甲苯、苯胺类、苯酚、硝基苯类、氯仿在出水中均未检出。

4 工程经济分析

4.1 工程投资

工程投资为568.92万元，其中土建投资为230.78万元，设备投资为241.55万元，设计、安装、调试为96.59万元。

4.2 运行成本

动力费为1.24元/m3，药剂费为0.98元/m3，人工费为0.21元/m3，总费用为2.43元/m3。

4.3 占地面积

总占地面积为2 700 m2（包括绿化面积）。

5 结束语

综上所述，化学合成制药废水危害大，难降解，是重要的污染源之一。为了坚持可持续发展道路，构建“资源保护型，环境友好型”的和谐社会，在化学制药合成和废水处理中应引入更多的新工艺、新技术，从而更好地处理废水，改善环境。但市场上的药物种类和数量繁多，制药产生的有机污染物复杂，很多常用的废水处理工艺成本较高、效率较低，处理后的废水仍达不到排放标准。工程实践表明，本工程中的工艺处理效果稳定、可靠，出水水质达标，能保证整体的处理效果，可减少投资及运行成本，为难降解化学合成制药有机废水的处理提供了参考。

参考文献

[1]王海霞，陶永庆，仲伟华.化学合成制药综合废水的处理[J].化学工程师，2009（04）.

[2]张燕，李萍，董亚荣.化学制药废水处理研究进展[J].北方环境，2011（Z1） .

[3]宋鑫，任立人，吴丹.制药废水深度处理技术的研究现状及进展[J].广州化工，2012（12） .

〔编辑：张思楠〕