医药废水处理技术研究进展

(驻马店市环境监测站，河南驻马店，463000)

1 医药废水的来源与性质

在过去的几十年里，药品消费一直在增加，每年有超过3000种商业上可获得的药物进入市场，主要是由于医疗保健行业快速发展，世界人口的增加，科学和研究的进步，慢性病的高患病率和预期寿命的增加[1]。医药废水主要来源于制药和医疗产生的废水[2]。

1.1 制药废水

制药废水作为新兴环境污染物，因其内分泌干扰特性，无论是天然来源还是合成生产，最终通过生物化学在体内代谢流程。他们的分类通常基于它们的治疗用途和环境利益。可以归类为八组，即非甾体类抗炎药药物、抗生素、β-受体阻滞剂、抗癫痫药、降脂药药物、抗抑郁药、激素和抗组胺药[3]。事实上，来自制药单位的废水成分和浓度各不相同。废水再利用可以减少废物处理成本和废物再利用相关的运营成本[4]。

1.2 医疗废水

医院废水是城市总水循环中最普遍存在的水源之一，其中产生的污水通常含有药物，化学，放射性和其他有毒化学物质，以及各种致病微生物。据报道，医院产生的废水量为每床每天400-1200升(L/床/天)，平均每天约750升/床。所有这些产生的废水通常直接排放到当地的城市污水处理厂(WWTPs)，尽管有人建议将废水保留在现场进行进一步净化，然后排放到当地的污水处理厂。医院废水的现场保留和预处理是为了确保大部分有害污染物得到处理，以避免其可能的污染物扩散到自然生态系统中。

2 医药废水处理技术

医药废水处理技术包括物理过程(气浮法，混凝沉淀法等)，化学过程(化学氧化法，催化氧化法等)，生物处理技术和非常规处理技术。这些技术在有效性和成本方面都有所不同，每种技术都有自己的技术优点和局限[5]。

2.1 物理处理技术

2.1.1 气浮法

气浮是分离固液和液液的有效方法。高度分散的微气泡用作附接于废水中的悬浮污染物的载体，从而使浮力大于重力和阻力时，允许污染物漂浮在水面上以形成泡沫，然后安装装置，用于从水表面进行泡沫固化[6]。固体或液体的分离过程的优点包括：(1)空中移动过程增加在水中的溶解，不容易被腐蚀，将有利于后续处理。(2)空气浮选槽的表面是高的，水力停留时间短，浅水池，并且体积小。(3)污泥含水量低，通常低于96%，便于结渣。(4)当絮凝剂用于废水处理时，气浮法需要的剂量较小。

林永生[7]采用气浮-UASB-缺氧和营养良好的综合工艺处理中成药制药废水。由于制药废水主要来源于制药废水的预处理和车间设备清洗过程中，它具有很高的BOD5化学需氧量和有机污染物，SS浓度高，动物油和植物油含量高，预处理气浮和UASB工艺的特性就可以完成。避免动植物油对后续工艺的影响，并有效去除有机物。处理效果良好、稳定，所有水流指标均达到预期排放量。

2.1.2 混凝沉淀法

凝结沉淀过程是一种从废水中去除悬浮固体和胶体的分离方法[8]。它通常用于预处理和前处理。将凝结剂添加到废水中以破坏胶体的稳定性，并将废水中的胶体和细悬浮液组合成具有可分离性的旋转体。该技术操作简便，维护成本低，去除率通常可达50%以上。应用非常广泛。

Salih Muharam等[9]使用化学凝固，电凝和组合电凝-化学凝固方法处理医疗废水中的有机化合物浓度。通过调整施加的电流、电极之间的距离、电极数量、酸水平、凝结剂类型和接触时间参数等优化过程。通过化学需氧量(COD)来评价有机物的总量系统中的化合物。结果表明，在以下条件以获得最佳结果：施加电流3A，4对电极，每对电极之间的距离为1cm，pH值为8，1g聚氯化铝作为凝结剂，3小时的接触时间。结果表明：有机化合物通过化学凝固，电凝和同时组合实现电凝-化学凝固法最佳去除效率分别为41%，62.51%和92.21%。

2.2 化学处理技术

2.2.1 化学氧化法

化学氧化法主要包括O3、UV、Fenton法等，臭氧是一种环境友好的氧化剂，常被自来水公司和污水处理厂用来消毒和增强污水处理效果。通过氧化剂的氧化作用，使难降解的有机物转化为易降解有机物，或将有机物彻底氧化为CO和H2O的方法[10]。

Qi xudong等[11]使用特殊负载型催化剂的微波辅助Fenton样工艺的效率为制药废水中去除总有机碳(TOC)来评估。在没有酸化条件下。废水中TOC去除效率最高，为65.88%。此外，具有高活性的最大连续使用次数为4次。在最佳条件下，BOD5/COD的渗透值为0.25，当BOD5/COD的渗透值升至0.40时。颜色被完全去除。将该效率与相同的MW-Fenton样比较使用普通负载型催化剂的工艺，其中TOC去除效率最高废水含量为39.25%，废水颜色从50降至20，BOD5/COD的渗透值从0.25升至0.34。它的优点包括高效率性能，准备时间短，试剂用量低(硝酸铜3.6g，硝酸铈1.2g，氨水1 mL)，可重复使用。

2.2.2 催化氧化法

催化氧化技术是目前研究较多的一项高级氧化技术，指利用半导体等光催化材料吸收光产生电子-空穴对，在半导体表面诱发氧化与还原反应，进而将污染物分解为CO2、H2O和无害物质，具有高效、稳定无二次污染及适用各类有机污染物降解等优点[12]。

Fernanda S. Souzaa等[13]通过光催化臭氧化对医院废水中药物化合物的去除，研究表明其效率最高，方法可行，无需其他调节便可达到54.7%的TOC去除率和64%的COD去除率，对医疗废水(HWW)的去除率>99%，在去除过程中明显降低了医疗废水的毒性，而且证明了其高效去除率主要来源于有毒污染物，与其他高效去除医疗废水工艺相比，光催化臭氧化作为一种重要的替代方案，这样高效的工艺对人类和动物的健康以及减少环境负面效应具有重要意义。

2.3 生物处理技术

生物处理技术主要是利用微生物的代谢作用分解和转化废水中的有机污染物，来达到净化水体的目的[14]。

由于医疗废水主要为高浓度药物废水，Gordon T. H. Ooi等[15]采用六个移动床生物膜反应器串联组成的工艺，整合生物需氧量(BOD)去除，硝化和反硝化以及预处理。结果表明硝化与反硝化相比，除阿奇霉素、克拉霉素外，反硝化去除率更高。在批量实验中，硝化显示高的效率，能去除大部分分析的药物，降解速率常数为5.0×10-3h-1至2.6 h-1。在研究的22种化合物中，17种化合物的去除率超过20%。

2.4 非常规处理技术

使用非常规处理技术对药物废水进行处理，主要为超临界水氧化法。

周璐[16]等将超临界水氧化法应用于医药废水处理中。研究结果表明，随着反应时间和温度的升高，医药废水的COD去除率明显升高，当温度在25-27℃范围内，医药废水的COD去除率随压力变化几乎无明显变化。当反应时间小于7分钟时，废水中CuSO4的催化对COD的去除率起到更大的作用，在不同条件下，氨氮的浓度没有显著变化。通过线性回归分析可看出，在温度420-480℃之间，25MPa，氧化剂化学计量比为300%的条件下，其活化能、反应级数、频率因子分别为：(170.025±11.692)kJ/mol，1.918±0.256，(4.98±0.01)×108min-1·mg-0.918·L0.918。其动力学模型的置信系数为93%，当有机物完全氧化时，反应热为296.63kJ/kg。

3 总结和展望

不同国家的医院污水管理和治疗差异很大。虽然我国目前在处理医药废水方面取得了一部分进展，但这还远远不够。首先从源头进行控制，不能让HWW直接排放到地表水体中，或者它们进行简单的氯化，或进行预处理，然后进行氯化或一级和二级处理，然后进行化学消毒就排到环境中。目前，我国产生的医药废水主要特点就是难降解以及高浓度等。仅仅使用一种或者较单一的工艺只能起到一部分效果，处理不彻底，甚至造成二次污染。

因此，在将来的医药废水处理漫漫长路中，需要努力研发出新的高效率的以及环保友好的处理工艺，来实现减少医药废水对环境的污染。首先需要保证达标排放，再考虑降低处理成本，还能使其进行循环利用以及资源化利用。最终达到节能减排，低碳环保的保护目标。