合成制药类废水处理解决方案

朱 骏

(上海泓济环保科技股份有限公司, 上海 200433)

1 制药废水概述

我国制药行业正高速发展，但目前制药行业废水的处理量才不到整个制药行业废水排放量的30%，大量得不到处理或未完全处理的制药废水被排放到自然水体中，对自然环境造成了极大的破坏。我国制药废水具有污染物浓度高、成分复杂、生物毒性较大等特点[1]。由于制作工艺的不同，制药废水的种类也大有不同，其中化学合成类制药废水因污染物种类多、水量变化大、可生化性较差而备受关注，这类废水中含有大量有机溶剂和杂环类物质，有较大生物毒性，会抑制微生物生长，所以传统的物化处理和生化处理工艺[2]往往很难对这类废水做到有效处理，需要根据不同废水的水质差异，采用物化和生化组合工艺方法[3]。

泓济公司结合近年来在合成制药类废水的工程经验，总结了独有的“预处理+生化处理+深度处理”的工艺，其中预处理包括气浮、混凝沉淀、微电解工艺；生化处理工艺包括厌氧+好氧工艺，其中好氧工艺采用了泓济专利HBF工艺；深度处理工艺为混凝沉淀+过滤的方法。下文详细介绍此工艺。

2 合成制药类废水处理工艺介绍

2.1 预处理工艺

由于合成制药类废水中含有大量的盐分、杂环类长分子链的大分子有机物、有毒有机化合物，难以生物降解，因此需要增加预处理工艺将大分子物质的化学键打断，分解为小分子有机物，或降低毒性，提高可生化性，同时去除一部分污染物质，再进入生化系统，这样可有效提高生化处理系统的处理效率。泓济公司研发的针对合成制药类废水的预处理工艺主要包括气浮、混凝沉淀、微电解工艺。

2.1.1 气浮法

将高度分散的微小气泡作为载体，黏附于废水中的污染物质上，使其浮力大于重力和上浮阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，再用刮渣设备刮除泡沫，从而实现固液或液液分离。气浮法与混凝沉淀法的工艺原理类似，可以去除污水中非溶解态的悬浮颗粒物、胶体物质，可有效控制降低出水SS和COD，但是对污水中一些溶解性污染物没有去除能力，因此可作为合成制药类废水的预处理工艺。

2.1.2 微电解法

利用铁-碳颗粒之间的电位差形成无数个细微原电池(以电位低的铁作阴极，电位高的碳作阳极)，在含有酸性电解质的水溶液中产生电化学反应。铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的Fe(OH)2，可与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成稳定的絮凝物(也称铁泥)，从而被去除。为了增加电位差，促进铁离子的释放，可以在铁-碳床中加入一定比例的铜粉或铅粉。由于微电解法能将污水中被还原的大分子物质分解为小分子物质，合成制药类废水中常含有大量的长分子链或杂环类物质，因此利用微电解法作为预处理工艺，可提高污水的可生化性。

2.2 生化处理工艺

生化处理工艺因为其设施简单、能耗低、效率高的特点被广泛应用在各类污水处理工程中。合成类制药废水因其COD、氨氮、TN、TP浓度均很高，用常规物化方法会产生较高运行费用，且处理产物反应不彻底可能会造成二次污染。因此，采用生化方法处理，既能大幅降低运行和投资费用，又不会产生二次污染。但是，由于合成制药类废水的低B/C比和生物毒性等特征，生化处理必须与其他物化工艺组合使用，方可达到理想的处理效果。

2.2.1 厌氧生化工艺

厌氧处理工艺已广泛应用于制药废水的处理中，对高盐分、高COD的废水有较好处理效果。此外，厌氧消化还具有很多其他优点：无需搅拌和供氧，动力消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，可用于发电和家庭燃气；可高浓度进水，保持高污泥浓度。但是厌氧生化工艺的初次启动时间长，对温度要求较高，对毒物影响较敏感，系统一经破坏恢复期较长，因此，需要将混凝沉淀、气浮、微电解、高级氧化作为厌氧生化处理的预处理工艺，组合起来使用。

2.2.2 好氧生化工艺

好氧生物工艺是目前较成熟且应用范围较为广泛的生物处理工艺，利用好氧微生物或兼氧微生物，在有氧条件下降解水中有机物或其他污染物质，从而达到稳定化、无害化的目的。目前，好氧生化工艺已广泛应用于制药废水的处理中。应用较广泛的好氧生化工艺是活性污泥法工艺，但该工艺容易发生污泥膨胀、氧利用率低、污泥产量大、处理负荷较低等问题。为解决这一系列问题，泓济公司研发了一种新型高效处理工艺包——HBF工艺(Honess hybrid biological & fixed film technology)。

HBF工艺是在AO活性污泥法基础上，结合生物膜法的优势，以生物反应动力学、静态固液分离原理及合理的水力条件为基础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优良特点的废水处理新工艺。结合新型酶浮填料的再分离优势，将原有占地较大的连续流二沉池优化为交替出水序批斜板沉淀池，通过出水前的静置沉淀及斜板过滤，提升出水水质并节省占地，尤其适用于占地面积小、处理要求高的废水处理工程。目前，HBF工艺已经应用在化工废水的处理中，并达到了令人满意的效果，可有效去除水中的COD、氨氮、TN、TP等污染物质。在合成制药类废水的处理中，出水水质也能达到预期的效果。

2.3 深度处理工艺

合成制药类废水经过生化处理后，虽然已经去除了绝大部分的污染物质，但仍然可能有一部分污染物质未被完全处理。为保证污水的稳定达标排放，需要在生化处理后增加深度处理工艺，以保证污水的稳定达标排放。目前在合成制药类废水中最常用的深度处理工艺为“混凝沉淀+过滤”或者高级氧化法，进一步去除水中的COD和SS等污染物。

2.3.1 混凝沉淀+过滤

混凝沉淀法在污水处理中十分常见，这种工艺对各类污染物都有一定的去除效果。混凝沉淀法适用于进水SS较高且沉淀性能较好的污水，可以去除废水中不溶于水的悬浮颗粒胶体物质以及一些有机溶剂，可作为污水预处理或者深度处理工艺。

2.3.2 高级氧化法

高级氧化工艺是一系列氧化工艺的总称，包括臭氧氧化、芬顿氧化、光催化等工艺。理论上讲，臭氧可以使生化反应难以降解的有机物被氧化，使其中环状分子的部分环或长链分子的部分发生断裂，从而提高废水的可生化性[4]。但是在实际应用中，臭氧氧化工艺投资高、能耗大、处理成本高，在单独使用臭氧时产生的反应产物很难控制。因此，通常在臭氧反应时加入催化剂进行催化反应，或者将臭氧技术与其他技术结合起来使用[5]。芬顿氧化工艺具有反应物易取得、操作过程简单、能耗低、投资小且对后续处理工艺无毒害等优点，已逐渐应用在各类污水处理工程中，具有非常广阔的应用前景[6]。芬顿试剂在适宜的条件下处理制药废水，COD去除率可达70%以上。总体而言，高级氧化工艺在合成制药类废水的处理工艺中，可作为深度处理工艺稳定发挥其作用，改善废水出水水质。

3 工程案例

以上海金山某药业公司的合成制药类废水处理为例，该废水水量为800 m3/d，进水水质情况如表1所示，其中含稀释水的CODCr≤7 375 mg/L。

表1 进水水质Tab.1 Influent Water Quality

泓济公司结合实际制药废水的相关工程经验，并结合自身的专利工艺包，利用“微电解+气浮”作为预处理工艺；将“高负荷好氧+厌氧+低负荷好氧”并结合HBF专利工艺包，作为主体生化工艺处理技具体工艺；将“混凝沉淀+砂滤”作为最终的深度处理工艺，确保污水最终稳定达标的处理工艺手段。本次工程因为出水水质要求，目前出水已达到排放标准，因此未采用高级氧化工艺。具体流程如图1所示。

图1 工艺流程Fig.1 Diagram of Process Flow

经运行一年后，目前实际出水水质为：CODCr≤300 mg/L，SS≤100 mg/L，NH3-N≤30 mg/L，TN≤50 mg/L，已达到当地纳管排放标准。经验证，该工艺可以有效处理合成制药类废水，各类主要污染物可得到有效去除。

4 结论

综上所述，从合成制药类废水的处理技术研究得出，该类废水的污染物特征为：浓度高、可生化性差、盐分高、成分复杂且含有毒害物质，如用单一的处理技术处理有一定的局限性。泓济公司研发的“预处理(微电解+气浮)+HBF生化工艺+深度处理(混凝沉淀+过滤)”工艺方法，针对合成制药废水的特殊水质特点，首先利用预处理提高废水的可生化性，降低有毒物质的毒性，再利用泓济专利工艺(HBF)去除废水中的COD、氨氮、TN、TP等污染物质，最后利用深度处理工艺进一步处理污水，出水最终稳定达到排放标准。这为医药行业废水的处理提供了一种全新的思路和解决方案。