醫(yī)藥廢水的各種處理方法對比研究綜述
【摘要】醫(yī)藥廢水的處理是水處理的一大難題。本文歸納了現(xiàn)有處理醫(yī)藥廢水的方法，旨在對其做進一步的研究，以找到一種治理效果好、成本低的可靠方法。
1．引言
20世紀(jì)以來，醫(yī)藥工業(yè)的迅速發(fā)展，給人類文明帶來了飛躍，與此同時，在其生產(chǎn)過程中所排放出來的廢水對環(huán)境的污染也日益加劇，給人類健康帶來了嚴(yán)重的威脅。據(jù)文獻[1]報道，醫(yī)藥廢水成分復(fù)雜、濃度和鹽分高、色度和毒性大，往往含有種類繁多的有機污染物質(zhì)，這些物質(zhì)中有不少屬于難生化降解的物質(zhì)，可在相當(dāng)長的時間內(nèi)存留于環(huán)境中。特別是對人類健康危害極大的“三致”(致癌、致畸、致突變)有機污染物，即使在水體中濃度低于10-9級時仍會嚴(yán)重危害的人類健康，采用傳統(tǒng)的處理工藝很難達標(biāo)排放。對于這些種類繁多，成分復(fù)雜的有機廢水的處理，仍然是目前國內(nèi)外水處理的難點和熱點。
為了尋找一種更加實用、有效、成本較低的醫(yī)藥廢水處理方法，本文將現(xiàn)有的方法做了一番討論，并從新思想、新技術(shù)這一思路出發(fā)，提出醫(yī)藥廢水的處理方法的發(fā)展方向。目前醫(yī)藥廢水的處理方法可大致歸納為以下幾類。
2．催化氧化法
在催化劑作用下，廢水中的有機物可以被強氧化劑氧化分解，有機物結(jié)構(gòu)中的雙鍵斷裂，由大分子氧化成小分子，小分子進一步氧化成二氧化碳和水，使COD大幅度下降，BOD／COD值提高，增加了廢水的可生化性，經(jīng)深度處理后可達標(biāo)排放。用催化氧化法處理醫(yī)藥工業(yè)廢水，可以克服傳統(tǒng)生化處理醫(yī)藥廢水效果不明顯的不足，有效地破壞有機物分子的共軛體系，達到去除COD、提高可生化性的目的。催化氧化法中，選擇催化劑和氧化劑是關(guān)鍵。選擇合適的催化劑和氧化劑，在適宜的工藝條件下處理的廢水再經(jīng)過二次處理后可達標(biāo)排放。如在活性炭載帶過渡金屬氧化物催化劑的催化作用下，采用Cl02作氧化劑處理醫(yī)藥廢水，不但處理成本低，氧化性遠高于次氯酸鈉，而且不會生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。
3．內(nèi)電解法
內(nèi)電解法的原理是利用鐵屑中鐵與石墨組分構(gòu)成微電解的負極和正極，以充入的污水為電解質(zhì)溶液，在偏酸性介質(zhì)中，正極產(chǎn)生具有強還原性的新生態(tài)氫，能還原重金屬離子和有機污染物。負極生成具有還原性的亞鐵離子。生成的鐵離子、亞鐵離子經(jīng)水解、聚合形成的氫氧化物聚合體以膠體形式存在，它具有沉淀、絮凝吸附作用，能與污染物一起形成絮體、產(chǎn)生沉淀。應(yīng)用內(nèi)電解法可去除廢水中部分色度、部分有機物，并且提高廢水的生化處理性能，增加生物處理對有機物的去除效果。其反應(yīng)機理為：
陽極(Fe)：Fe=Fe2++2eE=-0.44V
陰極(C)：2H++2e=H2E=0.00V
當(dāng)有氧時：O2+4H++4e＝2H2OE=1.23V
O2+2H2O+4e＝4OH-E=0.40V
實驗證明，在內(nèi)電解后，廢水的可生化性能明顯提高，這主要是由于在內(nèi)電解的過程中產(chǎn)生的新生態(tài)氫和亞鐵離子具有較強的還原性，能與廢水中的難降解的有機物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞其化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而提高了生物降解性能。此外。在電極氧化和還原的同時，廢水中某些有色物質(zhì)也由于參加氧化還原反應(yīng)而被降解，從而使廢水的色度降低。
4．吸附法
吸附法處理廢水是通過活性炭、磺化煤等吸附劑和吸附質(zhì)(溶質(zhì))間的物理吸附、化學(xué)吸附以及交換吸附的綜合作用來達到除去污染物的目的。其具有以下特點：
(1)活性炭對水中有機物吸附性強；
(2)活性炭對水質(zhì)、水溫及水量的變化有較強的適應(yīng)能力。對同一種有機污染物的污水，活性炭在高濃度或低濃度時都有較好的去除效果；
(3)活性炭水處理裝置占地面積小，易于自動控制，運轉(zhuǎn)管理簡單；
(4)活性炭對某些重金屬化合物也有較強的吸附能力，如汞、鉛、鐵、鎳、鉻、鋅、鉆等；
(5)飽和炭可經(jīng)再生后重復(fù)使用，不產(chǎn)生二次污染；
(6)可回收有用物質(zhì)，如處理高濃度含酚廢水，用堿再生后可回收酚鈉鹽。
大量的研究和實踐已經(jīng)證明活性炭是一種優(yōu)良的吸附劑，它在工業(yè)廢水處理中有著特殊的處理效果。但是由于生產(chǎn)原料的限制和價格昂貴，導(dǎo)致它的推廣應(yīng)用受到了限制，而以褐煤、焦渣、爐渣和粉煤灰等為吸附劑處理工業(yè)廢水的研究變得十分活躍，所以吸附劑再生問題能否解決是該方法能否為廠家所接受的關(guān)鍵所在。
5.混凝沉淀法
混凝是水處理中的一道重要工序，通過混凝沉淀過濾，可大幅度降低水中的渾濁度、色度，去除水中的懸浮物和雜質(zhì)。混凝過程是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，它是在一定的pH、溫度等條件下，向廢水中加入一定量的混凝劑，通過攪拌使其與污水中的懸浮狀水不溶物和過飽和物等發(fā)生反應(yīng)沉淀下來，使廢水由渾濁變得澄清。
混凝效果的好壞與混凝劑種類、水中雜質(zhì)、渾濁度、PH值、水溫、藥劑的投加量和水力條件等因素密切相關(guān)，其中，混凝處理的關(guān)鍵是投加混凝藥劑。性能優(yōu)越的混凝劑不僅水處理效果好，成本還低。
6.厭氧生物處理
廢水厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提高氧氣的情況下把有機物轉(zhuǎn)化為無機物和少量的細胞物質(zhì)，這些無機物主要包括大量的沼氣和水。這種處理方法對于低濃度有機廢水，是一種高效省能的處理工藝；對于高濃度有機廢水，不僅是一種省能的治理手段，而且是一種產(chǎn)能方式。厭氧生物處理技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于世界范圍內(nèi)各種工業(yè)廢水的處理，它的處理工藝主要有普通厭氧消化，厭氧接觸工藝，上流式厭氧污泥床（UASB），厭氧流化床，厭氧生物轉(zhuǎn)盤等。該工藝將環(huán)境保護、能源回收和生態(tài)良性循環(huán)有機結(jié)合起來，能明顯地降低有機污染物，用厭氧處理高濃度有機廢水有較高的處理效果，BOD去除率可達90%以上，COD去除率可達70%—90%，并將大部分有機物轉(zhuǎn)化為甲烷。用該法處理廢水成本比好氧處理要低[6]，設(shè)備負荷高，占地面積少，產(chǎn)生剩余污泥量較少，可直接處理高濃度有機廢水，不需要大量稀釋水，并可使在好氧條件下難于降解的有機物進行降解，但它仍有不足之處，其初次啟動過程較慢，對有毒物質(zhì)較為敏感，操作控制因素比較復(fù)雜，且出水COD濃度高于好氧處理，仍需要后續(xù)處理才能達到較高的排水標(biāo)準(zhǔn)。如孫劍輝等研究的用鐵屑作填料的UBF酸化反應(yīng)器與UASB組成的兩相厭氧系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效地處理Zn5—ASA廢水。實驗結(jié)果表明：此系統(tǒng)在UBF與UASB的HRT分別控制在5.95h和11.43h時，UBF與UASB的OLR(以COD計)分別高達58.44和17.01kg／(m3.d)。對SCOD和BOD5的總?cè)コ史謩e達90%95%右，具有系統(tǒng)運行穩(wěn)定、處理效率高等優(yōu)點，系統(tǒng)中UBF反應(yīng)器所選用的鐵屑填料，通過微電解作用，能夠有效提高廢水的可生化性，且可省去通常的調(diào)堿工序，為難降解有機廢水的處理開辟了新途徑。
7.結(jié)束語
根據(jù)上面的敘述，我們可以知道，盡管水處理方法經(jīng)過一百多年的發(fā)展，至今已比較成熟，但是在醫(yī)藥廢水處理這一領(lǐng)域上，仍存在很多問題，僅靠單一的處理工藝是很難使出水達標(biāo)排放的，必須對現(xiàn)有的工藝進行集成，采用多種工藝聯(lián)合處理的方法，才能達標(biāo)排放，甚至是變廢為寶，實現(xiàn)資源綜合利用的目的。如吸附—混凝—高級化學(xué)氧化法、內(nèi)電解混凝沉淀—厭氧—好氧法、UBF——UASB兩相厭氧法、水解—接觸氧化法、氣浮—兼氧—CASS法、OFR—SBR法等，醫(yī)藥廢水經(jīng)過這些工藝的處理后均能達標(biāo)排放。筆者認(rèn)為醫(yī)藥廢水治理的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確分析出該廢水的實際水質(zhì)特性(特別是對廢水內(nèi)有機物的辨析)，以及其在不同溫度、酸堿度、厭氧和好氧等條件下各組分的變化情況，如果掌握了以上信息，在現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上就能找到一種真正工藝簡單、操作簡便、處理徹底、節(jié)省能源且成本低廉的處理方法。
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