四種制藥廢水處理技術及在抗生素廢水處理中的應用
更新時間：2019-03-15 10:24
來源：淄博川元環境工程有限公司
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化學制藥的生產過程，由原料藥生產和藥物制劑生產組成，通過化學合成工藝和藥用植物中分離提純得到原料藥。生產過程具有的特點是：物料凈收率較低，副產品多，三廢多，尤其是廢水處理難度大。化學制藥企業在工業生產中產生的廢水具有有機物及無機鹽含量高，BOD5和CODcr比值低且波動大，可生化性很差，間歇排放，水量波動大等特點。
一.制藥廢水處理技術制藥廢水的處理技術可歸納為以下幾種：生物處理法、化學處理法、物理化學處理法、物理處理法等四種，各種處理方法具有各自的優勢及不足。
1.生物處理技術生物處理技術是一般有機廢水處理系統中最重要的過程之一，是利用微生物，主要是細菌的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機物及部分不溶性有機物，并使其轉化為無害的穩定物質從而使水得到凈化的技術。在現代的生物技術處理過程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解被廣泛應用，生物處理技術由于經濟可行、無二次污染等特點，已越來越引起重視。
2.化學處理技術化學處理技術是應用化學原理和化學作用將廢水中的污染物成分轉化為無害物質，使廢水得到凈化的方法，其單元操作過程有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化和焚燒等。
3.物理化學處理技術物理化學處理技術是指廢水中的污染物在處理過程中通過相轉移的變化而達到去除目的的處理技術，常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術、離子交換等。
4.物理處理技術物理處理技術是指應用物理作用來分離廢水中的溶解物質或乳濁物改變廢水成分的處理方法，如格柵(篩網)、沉淀(沉砂)、過濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等單元操作，已成為廢水處理流程的基礎，目前已較為成熟。
二.抗生素廢水的處理技術
(一)抗生素廢水的物理處理方法以抗生素生產廢水處理舉例，由于抗生素生產廢水屬于難降解有機廢水，殘留的抗生素對微生物的強烈抑制作用，可造成廢水處理過程復雜、成本高和教果不穩定。因此在抗生素廢水的處理過程中，物理處理方法可以作為后續生化處理的預處理方法以降低水中的懸浮物和減少廢水中的生物抑制性物質。目前應用的物理處理方法主要包括混凝、沉淀、氣浮、吸附、反滲透和過濾等。
1.混凝法混凝法是在加入凝聚劑后通過攪拌使失去電荷的顆粒相互接觸而絮凝形成絮狀體，便于其沉淀或過濾而達到分離的目的。采用凝聚處理后，不僅能有效地降低污染物的濃度，而且廢水的生物降解性能也得到改善。在抗生素制藥工業廢水處理中常用的凝聚劑有：聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽、聚合氯化硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化硫酸鋁鐵、聚丙烯酰胺(PAM)等。沉淀是利用重力沉淀分離將密度比水大的懸浮顆粒從水中分離或除去。
2.氣浮法氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體吸附廢水中的污染物，使其視密度小于水而上浮，實現固液或液液分離的過程。通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等多種形式。
3.吸附法吸附法是指利用多孔性固體吸附廢水中某種或幾種污染物，以回收或去除污染物，從而使廢水得到凈化的方法。常用的吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等。該方法投資小、工藝簡單、操作方便，易治理，較適宜對原有污水廠進行工藝改進。
4.反滲透法反滲透法是利用半透膜將濃、稀溶液隔開，以壓力差作為推動力，施加超過溶液滲透壓的壓力，使其改變自然滲透方向，將濃溶液中的水壓滲到稀溶液一側，可實現廢水濃縮和凈化目的。
(二)抗生素廢水的化學處理方法
1.光催化氧化法該技術可有效地降解制藥廢水中的有機物濃度，且具有性能穩定、對廢水無選擇性、反應條件暖和、無二次污染等優點，具有很好的應用前景。以TiO2作催化劑，利用流化床光催化反應器處理制藥廢水，考察在不同工藝條件下的光催化效果，結果表明：提高了廢水的可生化性。但是，光催化氧化法仍然存在不足，目前應用最多的TiO2催化劑具有較高的選擇性且難于分離回收。因此，制備高效的光催化劑是該方法廣泛應用于環保領域的前提。
2.Fe—C處理法Fe—C技術是被廣泛研究與應用的一項廢水處理技術。以pH值3～6的廢水為電解質溶液，鐵屑與炭粒形成無數微小原電池，釋放出活性極強的[H]，新生態的[H]能與溶液中的許多組分發生氧化還原反應，同時產生新生態的Fe3，新生態的Fe3具有較高的活性，生成Fe3，隨著水解反應進行，形成以Fe3為中心的膠凝體，從而達到對有機廢水的降解效果。在常溫常壓下利用管長比吲定的浸濾柱內加裝活性炭一鐵屑為濾層，以Mn2、Cu2作催化劑，對四環素制藥廠綜合廢水的處理結果表明，活性炭具有較大的吸附作用，同時在管中形成的Fe—c微電池，將鐵氧化成氫氧化鐵絮凝劑，使固液分離、濁度降低。化學處理方法在實際應用過程中，試劑的過量使用易導致水體二次污染的產生，因此在設計前應做好相關的調研工作。
(三)抗生素廢水好氧處理法常用于制藥廢水的好氧生物法主要包括：普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、生物接觸氧化法、生物流化床法、序批式間歇活性污泥法等。
1.活性污泥法目前，國內外處理抗生素廢水比較成熟的方法是活性污泥法。由于加強了預處理，改進了曝氣方法，使裝置運行穩定，到20世紀70年代已成為一些工業發達國家的制藥廠普遍采用的方法。但是普通活性污泥法的缺點是廢水需要大量稀釋，運行中泡沫多，易發生污泥膨脹，剩余污泥量大，去除率不高，常必須采用二級或多級處理。因此近年來，改進曝氣方法和微生物固定技術以提高廢水的處理效果已成為活性污泥法研究和發展的重要內容。
2.加壓生化法加壓生化法相對于普通活性污泥法提高了溶解氧的濃度，供氧充足，既有利于加速生物降解，又有利于提高生物耐沖擊負荷能力。
3.深井曝氣法深井曝氣法是高速活性污泥系統。和普通活性污泥法相比，深井曝氣法具有以下優點：氧利用率高，相當于普通曝氣的10倍;污泥負荷高，比普通活性污泥法高2.5～4倍;占地面積小、投資少、運轉費用低、效率高、COD的平均去除率可達到70%以上;耐水力和有機負荷沖擊能力強;不存在污泥膨脹問題;保溫效果好。
4.生物接觸氧化法生物接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特點，具有較高的處理負荷，能夠處理輕易引起污泥膨脹的有機廢水。在制藥工業生產廢水的處理中，經常直接采用生物接觸氧化法，或用厭氧消化、酸化作為預處理工序來處理制藥生產廢水。但是用接觸氧化法處理制藥廢水時，假如進水濃度高，池內易出現大量泡沫，運行時應采取防治和應對措施。
5.生物流化床法生物流化床將普通的活性污泥法和生物濾池法兩者的優點融為一體，因而具有容積負荷高、反應速度快、占地面積小等優點。
6.序批式間歇活性污泥法(SBR)序批式間歇活性污泥法(SBR)具有均化水質、無需污泥回流、耐沖擊、污泥活性高、結構簡單、操作靈活、占地少、投資省、運行穩定、基質去除率高于普通的活性污泥法等優點，比較適合于處理間歇排放和水量水質波動大的廢水。但SBR法具有污泥沉降、泥水分離時間較長的缺點。在處理高濃度廢水時，要求維持較高的污泥濃度，同時，還易發生高粘性膨脹。因此，常考慮投加粉末活性炭，以減少曝氣池泡沫，改善污泥沉降性能、液固分離性能、污泥脫水性能等，以獲得較高的去除率。直接應用好氧法處理抗生素廢水仍需考慮廢水中殘留的抗生素對好氧菌存在的毒性，所以一般需對廢水進行預處理。
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一.制藥廢水處理技術制藥廢水的處理技術可歸納為以下幾種：生物處理法、化學處理法、物理化學處理法、物理處理法等四種，各種處理方法具有各自的優勢及不足。
1.生物處理技術生物處理技術是一般有機廢水處理系統中最重要的過程之一，是利用微生物，主要是細菌的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機物及部分不溶性有機物，并使其轉化為無害的穩定物質從而使水得到凈化的技術。在現代的生物技術處理過程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解被廣泛應用，生物處理技術由于經濟可行、無二次污染等特點，已越來越引起重視。
2.化學處理技術化學處理技術是應用化學原理和化學作用將廢水中的污染物成分轉化為無害物質，使廢水得到凈化的方法，其單元操作過程有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化和焚燒等。
3.物理化學處理技術物理化學處理技術是指廢水中的污染物在處理過程中通過相轉移的變化而達到去除目的的處理技術，常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術、離子交換等。
4.物理處理技術物理處理技術是指應用物理作用來分離廢水中的溶解物質或乳濁物改變廢水成分的處理方法，如格柵(篩網)、沉淀(沉砂)、過濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等單元操作，已成為廢水處理流程的基礎，目前已較為成熟。
二.抗生素廢水的處理技術
(一)抗生素廢水的物理處理方法以抗生素生產廢水處理舉例，由于抗生素生產廢水屬于難降解有機廢水，殘留的抗生素對微生物的強烈抑制作用，可造成廢水處理過程復雜、成本高和教果不穩定。因此在抗生素廢水的處理過程中，物理處理方法可以作為后續生化處理的預處理方法以降低水中的懸浮物和減少廢水中的生物抑制性物質。目前應用的物理處理方法主要包括混凝、沉淀、氣浮、吸附、反滲透和過濾等。
1.混凝法混凝法是在加入凝聚劑后通過攪拌使失去電荷的顆粒相互接觸而絮凝形成絮狀體，便于其沉淀或過濾而達到分離的目的。采用凝聚處理后，不僅能有效地降低污染物的濃度，而且廢水的生物降解性能也得到改善。在抗生素制藥工業廢水處理中常用的凝聚劑有：聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽、聚合氯化硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化硫酸鋁鐵、聚丙烯酰胺(PAM)等。沉淀是利用重力沉淀分離將密度比水大的懸浮顆粒從水中分離或除去。
2.氣浮法氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體吸附廢水中的污染物，使其視密度小于水而上浮，實現固液或液液分離的過程。通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等多種形式。
3.吸附法吸附法是指利用多孔性固體吸附廢水中某種或幾種污染物，以回收或去除污染物，從而使廢水得到凈化的方法。常用的吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等。該方法投資小、工藝簡單、操作方便，易治理，較適宜對原有污水廠進行工藝改進。
4.反滲透法反滲透法是利用半透膜將濃、稀溶液隔開，以壓力差作為推動力，施加超過溶液滲透壓的壓力，使其改變自然滲透方向，將濃溶液中的水壓滲到稀溶液一側，可實現廢水濃縮和凈化目的。
(二)抗生素廢水的化學處理方法
1.光催化氧化法該技術可有效地降解制藥廢水中的有機物濃度，且具有性能穩定、對廢水無選擇性、反應條件暖和、無二次污染等優點，具有很好的應用前景。以TiO2作催化劑，利用流化床光催化反應器處理制藥廢水，考察在不同工藝條件下的光催化效果，結果表明：提高了廢水的可生化性。但是，光催化氧化法仍然存在不足，目前應用最多的TiO2催化劑具有較高的選擇性且難于分離回收。因此，制備高效的光催化劑是該方法廣泛應用于環保領域的前提。
2.Fe—C處理法Fe—C技術是被廣泛研究與應用的一項廢水處理技術。以pH值3～6的廢水為電解質溶液，鐵屑與炭粒形成無數微小原電池，釋放出活性極強的[H]，新生態的[H]能與溶液中的許多組分發生氧化還原反應，同時產生新生態的Fe3，新生態的Fe3具有較高的活性，生成Fe3，隨著水解反應進行，形成以Fe3為中心的膠凝體，從而達到對有機廢水的降解效果。在常溫常壓下利用管長比吲定的浸濾柱內加裝活性炭一鐵屑為濾層，以Mn2、Cu2作催化劑，對四環素制藥廠綜合廢水的處理結果表明，活性炭具有較大的吸附作用，同時在管中形成的Fe—c微電池，將鐵氧化成氫氧化鐵絮凝劑，使固液分離、濁度降低。化學處理方法在實際應用過程中，試劑的過量使用易導致水體二次污染的產生，因此在設計前應做好相關的調研工作。
(三)抗生素廢水好氧處理法常用于制藥廢水的好氧生物法主要包括：普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、生物接觸氧化法、生物流化床法、序批式間歇活性污泥法等。
1.活性污泥法目前，國內外處理抗生素廢水比較成熟的方法是活性污泥法。由于加強了預處理，改進了曝氣方法，使裝置運行穩定，到20世紀70年代已成為一些工業發達國家的制藥廠普遍采用的方法。但是普通活性污泥法的缺點是廢水需要大量稀釋，運行中泡沫多，易發生污泥膨脹，剩余污泥量大，去除率不高，常必須采用二級或多級處理。因此近年來，改進曝氣方法和微生物固定技術以提高廢水的處理效果已成為活性污泥法研究和發展的重要內容。
2.加壓生化法加壓生化法相對于普通活性污泥法提高了溶解氧的濃度，供氧充足，既有利于加速生物降解，又有利于提高生物耐沖擊負荷能力。
3.深井曝氣法深井曝氣法是高速活性污泥系統。和普通活性污泥法相比，深井曝氣法具有以下優點：氧利用率高，相當于普通曝氣的10倍;污泥負荷高，比普通活性污泥法高2.5～4倍;占地面積小、投資少、運轉費用低、效率高、COD的平均去除率可達到70%以上;耐水力和有機負荷沖擊能力強;不存在污泥膨脹問題;保溫效果好。
4.生物接觸氧化法生物接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特點，具有較高的處理負荷，能夠處理輕易引起污泥膨脹的有機廢水。在制藥工業生產廢水的處理中，經常直接采用生物接觸氧化法，或用厭氧消化、酸化作為預處理工序來處理制藥生產廢水。但是用接觸氧化法處理制藥廢水時，假如進水濃度高，池內易出現大量泡沫，運行時應采取防治和應對措施。
5.生物流化床法生物流化床將普通的活性污泥法和生物濾池法兩者的優點融為一體，因而具有容積負荷高、反應速度快、占地面積小等優點。
6.序批式間歇活性污泥法(SBR)序批式間歇活性污泥法(SBR)具有均化水質、無需污泥回流、耐沖擊、污泥活性高、結構簡單、操作靈活、占地少、投資省、運行穩定、基質去除率高于普通的活性污泥法等優點，比較適合于處理間歇排放和水量水質波動大的廢水。但SBR法具有污泥沉降、泥水分離時間較長的缺點。在處理高濃度廢水時，要求維持較高的污泥濃度，同時，還易發生高粘性膨脹。因此，常考慮投加粉末活性炭，以減少曝氣池泡沫，改善污泥沉降性能、液固分離性能、污泥脫水性能等，以獲得較高的去除率。直接應用好氧法處理抗生素廢水仍需考慮廢水中殘留的抗生素對好氧菌存在的毒性，所以一般需對廢水進行預處理。
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