制藥廢水處理技術的應用研究

王成文

（中國城市建設研究院有限公司山東分院山東濟南250000）

制藥廢水處理技術的應用研究

王成文

（中國城市建設研究院有限公司山東分院山東濟南250000）

制藥廢水是較難處理的工業(yè)廢水之一，具有成分復雜，有機物濃度高，難降解的特點。本文通過研究大量的資料，對制藥廢水處理技術進行了的研究討論，重點介紹了高級氧化法和生物處理法的研究進展。

制藥廢水；技術；應用

1　引言

我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，工農(nóng)業(yè)得到了巨大的發(fā)展，而水資源是其發(fā)展的基石。我國水資源短缺，提高水資源的利用率是保持經(jīng)濟增長的重要措施。制藥行業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)中重要的一部分，對人類的發(fā)展有著重要的保護作用。但是在制藥過程中，由于其生產(chǎn)工藝、使用原料等原因，使得制藥過程中產(chǎn)生的廢水污染物濃度很高，所含有機物不僅成分復雜而且極難降解。此外，廢水中氨氮、懸浮物含量較高，色度大，也給污水處理帶來了一定的難度。隨著制藥行業(yè)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)的難降解物質越來越多，這些物質不能被傳統(tǒng)生物處理技術進行降解和去除。而這些物質隨著地表水或地下水等方式對其他的生態(tài)環(huán)境造成破壞，且能夠富集在一些生物體當中，隨著食物鏈不斷的進行累積。因此，加快解決制藥廢水處理技術的發(fā)展，對保護環(huán)境，提高水資源使用效率有著重大的意義。

2　制藥廢水處理技術

2.1高級氧化處理技術

長期以來，制藥廢水中所含的難降解有機物是處理的難點。研究人員一直在探索既經(jīng)濟又有效的技術來攻克這一難關，經(jīng)過不斷的研究，出現(xiàn)了一些新興的處理技術。高級氧化是其中的一類處理方法，是利用氧化劑、光照、催化劑等的作用形成具有活性極強的自由基來降解有機污染物[1]。

2.1.1芬頓試劑法

芬頓試劑法是利用Fe3+或Fe2+作為催化劑，然后與H2O2反應形成具有極強氧化性的羥基自由基。該物質能夠氧化很多有機物質，而且在反應過程中無需高溫高壓，在常溫下即可實現(xiàn)。此外，反應的設備也較為簡單。但其存在一個缺點是氧化能力相對較弱，而且在反應結束后出水中會含有大量的鐵離子[2]。有研究者利用芬頓試劑法處理COD濃度為36200 mg/L的制藥廢水，實驗結果表明，在H2O2和Fe2+的使用量分別為3 mg/L和0.3 mg/L的條件下，COD的去除率達到最大且為56.4%，而且降解的有機物時間很快。還有研究著利用芬頓試劑法處理COD濃度為3000 mg/L的青霉素廢水，在H2O2和FeSO4·7H2O的使用量分別為0.6%和0.2%的情況下，反應1h的時間，出水中COD的濃度約為900 mg/L，說明芬頓試劑法對制藥廢水有著很好的處理效果。

2.1.2濕式氧化法

濕式氧化法是在高溫、高壓的條件下，利用空氣或者氧氣為催化劑，將有機物轉化為二氧化碳和水的一種技術。該方法在1944年第一次被人們認識，隨后應用于了造紙等行業(yè)廢水的處理，由于該技術反應的條件苛刻，它的應用受到了一定的限制[3]。隨著對濕式氧化技術的認識和研究，一些新型的濕式氧化技術不斷出現(xiàn)，其應用的條件也相對降低，出現(xiàn)了催化濕式氧化技術、催化濕式過氧化物氧化技術等。目前催化劑的研究是該技術的研究重點，隨著氧化劑研究的不斷深入和改進，濕式氧化技術的處理效率也得到了提高。有研究著以Ti-Ce-Bi物質為催化劑，研究其在不同操作條件下制藥廢水的處理情況，結果表明制藥廢水中的COD得到了有效的去除。還有研究者以納米復合催化劑Fe2O3/SBA-15來處理制藥廢水，同時研究了該催化劑的使用條件溫度、壓力、pH值等，結果表明在溫度為80℃的情況下，廢水中COD的去除率最高。

2.1.3光催化氧化法

光催化技術是一種新興的高級氧化技術，它是利用半導體材料（TiO2、SrO2）為催化劑，在紫外光輻射的情況下，在半導體材料表面形成了電子空穴對，而電子空穴對具有很強的氧化能力，這些電子對遇到水能夠在半導體表面形成具有強氧化性的羥基自由基，利用該基團對有機物進行氧化[4]。光催化技術使用的設備簡單，處理效率高等優(yōu)點，此外，該技術不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。光催化技術的強氧化性使得大量研究著利用其處理制藥廢水。有研究者利用該技術處理含有布洛芬的廢水，在TiO2和溶解氧分別為1 g/L和40 mg/L的條件下，反應時間為4h，廢水中的TOC的去除率達到了80%，而且廢水的可生化性也得到了一定的改善。由于單一的處理技術不能得到很好的處理效果，還有研究者將其它技術與其組合處理污水。有利用芬頓技術和光催化技術進行組合，處理含有甲硝唑的模擬廢水，結果表明，該體系下甲硝唑的去除率可達到94%，而單獨使用芬頓技術的處理效果只有76%。

2.1.4臭氧氧化法

臭氧是一種高效的氧化劑和消毒劑，具有很強的氧化的能力，在處理還有有機物的廢水中，具有反應速率快、無二次污染等優(yōu)點。此外，臭氧和—OH作用能夠產(chǎn)生具有更強氧化性的羥基自由基（·OH），對有機物分解的更為徹底[5]。因此，臭氧技術被很多研究人員用來處理制藥廢水。有研究者利用其處理阿莫西林的生產(chǎn)廢水，在調節(jié)廢水的pH為5.5時在4min內能將90%以上的阿莫西林進行氧化分解。但是大量的研究表明，單獨使用臭氧技術處理制藥廢水時，存在臭氧利用率低，使用范圍窄等問題。為了解決這一問題，研究人員不斷嘗試，近年來開發(fā)了多種與臭氧技術組合的工藝技術。有研究人員使用H2O2和O3的組合工藝降解磺胺類及大環(huán)內酯類抗生素廢水，實驗結果表明該類廢水在20min時間內抗生素的去除率可達到99%，在同樣的實驗條件下，單獨使用H2O2和O3技術抗生素的去除率都低于組合技術的去除率。還有研究著采用臭氧和光催化的組合技術來處理黃連素制藥廢水，實驗結果表明，在黃連素濃度為1000mg/L，廢水pH值為5.5，投加O3濃度為279.0 mg/L的條件下，黃連素的去除率可達80%以上，而且處理后廢水的可生化性得到了顯著的改善，因此，可利用該技術作用有機廢水的預處理技術。

2.2膜分離技術

膜分離技術是一種新型的分離、凈化技術，具有能耗低、分離效率高、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點。目前在工業(yè)污水處理過程中有著廣泛的應用。該技術是利用分離膜具有選擇透過性的特點，在外力作用下對污水等組分進行分離、提純等。常用的分離膜主要有：微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、電滲析（ED）等[6]。

表1　幾種分離膜的性質[7]

制藥廢水的特點，使得膜技術得到了更廣泛的應用。有研究人員利用反滲透膜技術對含有抗生素的制藥廢水進行回收金霉素，結果顯示有著良好的回收效果。該技術為金霉素廢水處理另辟了一條出路。還有研究者采用納濾膜基數(shù)對潔霉素廢水進行分離回收，實驗結果表明，納濾技術可很好的對潔霉素進行回收，使得后續(xù)生物處理過程中減輕了對微生物的抑制作用，保證后續(xù)處理過程良好的生化性，該技術可作為潔霉素廢水處理的預處理技術。

此外，還有一種膜技術也在制藥廢水處理中有著廣泛的應用，就是膜生物反應器（MBR），既具有膜的分離性能，同時也具有微生物的降解作用。在對其的研究中發(fā)現(xiàn)，MBR有著很好的分離效率，而且出水水質穩(wěn)定，在運行過程中有著很高的污泥濃度，提高了難降解有機物的處理效果，相對其他處理工藝降低了水利停留時間[8]。在眾多的研究中也表明MBR處理制藥廢水有著良好的效果，有研究者利用萃取膜生物反應器處理含有3,4-二氯苯胺的制藥廢水，去除率可達99%。還有研究者采用厭氧膜生物反應器處理COD濃度為25000 mg/L的制藥廢水，去除率也可達到90%以上。

3　結語

制藥廢水成分復雜，可生化性差，處理難度大，是工業(yè)廢水處理的難題之一。傳統(tǒng)的水處理技術對其處理效果相對較低。這也使得一些新型的水處理技術不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了高級氧化技術、膜分離技術等。高級氧化技術對有機物的處理具有高效性，氧化分解徹底的優(yōu)勢，在制藥廢水行業(yè)得到了青睞。而新型的分離膜不斷發(fā)展，使得其對制藥廢水中有機物的分離回收的效果越來越顯著。但是制藥廢水水質的特殊性，單一的處理技術尚不能完全處理達標，而是采用各個技術的組合對其有針對性的進行處理。隨著污水處理技術的不斷發(fā)展，相信制藥廢水的處理不再會是難題。

[1]徐鶯,朱承駐,張仁熙,等.電解法降解動物制藥廢水的研究[J].化學世界,2002(增刊):94-96.

[2]蘇榮軍,王鵬,車春波,等.Fenton法深度處理中藥廢水的研究[J].西安建筑科技大學學報:自然科學版,2009,41(4):575-579.

[3]蔣展鵬,楊宏偉,譚亞軍,等.催化濕式氧化技術處理VC制藥廢水的試驗研究[J].給水排水,2004,30(3):41-44.

[4]葉文榮.光催化協(xié)同臭氧深度處理高濃度制藥廢水[J].廣州化工,2011,39(16):108-110.

[5]王征帆,劉展晴,秦雄偉.我國廢水處理中的高級氧化技術[J].廣州化工,2010,38(5):26-29.

[6]朱安娜,吳卓,荊一風,等.納濾膜分離潔霉素生產(chǎn)廢水的試驗研究[J].膜科學與技術,2000,20(4):49-51.

[7]甘一萍,白宇.污水處理廠深度處理與再生利用技術[M].北京:中國建筑出版社,2010:198-206.

[8]蘇焱順,林方敏.混凝沉淀-MBR工藝處理制藥廢水[J].給水排水,2011,37(3):63-64.

王成文(1982—)，女，漢族，碩士學歷，工程師，主要從事污水處理技術研究和設計工作。