化學(xué)合成類制藥廢水處理工藝的研究

簡浩宇

摘 要：化學(xué)合成制藥廢水是一種成分復(fù)雜、毒性高、含難降解有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)廢水，已逐漸成為重要的污染源之一，如何處理該類廢水對(duì)于環(huán)境保護(hù)而言意義重大。結(jié)合化學(xué)合成制藥廢水處理工程實(shí)例，分析了廢水處理工藝、調(diào)試運(yùn)行情況及工程經(jīng)濟(jì)效益，為該類廢水的治理工藝的選擇提供了參考。

關(guān)鍵詞：廢水；污染源；處理工藝；水質(zhì)成分

中圖分類號(hào)：X787 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.114

化學(xué)合成的制藥企業(yè)每年會(huì)造成非常嚴(yán)重的污染，究其原因是合成工藝路線長、反應(yīng)步驟過多，最終產(chǎn)品只占原料總量的5%～15%，剩余的絕大多數(shù)以廢氣、廢液、廢渣的三廢形式存在。其中，化學(xué)制藥廢水大多數(shù)具有有機(jī)物濃度高、含難降解及對(duì)微生物有毒的物質(zhì)、水質(zhì)成分復(fù)雜、可生化性差等特點(diǎn)，是重要的污染源之一，成為了污水處理行業(yè)難處理的廢水之一。為了使制藥廢水達(dá)標(biāo)排放，制藥廢水深度處理技術(shù)的研究已經(jīng)刻不容緩。

1 工程概況

某大型醫(yī)藥企業(yè)主要采用化學(xué)合成法生產(chǎn)抗腫瘤、抗生素、消化道及精神類藥物的原料藥，其排放的廢水按高濃度廢水和低濃度廢水分質(zhì)收集，高濃度廢水主要為生產(chǎn)車間用于合成藥劑時(shí)產(chǎn)生的結(jié)晶母液、轉(zhuǎn)相母液、吸附殘液等；低濃度廢水主要為生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的反應(yīng)釜、過濾機(jī)、催化劑載體等設(shè)備和材料的清洗水等。根據(jù)園區(qū)污水處理廠的接管要求，該廢水處理站建成后排水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）表4中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 處理工藝

2.1 廢水水質(zhì)分析

化學(xué)合成的制藥企業(yè)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的污染，究其原因是因合成工藝路線長、反應(yīng)步驟過多，未反應(yīng)的原輔料及溶劑大量進(jìn)入廢水中，最終產(chǎn)生的廢水極難處理。該廢水中主要的污染物質(zhì)為有機(jī)物，比如苯類有機(jī)物、醇、酯、石油類、乙醇、氯仿、DMF等。該類廢水水質(zhì)、水量波動(dòng)大，多含有成分復(fù)雜、有抑菌作用的抗生素，有機(jī)污染物種類多、濃度大、色度深和含鹽量高，屬于典型的高濃度難降解有機(jī)廢水，僅靠單一的處理方法無法滿足達(dá)標(biāo)排放要求，必須組合多種工藝進(jìn)行聯(lián)合處理。

2.2 工藝流程

為了保證預(yù)處理效果，可根據(jù)高濃度生產(chǎn)廢水的微電解處理效果，將一組混凝反應(yīng)池靈活調(diào)整成Fenton氧化池，高濃度廢水經(jīng)微電解后先進(jìn)行Fenton氧化反應(yīng)，再與低濃度生產(chǎn)廢水混合后進(jìn)行混凝沉淀。生產(chǎn)廢水經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入調(diào)節(jié)池B與廠區(qū)生活污水混合，再一同進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行厭氧降解，最終進(jìn)入A/O池進(jìn)行生化處理。為了保證脫氮效果，池中設(shè)混合液回流系統(tǒng)。生化出水經(jīng)二沉池固液分離后進(jìn)入清水池，由泵送入園區(qū)管網(wǎng)。二沉池設(shè)污泥回流泵，將污泥回流至A/O池。混凝沉淀池污泥、厭氧池污泥及二沉池剩余污泥經(jīng)污泥池濃縮后脫水外運(yùn)處置。工藝流程如圖1所示。

為了避免因生產(chǎn)故障、檢修、消防而產(chǎn)生大量高濃度廢水，進(jìn)而給廢水處理站帶來負(fù)荷沖擊和環(huán)境污染等一系列問題，應(yīng)設(shè)應(yīng)急事故池用于接納生產(chǎn)過程中的事故廢水。

2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

主要構(gòu)筑物及設(shè)備包括以下8種：①集水池A。主要用于收集高濃度生產(chǎn)廢水，利用車間排放口原有集水池。②調(diào)節(jié)池A。調(diào)節(jié)池前端設(shè)有pH調(diào)整反應(yīng)區(qū)，廢水經(jīng)pH及水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)后提升至電催化反應(yīng)器進(jìn)行處理，其尺寸為L×B×H=3.5 m×3.0 m×3.0 m，有效水深為2.5 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼混，內(nèi)壁防腐，半地下式。③電催化反應(yīng)器。成套設(shè)備2組，單組處理能力為2 m3/h，N=15 kW。④微電解反應(yīng)器。2座反應(yīng)塔，攪拌槽式，并聯(lián)使用。配套設(shè)備為微電解反應(yīng)器2座，規(guī)格為φ1.5 m×2.0 m，碳鋼襯膠防腐，N=2.2 kW。⑤混凝沉淀池。經(jīng)微電解處理后投加混凝藥劑，進(jìn)一步去除廢水中的污染物質(zhì)，分為混凝反應(yīng)區(qū)和混凝沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)分2組4格。其中，有一組可根據(jù)高濃度廢水微電解處理效果，靈活調(diào)整成Fenton氧化池。⑥集水池C。主要用于收集低濃度生產(chǎn)廢水，利用車間排放口原有集水池。⑦格柵井及集水池B。生活污水經(jīng)格柵去除大顆粒雜質(zhì)后進(jìn)入集水池B，通過泵提升進(jìn)入調(diào)節(jié)池B。⑧調(diào)節(jié)池B。用于混合生產(chǎn)廢水（高濃度、低濃度）、廠區(qū)生活污水，池中設(shè)攪拌系統(tǒng)，均衡水質(zhì)水量，以減少對(duì)生物處理系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷，其尺寸為L×B×H=16.0 m×12.0 m×5.0 m，有效水深為4.5 m。

3 調(diào)試運(yùn)行情況

3.1 UASB反應(yīng)器調(diào)試

UASB反應(yīng)器接種污泥取自工業(yè)園區(qū)污水處理廠經(jīng)消化一個(gè)月的污泥，將含固率為80%的接種污泥投入調(diào)節(jié)池，加生活污水及少量工藝廢水充分?jǐn)嚢杈鶆虮萌險(xiǎn)ASB反應(yīng)器，蒸汽加熱控制溫度在35 ℃，接種污泥投加量為100 t。對(duì)UASB反應(yīng)器出水進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測并逐步提高進(jìn)水COD質(zhì)量濃度至4 000 mg/L，當(dāng)反應(yīng)器的COD去除率穩(wěn)定在60%以上時(shí)，觀察污泥床有大量污泥絮體形成，反應(yīng)器頂部液面有大量氣泡產(chǎn)生，由此可以認(rèn)為UASB反應(yīng)器初步啟動(dòng)成功。

3.2 A/O生化系統(tǒng)調(diào)試

生化系統(tǒng)接種污泥取自工業(yè)園區(qū)污水處理廠好氧活性污泥，脫水后的活性污泥含固率約80%，污泥投加量為100 t。以生活污水、少量工藝廢水及UASB反應(yīng)器出水并添加少量N、P營養(yǎng)悶曝一周。運(yùn)行中連續(xù)觀察填料上的掛膜情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)填料掛膜良好時(shí)，逐步提高進(jìn)水質(zhì)量濃度至1 500 mg/L，當(dāng)反應(yīng)器的COD去除率穩(wěn)定在80%以上時(shí)，對(duì)填料上的絮體鏡檢，觀察到生物相豐富，有大量菌膠團(tuán)及原生動(dòng)物存在，由此可以認(rèn)為A/O生化系統(tǒng)調(diào)試成功。

3.3 調(diào)試結(jié)果

該工程于2012-06竣工，調(diào)試期約4個(gè)月，各工藝單元運(yùn)行正常，監(jiān)測結(jié)果顯示出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）中表4的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2012-11一次性順利通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保局驗(yàn)收，運(yùn)行監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

甲苯、苯胺類、苯酚、硝基苯類、氯仿在出水中均未檢出。

4 工程經(jīng)濟(jì)分析

4.1 工程投資

工程投資為568.92萬元，其中土建投資為230.78萬元，設(shè)備投資為241.55萬元，設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試為96.59萬元。

4.2 運(yùn)行成本

動(dòng)力費(fèi)為1.24元/m3，藥劑費(fèi)為0.98元/m3，人工費(fèi)為0.21元/m3，總費(fèi)用為2.43元/m3。

4.3 占地面積

總占地面積為2 700 m2（包括綠化面積）。

5 結(jié)束語

綜上所述，化學(xué)合成制藥廢水危害大，難降解，是重要的污染源之一。為了堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，構(gòu)建“資源保護(hù)型，環(huán)境友好型”的和諧社會(huì)，在化學(xué)制藥合成和廢水處理中應(yīng)引入更多的新工藝、新技術(shù)，從而更好地處理廢水，改善環(huán)境。但市場上的藥物種類和數(shù)量繁多，制藥產(chǎn)生的有機(jī)污染物復(fù)雜，很多常用的廢水處理工藝成本較高、效率較低，處理后的廢水仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。工程實(shí)踐表明，本工程中的工藝處理效果穩(wěn)定、可靠，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，能保證整體的處理效果，可減少投資及運(yùn)行成本，為難降解化學(xué)合成制藥有機(jī)廢水的處理提供了參考。

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〔編輯：張思楠〕