制藥廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

展光偉

（山東魯抗舍里樂藥業(yè)有限公司，山東濟(jì)寧 273500）

進(jìn)入21世紀(jì)，我國制藥行業(yè)高速發(fā)展，藥品生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量越來越多，行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，已成為世界上第二大原料藥生產(chǎn)國。伴隨制藥行業(yè)的不斷發(fā)展，制藥廢水呈現(xiàn)爆發(fā)式的增加，排放量占總工業(yè)廢水排放量的3%左右。制藥過程具有原料及生產(chǎn)的復(fù)雜性，不同原料在使用過程中，會產(chǎn)生制藥中間體以及代謝產(chǎn)物，也會產(chǎn)生較多的高濃度、高毒性以及難以降解的廢水，成為國家環(huán)境保護(hù)工作中重點(diǎn)治理的產(chǎn)業(yè)之一。在大多數(shù)國家和地區(qū)的廢水以及地表水中均檢測發(fā)現(xiàn)近百種藥物以及代謝產(chǎn)物，制藥廢水的處理逐漸引起全社會的關(guān)注。

1 制藥廢水產(chǎn)生的原因

從工藝層面上分析，制藥廢水可以劃分為合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥制藥廢水、生物法制藥生產(chǎn)發(fā)酵廢水等[1]。合成類藥品是通過有機(jī)以及無機(jī)原料，通過化學(xué)反應(yīng)以及中間體反應(yīng)過程獲取產(chǎn)品，這一生產(chǎn)特性決定了化學(xué)合成類制藥廢水組成成分是結(jié)晶母液以及殘余生產(chǎn)物等，因此使用的主要處理方法是生物法、物理法以及化學(xué)法。中成藥生產(chǎn)過程包括不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如動植物或者是礦物等不同原料的提取以及分類等，使用的藥物種類較多，因此產(chǎn)生的廢水成分具有差異性。通常情況下，中藥類制藥廢水成分比較復(fù)雜，水質(zhì)水量也有較大的波動，但其中的生化性較好，可以使用生物法進(jìn)行處理。生物法制藥生產(chǎn)發(fā)酵廢水主要是微生物發(fā)酵產(chǎn)生的廢液、提取及純化過程中生產(chǎn)的殘余液體、發(fā)酵罐排放的洗滌廢水等，多使用化學(xué)法以及生物法處理[2]。

2 制藥廢水處理技術(shù)

2.1 物理處理技術(shù)

2.1.1 混凝法

混凝法的使用原理將混凝劑應(yīng)用于廢水中，使用這一措施的主要作用是借助其吸附以及中和電荷的作用，使廢水中的膠體逐漸喪失穩(wěn)定性，在凝結(jié)作用產(chǎn)生后可以繼續(xù)發(fā)揮沉淀作用?；炷夹g(shù)的應(yīng)用可以有效降低污染物的濃度，改善廢水的生物降解性，但沉淀階段存在的污泥會形成二次污染，這是混凝法技術(shù)應(yīng)用的弊端之一?；炷ㄌ幚砑夹g(shù)在整體處理階段中需要貫穿始終，包括預(yù)處理階段、中間處理階段以及最終處理階段，制藥試劑中有毒物質(zhì)濃度較大，使用這一處理技術(shù)可以降低廢水中有毒物質(zhì)的含量，也可以有效解決除臭等問題。

2.1.2 吸附法

吸附法處理技術(shù)屬于比較簡單的物理處理方式，通過多孔性固體產(chǎn)生的吸附作用，將其放入廢水中可以有效去除部分污染物質(zhì)，具有凈化作用。比較常見的吸附性固體有活性炭、吸附樹脂等[3]。

2.1.3 電解法

電解法處理技術(shù)是通過電解作用，使污染物離子在電場作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動，從而去除廢水中污染物。電解法處理技術(shù)主要特點(diǎn)是操作簡單、脫色效果好，相關(guān)研究表明，在pH值為2的情況下，使用12 V電壓電解4 h，其中污染物的去除率可以達(dá)到60%以上。

2.1.4 氣浮法

氣浮法處理技術(shù)是通過相應(yīng)方式導(dǎo)致水中產(chǎn)生大量的氣泡，其與廢水中的污染物產(chǎn)生微粒粘附作用，最終形成氣浮體上升至水面，從而去除污染物，主要使用的方式有充氣氣浮、化學(xué)氣浮以及電解氣浮等[4]。

2.2 生物法處理技術(shù)

生物法處理技術(shù)是通過微生物的新陳代謝作用，將水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無機(jī)物。通過工藝處理合成依托度酸殘留較高的制藥廢水（藥物殘余達(dá)到7 500 mg/L），研究結(jié)果顯示，使用生物法處理技術(shù)可以保證其中90%左右的藥物殘余去除，由于在處理過程中會生成硝酸鹽以及硫化物抑制，采用預(yù)氧化工藝處理后其去除率可以達(dá)到100%。通過移動床生物膜反應(yīng)器（Moving-Bed Biofilm Reactor，MBBR）工藝處理技術(shù)，以間歇式以及連續(xù)式使用方式分別處理制藥廢水，結(jié)果表明這一處理方法對廢水中的污染物去除率較高，并且間歇式處理方式效果更佳。相關(guān)研究人員利用厭氧膜生物反應(yīng)器（Anaerobic Membrane Bioreactor，AnMBR）處理技術(shù)，進(jìn)行制藥廢水的處理試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)甲醇作為唯一使用碳源情況下，去除率可以達(dá)到97%，制藥廢水作為唯一碳源情況下，去除率僅有78%左右，且反應(yīng)器內(nèi)存在的微生物群落也有一定區(qū)別。還有部分研究人員使用升流式厭氧填料床反應(yīng)器（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket，UASB）技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵類制藥廢水處理中，發(fā)現(xiàn)水力的停留時間主要是在2.5～4.0 d，負(fù)荷情況顯示為0.6～2.0 g/d，去除率為95%左右，滿足排水標(biāo)準(zhǔn)。UASB處理技術(shù)主要應(yīng)用在提取類高鹽制藥廢水中，其停留時間設(shè)置為48 h，在處理之后去除率為41.3%左右。其反應(yīng)器配備主要有三相分離器，有效分離氣體、液體以及固體，在反應(yīng)器中可以有效維持較高的污泥濃度，處理效率突出，同時承受較高有機(jī)負(fù)荷，在中高濃度有機(jī)廢水排出中應(yīng)用比較廣泛。厭氧出水之后，使用膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor，MBR）及序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，SBR）處理，這兩種工藝的去除率分別為94%、92%，相比于UASB、AnMBR處理技術(shù)，MBR以及SBR的處理效果顯然更好[5]。

2.3 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)是使用相關(guān)化學(xué)試劑與污染物反應(yīng)進(jìn)行處理的方式，若試劑使用過量會造成二次污染，因此工作人員應(yīng)重視試劑用量的控制，在使用之前需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的研究，確定精確的用量配比。

2.3.1 臭氧氧化技術(shù)

臭氧氧化技術(shù)是借助臭氧的強(qiáng)氧化能力對有機(jī)廢水進(jìn)行相應(yīng)處理，O3、OH-會生成更具氧化能力的自由基，這種物質(zhì)可以對不同類型的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行同時氧化。技術(shù)使用過程中，其產(chǎn)生的優(yōu)勢是反應(yīng)比較迅速，同時二次污染的弊端可以解決。去除制藥廢水中污染物質(zhì)。結(jié)合相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，針對阿莫西林制藥廢水處理過程中，將pH數(shù)值設(shè)定為5.5情況下，其中數(shù)值占據(jù)90%左右的藥物會在5 min內(nèi)被O3氧化，但僅使用O3進(jìn)行氧化處理時，未設(shè)置pH值環(huán)境下，氧化能力也不夠顯著[6]?；谏鲜銮闆r，臭氧利用率有效提升，利用組合工藝處理技術(shù)比較適合，提高凈化處理效果。

2.3.2 Fenton試劑處理技術(shù)

Fenton試劑處理技術(shù)是將亞鐵鹽作為催化劑，在相應(yīng)環(huán)境中產(chǎn)生強(qiáng)氧化作用，促成多種有機(jī)分子分解，具有處理廢水作用。這一技術(shù)的使用不需要高溫高壓條件，但氧化能力較低，在處理后的廢水中含有過量鐵離子。試驗(yàn)結(jié)果表明，使用Fenton試劑法可以有效處理胃必治制藥廢水，可以使用相應(yīng)濃度的FeSO4和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的H2O2構(gòu)成體積比為1∶2的混合溶液，反應(yīng)時間控制在90 min，溫度設(shè)置為60 ℃，添加比例為150 mL/L，最佳條件下去除率高達(dá)90%。

2.3.3 光催化氧化技術(shù)

光催化氧化技術(shù)的實(shí)際處理前景比較廣闊，在使用過程中催化劑主要是N型半導(dǎo)體，借助紫外線部分進(jìn)行光輻射，構(gòu)成自由基，具有氧化能力，這種物質(zhì)可以氧化多種污染物質(zhì)。光催化方式技術(shù)效果比較顯著、簡易性高，可以對物質(zhì)進(jìn)行還原氧化，脫色效果顯著，二次污染問題可有效解決，但是由于使用單一光效果并不好，因此還需要繼續(xù)深入研究再投入生產(chǎn)[7]。

3 結(jié)語

制藥廢水成分比較復(fù)雜，水質(zhì)波動較大，并且廢水中存在較多的毒性物質(zhì)以及有機(jī)物，需要多工藝組合以提高廢水處理的效果。