制藥廢水的處理實驗研究

李 娜

(廊坊市綠杉環保技術服務有限公司 河北廊坊 065000)

1 制藥廢水處理技術現狀概述

1.1 制藥廢水特點

目前，制藥行業生產的藥物尤其是有機合成藥物品種繁多，需采用多種原料經過不同的合成路線加以制備，因此，產生的有機污染物種類多且嚴重超標，對大多數制藥企業來說，制藥廢水是一種較難處理的工業廢水，COD值高且波動性大，可生化性差，色度深，毒性大。此外，制藥廢水如不加處理而直接并入綜合污水處理系統進行處理，廢水中的抗生素等成分有可能抑制對廢水處理有益的微生物的生產，危害地表水的水生生態系統，進而影響動植物和人類，因此，制藥廢水的處理成為環境保護中的一件大事[1]。

1.2 制藥廢水生化處理技術現狀

制藥廢水的共性是有機污染物濃度較高，大都選用以生化法為主的處理技術，這些生化處理方法都已經比較成熟，在制藥廢水處理中都有不同程度的運用。對于不易生化處理或單經生化處理不能達標的制藥廢水，須采用其它方法對其進行預處理，以提高廢水的可生化性或改善廢水的生化特征，使廢水二級生化處理更為有效。

1.3 制藥廢水預處理技術現狀

目前國內外可用于制藥廢水預處理的方法主要有以下幾種：

1.3.1 氣浮法：原水調pH后首先進入裝有曝氣機的曝氣區，曝氣區產生的微氣泡與污水中的固體污染物有機地結合在一起上升到液面。固體污染物便依靠這些微氣泡支撐懸浮在水面上，通過刮渣機將浮渣排入污泥收集槽，凈化后的水由溢流槽溢流排放。

1.3.2 水解酸化法：水解酸化工藝是考慮到產甲烷菌與水解產酸菌生長速率不同，在反應器中利用水流動的淘洗作用造成甲烷菌在反應器中難于繁殖，將厭氧處理控制在反應時間短的厭氧處理第一階段，難于生物降解的物質轉化為易于生物降解的小分子物質。

1.3.3 凝聚法：該法主要預處理那些有機污染成分主要以膠體存在以及含氟的廢水，可采用混凝法。

1.3.4 吸附法：該法預處理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。

1.3.5 臭氧氧化法：臭氧氧化法具有氧化能力強，反映速度快，不產生污泥，無二次污染等優點。它不僅對水中污染物具有氧化與分解的作用，而且能夠起到脫色、除臭、殺菌、等作用。

1.4 臭氧在廢水處理中的應用概述

1.4.1 臭氧反應機理

臭氧氧化能力很強，能與許多有機物或官能團發生反應，通常認為臭氧與有機物的反應有兩種途徑：一是臭氧以氧分子形式與水體中的有機物進行直接反應；二是堿性條件下臭氧在水體中分解后產生氧化性很強的羥基自由基等中間產物，發生間接氧化反應。

1.4.2 臭氧在廢水處理中的應用

臭氧在水處理中的應用己有百年的歷史，但由于臭氧發生設備和運行費用較高，能耗高，臭氧產量低，臭氧一直以來主要用于消毒處理和給水中微污染的處理，對于難降解廢水或有害有毒的有機廢水，直接用臭氧完成全部處理過程的比較少。因此，如何制取高濃度、高產量、高效率、低成本的臭氧，是臭氧技術在廢水處理中實用化的突破點。處理工業廢水一般采用臭氧與其它處理方法聯合工藝去除難生物降解的有機物[2]。

2 實驗設計思路及分析方法

2.1 實驗設計思路

2.1.1 實驗設備及工藝流程

臭氧氧化法處理難降解制藥廢水的實驗工藝流程，如圖1所示

圖1 實驗工藝流程圖

圖2 臭氧產生機理

臭氧采用組合式臭氧發生器，用無聲放電方法制備，其工作原理如圖2所示。在玻璃管外套一個不銹鋼管，使兩者之間形成放電間隙，玻璃管內涂有石墨作為一個電極，交流電源通過變壓器將高壓交流電加在石墨層和不銹鋼管之間，使放電間隙產生高速電子流，玻璃管作為電介質防止兩個電極之間產生火化放電。將干燥空氣或氧氣從一端送入放電間隙，由于在放電間隙中受到高速電子流的轟擊，從另一端出來時就成為臭氧混合氣。

2.1.2 實驗內容與方法

(1)廢水水質情況

本試驗采用的廢水為石家莊某制藥廠的三種制藥廢水，分別為A、B、C。

A為抗生素制藥廢水:主要成分為丙酮、丁酯、乙醇、粉針、青霉素、抗生素。原水COD在1000 mg/L左右，要求處理后COD降低到200 mg/L左右，達到國家污水排放標準。

B為阿莫西林制藥廢水:主要成分為淀粉、阿莫西林、抗生素等。原水COD在1000 mg/L左右，要求處理后COD降低到200 mg/L左右，達到國家污水排放標準。

C為某口服液制藥廢水:成分未知。COD值較大，在50000 mg/L以上，要求處理后COD降低幅度較大，達到國家污水排放標準。

(2)實驗內容和方法

本試驗主要采用臭氧氧化法對廢水進行處理。

A:取200 ml水樣置于2000 ml量筒中，稀釋至2000 ml，用氣流量為4.5 ml/s的臭氧處理30 min,每隔5 min取樣10 ml置于500 ml錐形瓶中稀釋至20 ml，分別測定水樣的色度、濁度、COD和pH等因素。

B:取200 ml水樣置于2000 ml量筒中，稀釋至2000 ml，用氣流量為4.5 ml/s的臭氧處理30 min,每隔5 min取樣10 ml置于500 ml錐形瓶中稀釋至20 ml，分別測定水樣的色度、濁度、COD和pH等因素。

圖3 水樣A 的COD 值隨反應時間變化情況

圖4 水樣B 的COD 值隨反應時間變化情況

圖5 水樣C 的COD 值隨反應時間變化情況

C:取10 ml水樣置于2000 ml量筒中，稀釋至2000 ml，用氣流量為4.5 ml/s的臭氧處理30 min,每隔5 min取樣10 ml置于500 ml錐形瓶中稀釋至20 ml，分別

測定水樣的色度、濁度、COD和pH等因素。

2.2 指標的選取及測定方法。

2.2.1 指標的選取

(1)色度：用以考證臭氧氧化法處理制藥廢水對色度的去除效果。

(2)濁度：用以考證臭氧氧化法處理制藥廢水對濁度的去除效果。

(3)pH值：用以考證臭氧氧化法處理制藥廢水對酸堿度的改變效果。

(4)COD：實驗采用測定廢水在不同的反應條件下COD的變化，可以了解臭氧和催化劑對廢水的去除效率和作用，從而確定臭氧對廢水的降解作用，并為廢水的預處理選定最佳催化劑。

2.2.2 分析測定儀器COD測定儀器；25 ml具塞比色管；超聲波細胞粉碎機；分析天平；濁度儀；電熱干燥箱；組合式臭氧發生器。

2.2.3 藥品

重鉻酸鉀標準溶液[c(1/6K2Cr2O7)=0.2500mol/L]；試亞鐵靈指示劑；硫酸亞鐵銨標準溶液；硫酸銀-硫酸溶液；硫酸汞結晶或粉末。

2.2.4 分析測定方法。

(1)色度：稀釋倍數法；(2)濁度：用濁度儀測量；(3)pH值：用通用pH試紙和精密pH試紙聯合測量；(4)COD：用重鉻酸鉀法測量。

3 實驗數據分析

3.1 水樣A 的數據分析

(1)色度：原水色度值為30，經臭氧氧化法處理20 min后，色度值降為0。

(2)濁度：原水濁度值為8.6，經臭氧氧化法處理20 min后，濁度值降為3。

(3)pH值：原水pH值為7，經臭氧氧化法處理后無明顯變化。

(4)COD值：原水COD值為1000mg/L，經臭氧氧化法處理20min以后，COD值降為200mg/L。COD隨反應時間的變化情況如表1所示。

表1 水樣A COD 去除率隨反應時間變化情況

3.2 水樣B的數據分析

3.2.1 色度：原水色度值為0，經臭氧氧化法處理后無變化。

3.2.2 濁度：原水濁度值為5.7，經臭氧氧化法處理15 min后，濁度值降為2.2。

3.2.3 pH值：原水pH值為7，經臭氧氧化法處理后無明顯變化。

3.2.4 COD值：原水COD值為1000mg/L，經臭氧氧化法處理15min以后，COD值降為200mg/L。COD隨反應時間的變化情況如表2所示。

表2 水樣B 的COD 去除率隨反應時間變化情況

3.3 水樣C的數據分析

3.3.1 色度：原水色度值為0，經臭氧氧化法處理后無變化。

3.3.2 濁度：原水濁度值為3.3，經臭氧氧化法處理30 min后，濁度值降為1.5。

3.3.3 pH值：原水pH值為6，經臭氧氧化法處理30min后變為5.5。3.3.4 COD值：原水COD值為70000 mg/L，經臭氧氧化法處理30 min以后，COD值降為36000 mg/L。COD隨反應時間的變化情況如表3所示。

表3 水樣C 的COD 去除率隨反應時間變化情況

4 結論

本論文主要利用臭氧氧化法配合超聲—好氧法對石家莊某制藥廠生產的三種制藥廢水進行實驗研究處理，結果基本符合開題預期，得出以下結論：

4.1 臭氧氧化法對抗生素制藥廢水的處理效果良好，臭氧對水樣的色度以及濁度去除效果較好，經臭氧氧化法處理20 min后，色度由原來的30降為0，濁度由原來的8.6下降到3，COD由原來的1000 mg/L下降到200 mg/L，COD的去除率達到80%。

4.2 臭氧氧化法對阿莫西林制藥廢水的處理效果良好，臭氧對水樣的濁度去除效果較好，經臭氧氧化法處理15 min后，濁度由原來的5.7下降到2.2，COD由原來的1000 mg/L下降到200 mg/L，COD的去除率達到80%。

4.3 臭氧氧化法對未知成分的高濃度制藥廢水有一定的處理效果，臭氧對該水樣的濁度去除效果良好，經臭氧氧化法處理30 min后，濁度由原來的3.3下降到1.5，pH值由6下降到5.5，證明經臭氧處理后有少量酸性物質產生，COD由原來的70000 mg/L下降到36000 mg/L，去除率達到50%，處理后的廢水COD值仍過高，需對其進行進一步的生化處理。

[1]許芝.臭氧氧化難生化降解有機物的研究.大連鐵道學院學報,2001,22,4:82-86.

[2]劉春芳.臭氧高級氧化技術在廢水處理中的研究進展.石化技術與應用,2002,20,4：278-280.