生物醫(yī)藥廢水處理的工程應(yīng)用研究

李 杰，陸志家，周 飛，吳曉薇

（江蘇科易達(dá)環(huán)保科技有限公司，江蘇 鹽城 224002）

改革開放40年來，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們的生活水平有了非常大的提升，人們對(duì)醫(yī)療保健的需求隨之增加。近些年，我國(guó)生物制藥行業(yè)有了非常大的進(jìn)步，生物制藥企業(yè)的數(shù)量也越來越多，但相比發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大差距[1]。我國(guó)生物制藥企業(yè)獲得的經(jīng)濟(jì)收益較低，對(duì)環(huán)境造成的污染卻更為嚴(yán)重。對(duì)生物制藥企業(yè)的廢水治理進(jìn)行研究，使排放的廢水達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成了相關(guān)從業(yè)人員重點(diǎn)研究的課題之一。

1 生物制藥企業(yè)廢水概述

生物制藥企業(yè)產(chǎn)生的廢水主要包括：中藥提取廢水、化學(xué)制藥廢水以及抗生素類廢水。生物制藥企業(yè)廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，在實(shí)際處理過程中比較困難。我國(guó)有接近5 000家生物制藥企業(yè)，這些企業(yè)每年生產(chǎn)的化學(xué)原料大約有1 000種。其中，化學(xué)類制劑超出4 000種。由于生產(chǎn)藥物的產(chǎn)品、工藝存在很大差別，生物制藥企業(yè)產(chǎn)生的廢水也呈現(xiàn)出有機(jī)污染物種類復(fù)雜、濃度高等特點(diǎn)，水質(zhì)水量變化大。因此，生物制藥企業(yè)廢水的處理一直受到人們的高度重視。同時(shí)，如何掌控該類廢水處理后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的經(jīng)濟(jì)合理與技術(shù)可行的平衡點(diǎn)也是非常大的難題。

1.1 生物制藥特點(diǎn)

從布局來看，生物醫(yī)藥企業(yè)大都分布在山東、山西以及廣東等區(qū)域。隨著近些年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)布局有了非常大的變化。隨著國(guó)家相關(guān)政策的出臺(tái)，西部地區(qū)的制藥企業(yè)越來越多，原料藥的生產(chǎn)地區(qū)已經(jīng)從東向西、由沿海向內(nèi)陸逐漸轉(zhuǎn)移。生物制藥行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，生產(chǎn)集中度比較低，創(chuàng)新意識(shí)弱，這也是限制其持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。而從生產(chǎn)工藝來看，藥品可以劃分為生物制藥與化學(xué)制藥兩大類。生物制藥是指利用植物等有機(jī)原料提煉制造藥物。化學(xué)制藥主要是通過一系列的化學(xué)反應(yīng)制成的藥品，并且化學(xué)制藥使用的輔料比較多，生產(chǎn)過程中采用的工序也比較復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生更多的廢棄物。

1.2 廢水特點(diǎn)

依據(jù)廢水產(chǎn)生的過程，生產(chǎn)工藝是影響廢水差異性的最大因素。這直接導(dǎo)致生物制藥廢水具有復(fù)雜性和多樣性。藥品生產(chǎn)期間會(huì)排放出大量廢水，對(duì)水源造成無法挽回的破壞。生物制藥企業(yè)產(chǎn)生的廢水主要包含廢濾液、溶劑回收殘液以及廢母液等。這些廢水污染物濃度高，酸堿性和水溫變化大，影響污水處理的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2 工藝處理方法及原則

2.1 工藝處理方法

2.1.1 厭氧+好氧+深度處理回用

國(guó)內(nèi)部分生物制藥企業(yè)選擇厭氧+A/O+砂濾+碳濾+超濾+反滲透+三效蒸發(fā)的方式對(duì)廢水進(jìn)行處理。廢水經(jīng)處理后可在生產(chǎn)車間內(nèi)直接回用。污泥通過壓濾的方式進(jìn)行深度脫水后處置，實(shí)際的廢水處理成本約為40元/t。

2.1.2 水解+A/O+MBR處理工藝

人們可以選擇使用水解酸化+A/O+MBR的處理方式。某生物醫(yī)藥公司設(shè)計(jì)的處理量為360 m3/d[2]。經(jīng)處理的廢水，COD≤50 mg/L，BOD≤l0 mg/L，SS≤ 10 mg/L，NH3-N≤10 mg/L，TP≤ 0.5 mg/L，滿足《生物工程類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21907-2008）排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1.3 ABR結(jié)合MBR工藝

化學(xué)混凝+ABR結(jié)合MBR也是處理生物制藥企業(yè)廢水的有效工藝。某生物醫(yī)藥企業(yè)廢水處理裝置的處理能力為2 m3/d。在連續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，出水COD≤30 mg/L，NH3-N≤1 mg/L，去除率可達(dá)99%。

2.2 工藝處理原則

2.2.1 清污分流原則

對(duì)于不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水，人們要按照其實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行分類收集、分質(zhì)處理，根據(jù)處理之后的廢水水質(zhì)決定回用還是直接排放。

2.2.2 水質(zhì)化驗(yàn)處理原則

按照生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，根據(jù)最終數(shù)據(jù)分析結(jié)果，選擇最有效且經(jīng)濟(jì)的廢水處理方式。

3 水質(zhì)水量

某生物制藥企業(yè)廢水主要來自于車間設(shè)備與地面沖洗廢水、日常生活廢水、純水制備廢水以及鍋爐軟水制備產(chǎn)生的濃水。設(shè)計(jì)最大處理能力是：100 m3/d，約5 m3/h。

3.1 工藝流程

根據(jù)廢水進(jìn)出水的水質(zhì)要求，設(shè)計(jì)時(shí)選擇水解酸化結(jié)合IC兩相厭氧、沉淀池、SBR以及砂濾的處理方式。詳細(xì)的工藝處理流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

3.2 工藝說明

預(yù)處理后的廢水統(tǒng)一進(jìn)入調(diào)節(jié)池，由于污水的水量及水質(zhì)隨時(shí)間變化而不斷改變，污水處理站配備了一定容量的調(diào)節(jié)池對(duì)水量與水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保后續(xù)構(gòu)筑物及設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在對(duì)廢水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)時(shí)，不但要確保處理系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，而且要確保生化進(jìn)水pH值在7～9的范圍內(nèi)，才可滿足廢水的達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)生化進(jìn)水的pH值達(dá)不到要求時(shí)，必須啟動(dòng)調(diào)節(jié)酸堿裝置，使生化進(jìn)水滿足規(guī)定要求；當(dāng)廢水溫度達(dá)不到要求時(shí)，還需對(duì)廢水設(shè)蒸汽加熱裝置，以滿足水解及厭氧反應(yīng)器在中溫條件下消化[3]。同時(shí)，還需對(duì)污泥濃縮池上清液及壓濾液進(jìn)行收集處理。

4 實(shí)際的運(yùn)行效果

生物醫(yī)藥廢水通過上述工藝處理后，各單元的處理效果詳情如表1～表4所示，處理標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表1 生物醫(yī)藥廢水各處理單元效果分析（水解酸化池-IC塔）

表2 生物醫(yī)藥廢水各處理單元效果分析（氣浮絮凝池）

表3 生物醫(yī)藥廢水各處理單元效果分析（SBR池）

表4 生物醫(yī)藥廢水各處理單元效果分析（砂濾池）

表5 生物醫(yī)藥廢水處理標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)論

在規(guī)劃建設(shè)生物制藥企業(yè)時(shí)，相關(guān)人員必須重視污水處理工程的設(shè)計(jì)工作，盡可能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境共同發(fā)展。同時(shí)，對(duì)廢水進(jìn)行處理時(shí)，須按照生物醫(yī)藥廢水的特性，選擇水解酸化，結(jié)合IC兩相厭氧生物處理技術(shù)、沉淀池以及砂濾等深度處理方式，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下使廢水處理后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。