制藥中間體廢水處理研究

沈 志

（上海泓濟環保科技股份有限公司 上海 200231）

引言

制藥工業是我國工業體系中的重要產業，隨著經濟快速發展與人民消費水平的不斷提高，制藥行業也呈現了迅速發展之勢。制藥廢水污染物成分復雜、毒性大、色度高、難生物降解、水質水量變化大，是工業廢水中較難處理的一種[1-2]。一般制藥工業污染物排放標準體系由6個分標準組成，即發酵類、化學合成類、提取類、中藥類、生物工程類和混裝制劑類。制藥行業在國家的環保治理行業中屬于重點治理行業對象，排放的廢水同時也是國家環境監測治理的重要對象。

本文以一家制藥廠為例，該制藥廠主要包括藥物實驗研究場所、中試研究基地和精品生產基地。項目建設配套污水處理工程，廢水來源為廠區生產廢水和生活污水，總設計規模200m3/d，其中高濃廢水50m3/d，低濃度廢水150m3/d。

1 實驗材料及方法

1.1 進出水水質標準

根據該制藥廠提供進水水質，本工藝進水水質如下：

表1 設計進水水質

本項目廢水經廠區內污水處理站處理后，通過開發區污水管網送石橋子污水處理廠處理達標后排入北沙河，本項目污水中污染物pH、COD、BOD5、氨氮、SS排放執行《遼寧省污水綜合排放標準》（DB21/1627-2008）表2中“排入設置污水處理廠的收集管網系統的污水”水污染物最高允許濃度要求，二氯甲烷執行《化學合成類制藥工業水污染物排放標準》（GB21904-2008）表2中限值要求。綜合執行如下標準：

表2 設計出水水質

1.2 試驗儀器及方法

CODCr的測定采用標準重鉻酸鉀法(GB 11914-89)；BOD5的測定采用稀釋接種法，等效于GB 7488-87。氨氮的測定采用納氏試劑分光光度法。總氮的測定采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法[6]。

2 結果與討論

2.1 水量水質特點

本項目廢水來源為生產廢水及廠區生活污水，其中主要污染來自高濃度有機廢水，具體水質特點如下：

（1）高濃廢水主要來自原料藥、制劑的生產和研發，廢水中含有高濃度有機溶劑及部分產品和中間體，其中大部分有機污染物可生化性較好，但DMF、四氫呋喃等為難降解有機物，二氯甲烷等為生化毒性有機物。

（2）高濃度廢水含鹽量較高且含一定的懸浮物，不適宜直接采用生物法處理。

（3）來自研發的廢水水質成分復雜，水質隨研發藥品種類變化而變化。

（4）高濃廢水氨氮濃度較低，但廢水中含有一定的含氮有機物，該部分有機物在生物處理過程中可轉化為氨氮。

（5）低濃度廢水來自生活污水和地面沖洗廢水，污染物濃度較低，可生化性較好。

2.2 工藝比選

根據上述水質分析，本工程應先對高濃廢水進行預處理，去除高濃廢水中的鹽分和部分大分子有機物，提高其可生化性。經過預處理的高濃廢水與低濃度廢水混合后進行厭氧和好氧處理，好氧出水可達標排放。各工藝段反應器選擇如下：

（1）懸浮物及油類的去除

高濃廢水中的鹽分需要采用蒸發工藝去除，為了避免蒸發器堵塞和保證換熱效率，需要在蒸發之前去除廢水中懸浮物和油類。根據同類廢水處理經驗，本工程采用混凝氣浮工藝去除懸浮物和油類。

（2）蒸發器的選擇

廢水處理常用的蒸發工藝有多效蒸發和MVR兩種。

對于本工程，廢水中含有一定的低沸點有機溶劑，在蒸發過程中低沸點有機溶劑會形成不凝氣體，從而影響MVR壓縮機的壓縮效率，隨著不凝氣體的積累，壓縮機效率會進一步下降，最終導致MVR無法正常運行。所以，本工程宜采用多效蒸發工藝作為本工程的蒸發器。

（3）厭氧生化部分

當前厭氧工藝處理可選擇的主要是UASB、IC和EGSB三種。其中IC和EGSB工藝為第三代厭氧反應器，主要用在大規模易降解的廢水處理。UASB第二代厭氧反應器，對各種廢水都有很好的適應性，尤其適用于水質變化較大廢水處理工程，所以本工程厭氧部分選用UASB反應器。

（4）好氧生化部分

廢水中含有一定的有機氮，經過厭氧處理后會有部分轉化為氨氮，所以為保證效果，本工程主體生化處理部分應采用A/O工藝。因廢水經過厭氧處理后，廢水中的大部分易降解有機物已經降解，廢水B/C較低，所以好氧部分需采用生物量大同時污泥齡較長的生物反應器。本工程好氧部分采用我公司的改進AO工藝（投加固定床平板填料），利用改進AO工藝中生物膜中高泥齡微生物對難降解有機物處理的高效性以及AO系統耐沖擊負荷的能力來保證整個系統的穩定運行。

如上所述，最終本項目的工藝流程如下所示：

圖1 工藝流程框圖

2.3 主要工藝參數設計

2.3.1 三效蒸發

數量1套，含換熱器、支架、離心機等；材質：鈦材+SUS316L+碳鋼防腐；處理能力：2.5m3/h;總功率為，58.5kW；蒸汽耗量：800～1400kg/h。

2.3.2 UASB

數量：1 座，設計水量 200m3/d；尺寸（L×B×H）：5.5×4.5×8m；有效水深：7.5m；單格有效容積：185m3；單格總容積：198m3；容積負荷：4.3kgCOD/(m3·d)；結構：地上式鋼砼。

2.3.3 改進AO

（1）缺氧池

數量：1 座，設計水量 200m3/d；尺寸（L×B×H）：4×1.85×5.5m；有效水深：5m（預留超高 0.5m）；有效容積：41m3；總容積：37m3；停留時間：4.4h；結構：半埋地式鋼砼，與好氧區合建。

（2）好氧池

數量：1 座，設計水量 200m3/d；尺寸（L×B×H）：14.8×4×5.5m；有效水深：5m（預留超高0.5m）；有效容積：296m3；總容積：326m3；停留時間：35.5h；COD 負荷 0.95kgCOD/(m3·d)：結構：半埋地式鋼砼，與缺氧區合建。

2.4 高濃廢水預處理

根據預處理階段效果，預處理中混凝氣浮對主要是對于廢水中油分的控制去除效果。由于進水水質并未對油分進行檢測，所以效果沒有體現。此外，混凝沉淀能夠去除部分膠體狀或大分子的COD，調試階段觀測到COD的去除效率約在5%左右。經過三效蒸發蒸發后的廢水，經過脫溶回收部分有機溶劑，高沸點的有機物留在蒸發母液中，得以去除。

表1 高濃廢水預處理效果

2.5 生化階段調試效果

三效蒸發出水與低濃度廢水混合，水質按照兩種廢水加權平均進行估算，氨氮按照有機氮部分釋放后計算。根據厭氧UASB階段效果可知，調試階段厭氧反應器能對于CODcr和BOD的去除率約為65%和75%。此時的出水含未能達到出水的標準。此外，厭氧反應器對于氨氮和TN沒有去除效果。傳統AO工藝不投加填料，所以為了去除氨氮，需要增加停留時間，確保硝化細菌有足夠的污泥齡，本項目采用投加了填料的改進AO工藝，能有效增加污泥齡(增加硝化細菌比例)和污泥濃度，保證COD達標的情況下也能夠保留住硝化細菌，確保氨氮達標。

表2 綜合廢水預處理效果

結語

（1）對于制藥廢水而言，高濃度廢水宜經過適當的預處理，如混凝氣浮+多效蒸發。

（2）經過預處理的高濃度廢水和低濃度廢水混合后，在經過UASB和AO工藝可以達標排放。

（3）工藝中的AO工藝若采用投加填料形式的改進AO工藝，可以有效降低池容，增加污泥齡，確保氨氮達標。