制藥廢水處理技術分析與研究

項繼聰，張朝陽，朱 超

（浙江省工業環保設計研究院有限公司，杭州 310000）

當前，我國制藥工業不斷發展，制藥生產的廢水產生量也逐年增加，已經成為我國環境污染處理中重點關注的問題。從發展現狀來看，我國制藥產業依然存在制藥品種多、企業數量少的情況，日常生產中面臨著原材料投入多、污染嚴重、回收率差等特點。所以，加強制藥廢水處理技術的研究，對保護我國生態環境有著重要意義。新時期，我國陸續頒布了廢水污染排放標準，對制藥廢水處理與排放提出了更高的要求，包括化學合成制藥、中藥類制藥、發酵類制藥等，都有了嚴格規定，同時加強了制藥行業和環保行業之間的聯系，旨在將制藥廢水污染降到最低。

1 制藥廢水來源

作為制藥大國，我國制藥企業在全球都具有非常強的影響力。在社會經濟不斷發展背景下，制藥技術也隨之提升，制藥行業發展到了新的階段。從國際上來看，我國是原料藥第二生產大國，也是原料藥的主要出口國，年產量在100萬t以上，有1 500多種藥物。目前，我國制藥業占據全球30%的產值和產量，并且占比還在持續上升，其中有一半出口到國外。我國抗生素生產量在國際上處于領先地位，我國400多家企業生產了全球30%的抗生素藥物[1]。

但是,制藥行業發展也帶來了很多負面問題，其中最為重要的就是制藥廢水處理問題。制藥生產會采用多樣、結構復雜的原材料、輔助藥物，這些藥物合成路線復雜，生產中所生成的副產物會隨著廢水排出，廢水中含有大量的有機污染物，還有危害人類健康、生態環境的致命污染物，危害性非常大。

2 制藥廢水處理技術發展現狀

制藥廢水中的化學物質較多，成分較為復雜，常見的制藥廢水處理技術包括：厭氧處理影響抑制處理、好氧處理、厭氧處理、廢水深度處理等。這些處理技術可以將廢水中的污染物控制在生化抑制濃度以下，提升廢水生化性能，最終使制藥廢水達到排放標準。想要確保制藥廢水達到排放標準，制藥企業必須從工業設計、生產實施方案等方面出發，對制藥廢水特性進行深度分析，找出更加符合實際情況的處理工藝[2]。

當前，制藥企業的節水要求不斷提升，而淡水資源相對匱乏。制藥企業要結合制藥廢水污染治理標準，嚴格控制制藥廢水排放指標，降低制藥廢水化學物質排放限值。

3 制藥廢水的特征與危害

制藥廢水作為工業廢水的一種，具有排放量大、處理難等特點。制藥廢水可以采用兩種分類方法，一是結合生產流程進行劃分，二是結合制藥工業水污染物排放標準進行劃分。這兩種劃分方法相輔相成，按照生產流程可劃分為冷卻廢水、生產廢水、沖洗廢水、再生廢水等；按照排放標準，劃分為發酵類廢水、提純類廢水、化學廢水、生物廢水等。其中，發酵類廢水成分復雜，具有毒性，具有懸浮物、高酸堿值、總碳等污染物質；化學合成類廢水中含有重金屬、氯仿等有機溶劑，同時也具有總碳、高酸堿值、懸浮物以及抗生素等；提純類廢水與發酵類廢水危害近似；中藥類廢水具有有機/無機物濃度高、沉降性較低、較高的可生化性。

在制藥過程中，由于制藥工藝的需求，實際生產會使用大量的化學藥物和植物作為材料，這些材料在后續加工中會產生大量的異味和深色度，所形成的異味和深色度即使通過污水處理技術處理，也難以徹底去除，對自然環境有著極大的危害[3]。

鑒于以上諸多特點，制藥廢水也成為全球都很難處理的有機廢水。在我國，制藥廢水污染非常嚴重，也是最難處理的工業廢水之一。怎樣處理制藥廢水，已經成為我國綠色經濟發展中需要重點考慮的問題[4]。

4 制藥廢水處理技術分析與研究

近些年來，針對制藥廢水污染，相關學者和企業紛紛加強了制藥廢水處理技術的研究和完善工作，特別是混凝沉淀技術、活性炭吸附、膜分離技術等得到了進一步提升，對制藥廢水處理有著極大的助益。

4.1 混凝沉淀技術

混凝沉淀技術作為一種應用十分廣泛、工藝較為簡單的制藥廢水處理方案，主要由預處理、中間處理、深度處理工藝流程組成?；炷恋砑夹g就是將廢水當中的細微部分轉變成為不穩定的分離形態，表現為絮狀物。該技術可以有效降低制藥廢水的濁度與色度，并讓其中的微小物質凝聚成絮狀體，受到重力作用，沉降到水底。該項技術雖然不是新技術，但發展時間更長、技術更加完善、操作便捷、廢水處理更加穩定。

在制藥廢水處理中，制藥企業可以采用混凝沉淀技術，將混凝劑最優指標控制在120 mg/L，只需要25 s的反應時間，就可以將廢水pH值中和到8左右，廢水中CODCr濃度控制在40～90 mg/L，去濁率達到90%。但是，該工藝對毒性制藥廢水的溶解性較差，并且很難清除微生物病原體，對有害物質的處理也不夠完善，生態毒性會得以保留。

4.2 活性炭技術

活性炭是一種多孔的吸附材料，表面具有很大的孔隙結構，而孔隙結構大小和吸附性能成正比。活性炭吸附技術能夠有效降低制藥廢水中的臭味、色度、消毒副產品、重金屬。目前，制藥廠大都采用三級活性炭過濾工藝，在二級生化出水凈化處理中，過濾后，出水化學需氧量在40 mg/L以內。雖然活性炭吸附是一種主流技術，但活性炭成本依然較高，在制藥廢水處理領域的應用受到一定限制。隨著我國科學技術的不斷發展，活性炭技術也有所改良，活性炭成本有所下降。

4.3 膜分離技術

膜分離技術是一種物理隔離方法，具有濃縮、分離、精致等特點，整個操作流程較為簡單，可以有效將制藥廢水中的有害物質隔離，操作中也不會出現污染問題。膜分離技術主要采用反滲透、超濾等工藝，將制藥廢水中的雜質、細菌、微生物等沉淀去除，減少水體中的礦化度、減少總溶解固體。反滲透和超濾技術能夠有效隔離廢水中的懸浮物、有機物，出水脫鹽率能夠達到92%，水回收率達到75%，并且氮化物、氯化物也有不錯的隔離率。

此外，生物膜還可以和其他廢水處理技術結合使用，發揮生物單元有機水凈化效用。制藥廢水雜質較多，容易產生膜堵塞問題，可以將混凝技術、活性炭技術作為一級凈化，生物膜作為二級凈化，避免膜堵塞或膜污染，最大程度地凈化水體，從而達到行業廢水排放標準。

4.4 其他新興制藥廢水處理技術

4.4.1 微波處理法

該方法主要是利用特定波長的電磁波進行廢水處理，但是試驗證明，單獨采用某個波長微波進行廢水處理效果并不理想，所以微波處理技術也要和其他處理技術結合使用，從而達到良好的處理效果。例如，將微波處理技術和活性炭處理方案結合，活性炭表面吸附難以處理的吸附物后，可以采用微波技術對活性炭表面的吸附物進行解吸，統一處理表面吸附物，這樣可以恢復活性炭的吸附功能，實現活性炭的循環使用，降低活性炭吸附技術的使用成本。

4.4.2 超聲波處理法

使用20 000 Hz以上頻率的超聲波輻射溶液，可以產生一定的化學反應，產生超聲空化效應。該項技術的核心就是利用超聲波的·OH自由基氧化、氣泡內燃燒分解、超臨界水體氧化形式實現廢水凈化目標。近些年，超聲波技術變得更加成熟，將該項技術應用在制藥廢水處理領域并結合生物接觸氧化法，對高濃度廢水凈化具有非常顯著的作用。

5 制藥廢水處理工藝與物質回收利用

5.1 制藥廢水處理工藝

制藥廢水成分復雜，很多制藥廢水無法單獨采用生化處理工藝，所以需要進行預處理。制藥企業可以采用調節池，調節制藥廢水的酸堿度，根據實際情況采用化學法、物化法預處理工序，減少制藥廢水的鹽度、SS、COD，降低廢水中生物抑制性物質含量，提高廢水可降解性能，促進后續生化處理工藝順利實施[5]。

在制藥廢水預處理完成后，制藥企業要結合廢水水質特點,選擇厭氧、好氧工藝展開處理，如果出水指標要求較高，在好氧處理完畢后還要進行后續處理。選擇工藝時，人們要重點考慮廢水性質、工藝處理效果、設備維護、廢水處理投資等，保證技術上可行、經濟上合理。對于大部分制藥廢水來說，其主要的工藝路線組合為：預處理→厭氧→好氧→后續處理。例如，人工胰島素的制藥廢水可以采用水解吸附→接觸氧化→過濾的組合工藝，該方法可以保障出水達到國家一級標準。再如，在提取高濃度中藥廢水時，可以采用的方法有：氣浮→水解→接觸氧化工藝處理化學制藥廢水、復合微氧水解→復合好氧→砂濾工藝處理抗生素廢水、氣浮→UBF和CASS工藝組合。

5.2 制藥廢水中有用物質回收利用

要推動制藥行業清潔生產，提升制藥材料回收利用率以及中間產物、副產品的綜合回收率，通過展開工藝改革，減少甚至消除生產中的污染物。由于部分制藥生產技術的特殊性，廢水當中含有諸多的可回收物質，制藥企業要充分發掘其中可以二次利用的物料資源。部分制藥企業的制藥廢水含有較多銨鹽，可以采用固定刮板薄膜蒸發、濃縮、結晶等工藝來回收銨鹽，提升經濟效益。另外，部分高科技制藥企業通過吹脫法處理廢水中的高含量甲醛，甲醛氣體在經過回收、處理后可以制成福爾馬林試劑，可以作為鍋爐熱源。對甲醛進行回收利用，可以降低生產成本，保障企業的經濟效益和社會效益。從整體上來說，制藥廢水成分非常復雜，很多物質難以回收，回收流程十分繁雜，成本較高，但我國已經有部分企業開始嘗試回收制藥廢水中的有用物質，并獲得了良好的效益。所以，制藥廢水綜合治理與回收技術會逐漸成為未來的主流 形式。

6 結語

為了降低制藥廢水對自然環境的負面影響，制藥企業和相關學者不斷加強制藥廢水處理技術的研究，針對傳統廢水處理技術的不足，大力研發新型處理技術，如生物膜技術、超聲波技術、微波技術等?？傊?，只有針對性地采用廢水處理技術（或技術組合），才能確保制藥廢水達到行業排放標準。