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    制藥行業廢水的處理工藝方法和特點有哪些?

    2017-11-29 13:02:04
    抗生素廢水的處理方法可歸納為以下幾種:物化處理方法、好氧生物處理方法、厭氧生物處理方法以及多種方法的組合處理等。

     

     

     

     

    物化法主要包括沉淀、混凝、過濾等方式。由于抗生素生產廢水成分復雜,有機物含量高,同時含有少量的殘留抗生素,在采用生化處理時,殘留抗生素對微生物的強烈抑制作用造成廢水處理過程復雜、成本高和效果不穩定。

     

    好氧生物處理主要有SBR、氧化溝、深井曝氣及接觸氧化法等。但是,由于抗生素廢水屬于高濃度有機廢水,常規好氧工藝活性污泥法難以承受COD濃度10g/L以上的廢水,需對元廢水進行大量稀釋,因此,清水、動力消耗很大,導致處理成本很高,應用廠家實際廢水處理率也較低。

     

    厭氧生物處理主要有厭氧消化池、厭氧濾池、上流式厭氧污泥床,厭氧膨脹顆粒污泥床、內循環等。與好氧處理相比,厭氧發在抗生素廢水處理方面通常具有有機負荷高,污泥產率低,產生的生物污泥易于脫水,營養物需要量少,不需曝氣,能耗低,可以產生沼氣,回收能源,對水溫的事宜范圍廣,活性厭氧污泥保存時間長等優點,得到越來越多越來越廣發的應用。

     

     

    抗生素及其廢水產生背景

     

     

    抗生素類藥品是目前國內消耗較多的品種,大多數屬于生物制品,即通過發酵過程提取制得,是微生物、植物、動物在其生命過程中產生的化合物,具有在低濃度下,選擇性抑制或殺滅其它微生物或腫瘤細胞能力的化學物質,是人類控制感染性疾病、保健身體健康及防治動植物病害的重要化學藥物。目前,我國生產抗生素的企業達300多家,生產占世界產量20%~30%的70個品種的抗生素,產量年年增加,現已成為世界上主要的抗生素制劑生產國之一。目前抗生素生產中篩選和生產、菌種選育等方面仍存在著許多技術難點,從而出現原料利用率低、提煉純度低、廢水中殘留抗菌素含量高等諸多問題,造成嚴重的環境污染。

     

     

    抗生素廢水的來源及特點

     

     

    抗生素生產包括微生物發酵、過濾、萃取結晶、提煉、精制等過程。以糧食或糖蜜為主要原料生產抗生素的廢水主要來自分離、提取、精制純化工藝的高濃度有機廢水,如結晶液、廢母液等,種子罐、發酵罐的洗滌廢水以及發酵罐的冷卻水等。因此廢水有以下特點:

     

     

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    COD含量高

     

     

    抗生素廢水的COD一般都在5000~80000mg/L之間。主要為發酵殘余基質及營養物、溶媒提取過程的萃取余液、經溶媒回收后排出的蒸餾釜殘液、離子交換過程中排出的吸附廢液、水中不溶性抗生素的發酵過濾液以及染菌倒罐廢液等。這些成分濃度高,如青霉素廢水CODCr濃度為15000~80000mg/L,土霉素廢水CODCr濃度為8000~35000mg/L。

     

     

    2
    廢水中SS濃度高(500~25000mg/L)

     

     

    抗生素廢水中SS主要為發酵的殘余培養基質和發酵產生的微生物絲菌體,如慶大霉素廢水SS為8000mg/L左右,青霉素廢水為5000~23000mg/L。

     

     

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    成分復雜

     

     

    抗生素廢水中含有中間代謝產物、表面活性劑和提取分離中殘留的高濃度酸、堿和有機溶劑等原料,成分復雜。易引起pH波動,影響生化效果。

     

     

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    存在生物毒性物質

     

     

    廢水中含有微生物難以降解、甚至對微生物有抑制作用的物質。發酵或者提取過程中因生產需要投加的有機或無機及生產過程中排放的殘余溶媒和殘余抗生素及其降解物等等,在廢水中,這些物質達到一定濃度會對微生物產生抑制作用。

     

     

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    硫酸鹽濃度高

     

     

    如鏈霉素廢水中硫酸鹽含量為3000mg/L左右,*高可達5500mg/L,青霉素為5000mg/L以上。

     

    此外,抗生素廢水還有色度高、pH波動大、間歇排放等特點,是處理成本高、治理難度大的有毒有機廢水之一。

     

     

    抗生素廢水的物理處理方法

     

     

    由于抗生素生產廢水屬于難降解有機廢水,殘留的抗生素對微生物的強烈抑制作用,可造成廢水處理過程復雜、成本高和教果不穩定。因此在抗生素廢水的處理過程中,物理處理方法可以作為后續生化處理的預處理方法以降低水中的懸浮物和減少廢水中的生物抑制性物質。目前應用的物理處理方法主要包括混凝、沉淀、氣浮、吸附、反滲透和過濾等。

     

    混凝法是在加入凝聚劑后通過攪拌使失去電荷的顆粒相互接觸而絮凝形成絮狀體,便于其沉淀或過濾而達到分離的目的。采用凝聚處理后,不僅能有效地降低污染物的濃度,而且廢水的生物降解性能也得到改善。在抗生素制藥工業廢水處理中常用的凝聚劑有:聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽、聚合氯化硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化硫酸鋁鐵、聚丙烯酰胺(PAM)等。沉淀是利用重力沉淀分離將密度比水大的懸浮顆粒從水中分離或除去。

     

    氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體吸附廢水中的污染物,使其視密度小于水而上浮,實現固液或液液分離的過程。通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等多種形式。新昌制藥廠采用CAF渦凹氣浮裝置對制藥廢水進行預處理,在適當的藥劑配合下,CODcr的平均去除率可在25%左右。

     

    吸附法是指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。常用的吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等。該方法投資小、工藝簡單、操作方便,易治理,較適宜對原有污水廠進行工藝改進。

     

    反滲透法是利用半透膜將濃、稀溶液隔開,以壓力差作為推動力,施加超過溶液滲透壓的壓力,使其改變自然滲透方向,將濃溶液中的水壓滲到稀溶液一側,可實現廢水濃縮和凈化目的。

     

     

    抗生素廢水的化學處理方法

     

     

     

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    光催化氧化法

     

     

    該技術可有效地降解制藥廢水中的有機物濃度,且具有性能穩定、對廢水無選擇性、反應條件暖和、無二次污染等優點,具有很好的應用前景。以TiO2作催化劑,利用流化床光催化反應器處理制藥廢水,考察在不同工藝條件下的光催化效果,結果表明:進水COD分別為596、86l mg/L時,采用不同的試驗條件,光照150 min后光催化氧化階段出水COD分別為113、124mg/L, 去除率分別為81.0% 、85.6%,且BODs/COD值也可由0.2增至0.5,提高了廢水的可生化性。但是,光催化氧化法仍然存在不足,目前應用*多的TiO2催化劑具有較高的選擇性且難于分離回收。因此,制備高效的光催化劑是該方法廣泛應用于環保領域的前提。

     

     

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    Fe—C處理法

     

     

    Fe—C技術是被廣泛研究與應用的一項廢水處理技術。以充人的pH值3~6的廢水為電解質溶液,鐵屑與炭粒形成無數微小原電池,釋放出活性極強的[H],新生態的[H]能與溶液中的許多組分發生氧化還原反應,同時產生新生態的Fe 3 ,新生態的Fe3 具有較高的活性,生成Fe3 ,隨著水解反應進行,形成以Fe 3 為中心的膠凝體,從而達到對有機廢水的降解效果。在常溫常壓下利用管長比吲定的浸濾柱內加裝活性炭一鐵屑為濾層,以Mn2 、Cu2 作催化劑,對四環素制藥廠綜合廢水的處理結果表明,活性炭具有較大的吸附作用, 同時在管中形成的Fe—c微電池,將鐵氧化成氫氧化鐵絮凝劑,使固液分離、濁度降低。化學處理方法在實際應用過程中,試劑的過量使用易導致水體二次污染的產生,因此在設計前應做好相關的調研工作。

     

     

    抗生素廢水好氧處理法

     

     

    常用于制藥廢水的好氧生物法主要包括:普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、生物接觸氧化法、生物流化床法、序批式間歇活性污泥法等。

     

    目前,國內外處理抗生素廢水比較成熟的方法是活性污泥法。由于加強了預處理,改進了曝氣方法,使裝置運行穩定,到20世紀70年代已成為一些工業發達國家的制藥廠普遍采用的方法。但是普通活性污泥法的缺點是廢水需要大量稀釋,運行中泡沫多,易發生污泥膨脹,剩余污泥量大,去除率不高,常必須采用二級或多級處理。因此近年來,改進曝氣方法和微生物固定技術以提高廢水的處理效果已成為活性污泥法研究和發展的重要內容。

     

    加壓生化法相對于普通活性污泥法提高了溶解氧的濃度,供氧充足,既有利于加速生物降解,又有利于提高生物耐沖擊負荷能力。

     

    深井曝氣法是高速活性污泥系統。和普通活性污泥法相比,深井曝氣法具有以下優點:氧利用率高,相當于普通曝氣的10倍;污泥負荷高,比普通活性污泥法高2.5~4倍;占地面積小、投資少、運轉費用低、效率高、COD的平均去除率可達到70%以上;耐水力和有機負荷沖擊能力強;不存在污泥膨脹問題;保溫效果好。

     

    生物接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特點,具有較高的處理負荷,能夠處理輕易引起污泥膨脹的有機廢水。在制藥工業生產廢水的處理中,經常直接采用生物接觸氧化法,或用厭氧消化、酸化作為預處理工序來處理制藥生產廢水。但是用接觸氧化法處理制藥廢水時,假如進水濃度高,池內易出現大量泡沫,運行時應采取防治和應對措施。

     

    生物流化床將普通的活性污泥法和生物濾池法兩者的優點融為一體,因而具有容積負荷高、反應速度快、占地面積小等優點。

     

    序批式間歇活性污泥法(SBR)具有均化水質、無需污泥回流、耐沖擊、污泥活性高、結構簡單、操作靈活、占地少、投資省、運行穩定、基質去除率高于普通的活性污泥法等優點,比較適合于處理間歇排放和水量水質波動大的廢水。但SBR法具有污泥沉降、泥水分離時間較長的缺點。在處理高濃度廢水時,要求維持較高的污泥濃度,同時,還易發生高粘性膨脹。因此,常考慮投加粉末活性炭,以減少曝氣池泡沫,改善污泥沉降性能、液固分離性能、污泥脫水性能等,以獲得較高的去除率。直接應用好氧法處理抗生素廢水仍需考慮廢水中殘留的抗生素對好氧菌存在的毒性,所以一般需對廢水進行預處理。


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