我国是世界上人口最多的国家, 并且近年来人口老龄化趋势逐年增长, 人们对医药治疗, 诊疗、康复保健的需求也愈来愈大, 因此, 制药行业得以迅速扩增, 规模逐渐扩大, 而制药工业的废水是对环境污染程度最为严重的, 制药企业如处理不完善, 会严重影响人们身体健康, 为此探究如何有效处理制药废水, 做好环境保护问题一直以来成为制药行业的首要任务。
制药废水的形成主要来源于四种生产类型:抗生素的生产、中成药的生产、合成药物的生产、各类医药剂的洗涤水。废水成分多较为复杂, 有机污染物类别繁多, 主要包括生产过程中各类的原料和溶剂, 伴随着各种化学反应和副产物的形成, 废水的浓度较高, 毒性较大, 形成的颜色较深, 生物降解极其困难。例如生产抗生素环丙沙星过程发酵废水、中间体废水即为难降解、有毒性废水, 这种废水成分抑制微生物分解作用, 同时也增加了处理成本。目前为止, 常用的处理制药工业废水的方法有:物化法、生化法、化学法、其他组合工艺。物化法是作为生化处理的预处理;化学法是采用可行性试剂对制药废水进行的化学反应, 控制试剂量, 避免二次污染, 是处理制药废水最为普遍的方式。
混凝法是处理过程中使用最多的方法, 贯穿预处理、中间处理和最终处理整个过程中。由于制药试剂的有毒物质浓度大, 含量高, 综合成本等因素考虑, 先采用混凝处理技术进行降低废水浓度, 含量, 除臭等明显特点, 主要原理是将混凝剂如常见的Fe Cl3、聚丙烯酰胺PAM、聚合氯化铝等, 投加到废水中, 使其产生吸附、中和电荷产生凝聚作用, 使废水中的胶体失去稳定性, 相互凝结形成沉淀。主要的作用是降低了污染物质的浓度, 同时改善了水质的生物降解性能, 但是沉淀形成的污泥也造成二次污染, 也是混凝法的其中一个缺点。
吸附法是比较简单的物理处理方法, 利用多孔性固体的吸附作用, 放入废水中, 可有效的去除部分污染物质, 主要达到净化作用。常见的吸附性固体有:活性炭、吸附树脂、腐殖酸类、维生素B6、洁霉素等物质。
电解法是通过电解池中污染物在微观作用下离子产生的阴阳极运动, 达到去除废水中污染物的效果。主要特点是高效、易操作, 同时具有很好的脱色效果, 因此深受人们重视。另有研究表明:在p H值为2时, 利用电压12V电解4h后, COD去除率可达60%以上。
气浮法是通过一定方式使水中产生大量气泡, 使之与废水的中的污染物微粒粘附, 形成气浮体浮至水面, 实现状态分离。主要分为充气气浮、化学气浮、电解气浮等多种方式。
由于化学处理技术是利用相关试剂进行处理, 某些试剂过量将会造成二次污染, 因此控制试剂用量是化学处理技术的关键, 为此, 在设计前应当在实验室投入研究, 精确用量配比。
臭氧氧化法是利用臭氧的高强氧化能力处理有机废水, 其中O3与废水中的OH-, 可发生一连串的作用, 生成O2和比臭氧具有更强的氧化能力的自由基。OH, 因此可以氧化多种多样的有机物。臭氧氧化法的优点在于反应迅速、没有二次污染, 同时能提高抗生素废水的BOD5/COD, 有效的去除COD。有研究处理阿莫西林的废水试验表明:当p H值为5.5时, 90%以上的阿莫西林会被O3在5分钟内氧化完, 但是只用O3氧化处理时, 出现氧化能力差等问题。因此, 为提高臭氧的利用率, 近年来多采用组合工艺, 如H2O2/O3, UV/H2O2/O3, 等组合使用, 效果更佳。
Fenton法是利用亚铁盐作为催化剂, 在H2O2环境中产生的强氧化作用, 致使许多有机分子分解, 达到处理废除的作用。此种技术不需要高温高压条件, 但同时由于氧化能力较弱, 处理后的废水中含有过量的铁离子。有成功研究表明:采用Fenton法对胃必治制药废水进行处理, 发现采用Fe SO4浓度为1mol/L与质量分数3%的H2O2形成体积比1:2的配比进行处理, 反应时间90分钟, 温度60摄氏度, 体积150ml/L, 测量结果发现COD的去除量高达约90%。
光催化氧化法是一种比较有前途的处理废水方法, 是利用n型半导体作为催化剂, 在收到紫外光辐射的情况下, 形成具有很强氧化能力的电子空穴对, 遇到离子表面后, 即会在半导体表面形成氧化能力很强的自由基羟基, 羟基可以实现多种污染物的氧化。光催化具有简单, 高效的优点, 它几乎可以实现所有还原性物质的氧化, 脱色效果明显, 具有利用率较高, 没有二次污染, 但是关于光的种类目前仍在试验中, 采用单一光的效果欠佳, 并且距离投入生产还存在一定差距。
湿式氧化法属于深度氧化技术, 是在高温高压条件下进行的, 将水态的有机物以氧气为氧化剂生成CO2和H2O的一种氧化方式。湿式氧化法需要的条件较高, 并且处理不同的制药废水污染物需要的温度和压力也有所区别, 因此需要投入更多的实验和分析研究过程。
生化技术多用来处理废水中有机物的, 一半多采用好氧和厌氧结合, 水解酸化和好氧结合的方式进行处理。
厌氧氧化法一般用来处理浓度较高的有机制废水, 单独的厌氧处理后, 出水COD含量仍然会很高, 因此处理时会以好氧生物处理作为后处理, 达到较好的效果。比较典型的技术有上流式厌氧污泥床法 (UASB法) , 又称作流式厌氧污泥床。结构原理是将反应器底部设置高活性、高浓度的污泥床, 污水逆流经过后, 会经过厌氧发酵为甲烷 (CH4) 和二氧化碳 (CO2) 。UASB法结构简单, 效率较高, 水利停留时间较短, 但是技术要求严格, 驯化困难。此外, 水解酸化法也是厌氧处理方法之一, 是经过UASB改进而来, 改良后的优点是可将大分子有机污染物分解为小分子污染物, 提高可生化反应;反应速度较快, 投资小, 成本降低, 无需封闭, 多加搅拌即可。
好氧生物处理一般需要进行原水稀释作用, 代表性的方法有生物流化床法, 生物流化床法是将无烟煤和砂等作为生物载体, 废水流经砂床。该方法可以有效的加大同废水的接触面积, 占地小, 反应迅速。
此外, 好氧生物处理还有其他的方式, 普通活性污泥法, 吸附生物降解法, 生物活性法, 生物膜法, 循环式活性污泥法等。
微波处理技术是利用特殊电磁波 (波长在1nm到1m之间的) 处理制药废水的技术。单独使用该技术效果不明显, 通常情况下, 结合常规处理效果更好, 增加工序增加效果。例如活性炭吸附后的有机物处于活性炭表面, 很难再吸附其他有机物, 因此, 可结合微波处理技术使其表面附着物降解, 可实现活性炭的重新吸附。谢祖芳等人曾利用微波处理技术进行净化制药废水, 效果显著。
超声生化法是采用一定频率的超声波 (范围在15k Hz到1MHz之间) 在液体内辐射产生气泡, 气泡吸收能量后会在短时间内崩溃释放能量, 释放能量的瞬间会造成周围产生瞬时高温高压, 并伴随着强冲击波, 使水产生羟基, 具有高强的氧化性能, 进而类似化学技术进行废水处理。当然, 不同的制药废水, 应当根据实际试验研究确定最佳条件, 比如p H、超声波功率、反应时间等。
尽管废水处理技术已经有很久的发展历史, 人们也不断创新出新技术, 经过多次研究试验的结果而成, 但环境保护刻不容缓, 制药废水处理领域仍需不断超越出新技术, 稳定达标出水, 确保环境资源安全。结合不同类型制药废水的特点, 一般情况采取单一废水处理达不到很好的效果, 结合多种处理技术, 规范工艺程序, 才能有效的达到出水要求。
摘要：制药废水是由制药生产过程形成的废水, 对目前水环境污染较为严重, 其主要形成来源于生产抗生素、合成药物生产、中成药生产以及其他各类医药制剂生产, 药物成分大多较为复杂, 因此造成制药废水具有高浓度、成分较为复杂、难于降解等特点。本文简述制药废水的主要特点, 介绍目前国内外较常用的制药废水处理技术的现状, 分析制药废水处理发展的新方向。
关键词：制药废水,处理技术法,进展研究
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