作为污染防治重点，制药企业排放废水该如何处理？

2022-06-27 14:28:02

制药行业是我国国民经济的重要组成部分，但制药行业属于重污染行业，对水环境造成的严重影响已成为全球关注的热门问题。

制药行业被列为“水十条”（国发〔2015〕17号）专项整治十大重点行业之一。

制药工业废水属于难处理的工业废水之一，其因药物种类不同、生产工艺不同，具有成分差异大、组分复杂、污染物量多、COD高、难降解物质多、毒性强等特点。

2008年6月25日，生态环境部和国家质量监督检验检疫总局发布了制药工业水污染物排放标准，将制药工业废水分为发酵类、化学合成类、提取类、中药类、生物工程类和混装制剂类。

制药企业的废水排放是污染防治的重点。

环评将根据企业生产工艺、废水种类、废水水质和水量等确定合理的废水处理工艺。

01

制药废水特点

1、高负荷：制药废水的COD主要来自于反应物、溶剂、产品、副产品。

COD数值普遍在几万至几十万，且B/C比值＜0.1，生化性差，难以进行常规的生化处理。

2、高毒性：制药废水这种的污染物因子包括抗生素、DMF、THF、丙酮、氯仿、苯类，抑制微生物的活性。

3、高盐分：废水来源为原料、合成反应副产物等。

Cl-、SO42-含量>20000 ppm；属于混盐。

高盐分会使得微生物细胞脱水失活甚至死亡；超过常规生化处理的极限；使废水密度增加，加速污泥上浮；腐蚀设备

4、复杂性：由于制药行业的特殊性，生产产品不同会导致废水的水质变化大。

02

制药废水分类

发酵类

发酵类制药指通过发酵的方法产生抗生素或其他成分，然后经过分离、纯化、精制等工序生产出药物的过程，按照产品种类分为抗生素类、维生素类氨基酸类和其他类。

提取类

提取类药物包括生化药物、以植物提取为主的天然药物和海洋提取药物等。

提取类药物包括氨基酸类药物、多肽及蛋白质类药物、酶类药物、核酸类药物、糖类药物、脂类药物以及其他类药物。

中药类

中药分为中药材、中药饮片和中成药。

生产中药饮片一般工艺流程为：原料(药材)→除杂→挑选→制片→包装。

中成药是中药材进行炮制(前处理)后,经浓缩、提取、精制、成品等流程而形成的。

中药废水水质成分复杂,废水中动植物的碎片、溶解性物质、胶体和固体物质的浓度很高。

废水pH值波动较大,有的废水排放温度较高,带有颜色和中药气味。

生物工程类

生物工程类药物涉及基因工程、DNA重组、外源基因重组、克隆后表达的设计与构建、重组外源基因的生物细胞的大规模培养以及外源基因表达产物的分离纯化、产品质量控制等过程。

在基因工程制药中,由于盐析、沉淀、酸化等是通常必需的步骤,所以酸洗废水是其一股重要的废水。

除此之外,生产工艺的设备洗涤水、反应过程的产生水、冻干粉针剂生产中的水蒸气冻冰后通常溶解后作为废水排放。

混装制剂类

混装制剂类药物是指通过混合、加工和配制等操作方式、工艺用各种原料药制成的药物成品。

混装制剂类药物包括片剂、胶囊剂、颗粒剂、注射液、输液、粉针剂、冻干粉针剂、缓释/控释片等。

生产过程中主要污染源是纯化水和注射用水制备过程中产生的酸碱废水，以及输液瓶、胶塞、隔离膜等清洗过程中产生的清洗废水。

化学合成类

化学合成类药物是指采用生物的、化学的方法制造的具有预防、治疗和调节机体功能及诊断作用的化学物质。

在药物合成中有80%~95%的化学反应需要加催化剂，如加氢、脱氢、氧化、还原、脱水、脱卤、缩合、环合等几乎都要用催化剂,其中钯、铂、镍、汞、镉、铅、铬、铜、锌是常用的催化剂。

醇、乙酸、乙醚、氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、硝基苯、喹啉、甲苯、苯、二氯甲烷、氯仿、乙腈等是常用的溶剂。

因此,化学合成类制药废水水质复杂。

03

废水处理工艺选择

1、现有中药废水处理工艺

中药废水处理工艺包括：物理化学法、生物法和物化—生物法，其中物化法既可作为单独的处理工艺，也可作为生物法的预处理或后处理工序。

a) 物理化学法：包括混凝、沉淀、过滤、气浮、吸附、离子交换、膜分离、中和、氧化还原、萃取、吹脱和汽提等[3]，常用工艺为混凝沉淀法和气浮法。

例如，郑怀礼等人研究的自制聚合硅酸硫酸铁(PFSS)对处理中药废水具有很好的絮凝效果;

b) 生物法：主要有厌氧法和好氧法。

厌氧处理包括UASB反应器、UBF厌氧反应器、ABR厌氧折流反应器、水解酸化等，好氧处理包括普通活性污泥法、生物接触氧化法、SBR法、氧化沟法、生物转盘法、CASS法、MBR法等;

c) 物化—生物法：是指以生物法为主体工艺，物化法为预处理或后处理的组合工艺，一般组合方式为预处理—厌氧—好氧—后处理。

物化—生物法是中药废水处理中最为常用的处理工艺，可根据废水特征采用不同的组合工艺。

目前，大多数提取类中药企业均采用厌氧—好氧的主体处理工艺，厌氧处理主要采用UASB反应器、UBF反应器、水解酸化等工艺，好氧处理则主要采用生物接触氧化法、SBR法等，对废水处理效果比较好。

2、处理要求

该药厂废水排放要达到 GB21905-2008 提取类制药工业水污染物排放标准中表2的要求。

3、废水处理工艺选择

对常用的好氧处理工艺进行比较，普通活性污泥法和生物转盘存在工程投资高、工艺复杂和运行管理不便等问题;氧化沟虽处理效果好，剩余污泥产生量少，但占地面积大;SBR法虽然只需设单一的反应池，即可完成调节、曝气、沉淀等功能，工艺流程简单、占地面积少，但该法操作管理严格，且大部分自控设备要依赖进口，造价高;生物接触氧化法容积负荷高、处理效果稳定，污泥产量少，无污泥膨胀现象，且耐冲击负荷、运行和管理经验成熟。

与前几种生物处理法相比，生物接触氧化法具有运行成本低、结构紧凑、占地少、投资省、操作管理方便等特点，更适合于本工程的实际要求。

因此，本工程废水处理工艺主体工艺选择采用生物接触氧化法，同时，在处理工艺中增加酸化水解池，使进水中的大分子有机物变成小分子有机物，提高废水可生化性，利于好氧微生物分解利用，并去除部分悬浮物。

此外，为保证出水水质增加了絮凝沉淀和过滤的后续处理工艺。

最终确定废水处理工艺为：水解酸化+二段式接触氧化+絮凝沉淀+过滤工艺的废水处理工艺。

4、处理效率

该废水处理工艺对COD、BOD5、SS均有很好的去除效果，去除率分别达到91.7%、96%和85.7%，由于采用高效微生物技术，还可有效去除废水中的氨氮。

经处理后污水处理站出水水质为：CODCr<100 mg/L，BOD5<20 mg/L，色度<50倍，SS<50 mg/L，氨氮<15 mg/L。

结语

a) 采用接触氧化工艺，工艺成熟、运行稳定;工艺中增加酸化水解池，有效改善水质，提高废水可生化性，去除部分悬浮物;

b) 采用新型组合式填料+立体弹性填料，微生物固定好，易挂膜;

c) 采用高效微生物污水处理技术，微生物活性强，污染物去除率高;

d) 整个工程采取全自动控制，污水处理系统自动运行，运行可靠平稳，耐冲击负荷能力强，出水污染物浓度均低于GB21905-2008 提取类制药工业水污染物排放标准 表2中的标准限值，达标排放。