制药废水污水处理方案设计

制药废水污水处理方案设计班级：环境工程学号：642085229001姓名：梁柱指导老师：张宇峰罗平一、制药行业污水分析1.1制药行业废水污染情况制药行业是我国国民经济的重要基础产业和发展最快的行业之一，其主要分类包括：化学原料药及制剂、中药材、中药饮片、中成药、抗生素、生物制品、生化药品、放射性药品等。制药行业属于精细化工，其特点是工艺流程复杂、使用的原料种类众多、原材料利用率低、副产物多，因此导致制药废水组成十分复杂，有机污染物种类多、浓度高，COD和BOD5值高，NH3-N浓度高，色度深、毒性大，固体悬浮物SS浓度高等特征。1.2制药废水组成及特点1.2.1化学制药废水组成、污染因子及特点化学制药是采用化学方法将有机物质或无机物质通过化学反应生产化学药品及化学原料药的生产过程。主要产品包括合成抗菌药、麻醉药、镇静催眠药、抗癫痫药、抗精神失常药、解热镇痛药、抗肿瘤药等16个种类约近千个品种。1.2.1.1废水组成(1)生产过程排水。包括各类结晶母液、转相母液、吸附废液、溶剂回收残液及其药物残留等。(2)辅助工程排水。包括循环冷却水系统排水、水环真空泵排水、纯化水制备过程排水、蒸馏（加热）设备冷凝水排水等。(3)冲洗排水。包括容器设备清洗排水（如提取罐冲洗排水）、过滤设备冲洗排水、地面冲洗排水、厂房清洁排水等。(4)化验室及实验室排水。包括药品检验或新产品实验过程排水。1.2.1.2主要污染因子及排污特点根据调查结果，化学制药类企业生产废水中的污染物主要是常规污染物，即COD、BOD、SS、PH值、色度、氨氮等污染物。化学制药废水的特点是：用水量大，有机污染严重，排水为间歇排放。废水成分复杂，含有未参与反应的反应物、生成物、残留溶剂、催化剂、无机盐（副产物）等；废水可生化性较差，BOD、COD和TSS浓度高，流量大。PH值变化大，波动范围为1.0~11.0.1.2.2生物生化制药废水组成、污染因子及特点生物生化制药是利用生物体及生物生命活动来制造药品的生产过程，包括发酵制药、提取制药、生物技术制药。发酵制药是指通过微生物的生命活动，将有机原料经发酵、过滤、提纯等工序制成药品的生产过程。主要产品包括抗生素类、维生素类、氨基酸类、有机酸类、酶类等药物。提取制药是指运用物理、化学、生物化学的方法，将生物体中其重要生理作用的活性物质经过提取、分离、纯化等手段制造成药品的生产过程。主要产品包括氨基酸类、多肽及蛋白质类、酶类、核酸类、糖类、脂类等药物。1.2.2.1制药废水组成(1)生产过程排水。包括发酵残液、破乳剂、废滤液、废母液、其他母液、溶剂回收残液等。(2)辅助工程排水。包括工艺冷却水、动力设备冷却水、循环冷却水系统排污、去离子水设备过程排水等。(3)冲洗排水。包括容器设备清洗排水、过滤设备冲洗排水、树脂柱冲洗水、地面冲洗排水、厂房清洁排水等。(4)化验室及实验室排水。包括药品检验或新产品实验过程排水。1.2.2.2主要污染因子及排污特点生物制药类企业生产废水中的污染物主要是常规污染物，即COD、BOD、SS、PH、氨氮、动植物油等污染物。生物制药废水的特点是：成分复杂，有机物浓度高，溶解性和胶体性固体浓度高，PH值经常变化，温度较高，带有颜色和气味，悬浮物含量高易产生泡沫。含有难降解物质和有抑菌作用的抗生素且有毒性等。1.2.3中药饮片加工和中成药制药废水组成、污染因子及特点中药饮片加工和中成药制药是以药用植物和药用动物为主要原料，根据我国要点生产中成药饮片和中成药的制药过程。中药饮片是指根据辨证施治及调配或制剂的需要，对经产地加工的净药材进一步切割、炮制而成的成品。1.2.3.1废水组成(1)生产过程排水。包括药材清洗和浸泡水、炮制工段废水、下脚料清洗水、提取工段废水。(2)冲洗排水。包括容器设备清洗排水、安瓶清洗排水、地面冲洗排水、厂房清洁排水等。1.2.3.2主要污染因子及排污特点根据调查结果，中药类企业生产废水中的污染物主要是常规污染物，即COD、BOD、SS、PH等污染物。中药类制药废水的特点是：水质成分复杂，废水中溶解性物质、胶体和固体物质浓度都很高。COD、SS浓度高，BOD/COD0.5，废水易降解。水量间歇排放，水质波动较大，PH值波动较大，排水水温较高，并带有颜色和气味。1.2.4单纯药品分装与复配制药废水组成、污染因子及特点单纯药品分装与复配制药是通过混合、加工和配制，将药物活性成分和辅料职称剂型药物的生产过程。主要包括固体制剂和注射制剂两种。固体制剂按照剂型可分为片剂、胶囊剂、颗粒剂等。注射制剂是指将药物制成供注入人体内的灭菌溶液、乳浊液或混悬液，以及供临用前配成溶液或混悬液的无菌粉末。主要有溶液型注射剂和无菌粉末注射剂。溶液型注射剂所用的溶剂主要有注射用水、注射用油、以及乙醇、甘油等注射用剂。无菌粉末注射剂分为无菌分转粉针剂和冻干粉针剂。1.2.4.1废水组成单纯药品分装与复配制药无严格意义上的工艺废水产生，主要废水主要包括包装容器清洗排水、设备清洗排水、安瓶、输液瓶、胶塞清洗排水、地面冲洗排水、厂房清洁排水、纯化水／注射水制备过程排水、灭菌检漏用废水等。1.2.4.2主要污染因子及排污特点根据调查，单纯药品分装与复配制药企业生产废水中的污染物主要是常规污染物，即COD、BOD、SS、PH等污染物。单纯药品分装与复配制药制药废水的特点是：由于医药行业的特殊性，生产中涉及的用水基本为纯化水或者是注射用水，因此废水中杂质含量极少，污染物浓度很低。固体制剂生产排水中COD浓度范围在68.1~1480mg/L，一般在500mg/L以下。BOD浓度范围在36.95～660mg/L，一般在300mg/L以下。SS浓度范围在68~700mg/L，一般在300mg/L以下。注射制剂生产排水中COD浓度范围在63.27~300mg/L，BOD浓度范围在30~80mg/L，SS浓度范围在51~85mg/L。二、设计基础资料某制药有限公司生产废水的最大排放量为850m3/d，拟定设计处理水量为850m3/d，处理系统按每天24h连续运行设计，即设计处理水量为35.42m3/h。根据该项目的环境评价报告书及初步设计文件等技术资料并参照类似工程需要进行治理的水污染物为CODcr、BOD5、NH3-N等，水质如下：CODcr=800mg/L，BOD5=380mg/L，SS=220mg/L，NH3-N＝30mg/L。BOD5/CODcr0.45，属于易生化废水，为了确保达标排放的要求，并兼顾工程投资、运行费用等，在采用废水处理工艺时，设计进水水质考虑留有一定的富余量，设计进水水质为：项目CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）pH值进水水质1200600353504.6～5.2根据该项目的环境评价报告书及初步设计文件等资料，废水经废水处理站处理后，需达到国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准。项目CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）pH值出水水质排放标准≤100100≤2020≤1515≤70706～96～9三、制药废水处理方案筛选生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术，包括好氧生物法、厌氧生物法、好氧－厌氧等组合方法。3.1好氧生物处理法常用的好氧生物处理方法包括活性污泥法、深井曝气法、吸附生物降解法(AB法)、接触氧化法、氧化沟、序批式间歇活性污泥法(SBR法)、循环式活性污泥法（CASS法）等。(1)深井曝气法深井曝气是一种高速活性污泥系统，该法具有氧利用率高、占地面积小、处理效果佳、投资少、运行费用低、不存在污泥膨胀、产泥量低等优点。此外，其保温效果好，处理不受气候条件影响，可保证北方地区冬天废水处理的效果。(2)AB法AB法属超高负荷活性污泥法。AB工艺对BOD5、COD、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规活性污泥法。其突出的优点是A段负荷高，抗冲击负荷能力强，对PH和有毒物质具有较大的缓冲作用，特别适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的废水。(3)生物接触氧化法该技术集活性污泥和生物膜法的优势于一体，具有容积负荷高、污泥产量少、抗冲击能力强、工艺运行稳定、管理方便等优点。很多工程采用两段法，目的在于驯化不同阶段的优势菌种，充分发挥不同微生物种群间的协同作用，提高生化效果和抗冲击能力。在工程中常以厌氧消化、酸化作为预处理工序，采用接触氧化法处理制药废水。该工艺处理效果稳定、工艺组合合理。(4)SBR法SBR法具有耐冲击负荷强、污泥活性高、结构简单、无需回流、操作灵活、占地少、投资省、运行稳定、基质去除率高、脱氮除磷效果好等优点，适合处理水量水质波动大的废水。其曝气时间对该工艺的处理效果有很大影响；设置缺氧段，尤其是缺氧与好氧交替重复设计，可明显提高处理效果；反应池中投加PAC的SBR强化处理工艺，可明显提高系统的去除效果。近年来该工艺日趋完善，在制药废水处理中应用也较多。(5)氧化沟优点：工艺流程简单，运行管理方便；占地小，布置紧凑；处理效果稳定，出水水质好；基建费用低；泥龄较长，污泥量少，污泥性质稳定，可省去污泥消化处理，节省运行费用，且便于管理；在水质、水量发生变化时，该工艺的调节适应性强，耐冲击负荷；可除磷。缺点：容易发生污泥膨胀、上浮、产生泡沫以及流速不均及污泥沉积问题。3.2厌氧生物处理法目前国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，但经单独的厌氧方法处理后出水COD仍较高，一般需要进行后处理（如好氧生物处理）。目前仍需加强高效厌氧反应器的开发设计及进行深入的运行条件研究。在处理制药废水中应用较成功的有上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧复合床(UBF)、厌氧折流板反应器（ABR）、水解法等。(1)UASB法UASB反应器具有厌氧消化效率高、结构简单、水力停留时间短、无需另设污泥回流装置等优点。采用UASB法处理卡那霉素、氯酶素、VC、SD和葡萄糖等制药生产废水时，通常要求SS含量不能过高，以保证COD去除率在85%～90%以上。二级串联UASB的COD去除率可达90%以上。(2)水解酸化法水解池全称为水解升流式污泥床（HUSB），它是改进的UASB。水解池较之全过程厌氧池有以下优点：不需密闭、搅拌，不设三相分离器，降低了造价并利于维护；可将废水中的大分子、不易生物降解的有机物降解为小分子、易生物降解的有机物，改善原水的可生化性；反应迅速、池子体积小，基建投资少，并能减少污泥量。近年来，水解－好氧工艺在制药废水处理中得到了广泛的应用，如某生物制药厂采用水解酸化－二段式生物接触氧化工艺处理制药废水，运行稳定，有机物去除效果显著，COD、BOD5和SS的去除率分别为90.7%、92.4%和87.6%。3.3厌氧－好氧及其他组合处理技术由于单独的好氧处理或厌氧处理往往不能满足要求，而厌氧－好氧、水解酸化－好氧等组合工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性、投资成本、处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能，因而在工程实践中得到了广泛应用。(1)A/O工艺优点：工艺效率高；流程简单，投资省，操作费用低；缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率；容积负荷高；缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。缺点：由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％。影响因素有：水力停留时间（硝化6h，反硝化2h）污泥浓度MLSS（3000mg/L）污泥龄（30d）N/MLSS负荷率（0.03）进水总氮浓度（30mg/L）。(2)A2/O工艺优点：污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷；污泥沉降性能好；厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能；脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响