制药工业中高浓度有机废水的处理的研究与分析

制药工业中高浓度有机废水的处理的研究与分析更新时间：7-2516:20药品生产过程中所用原辅料成分复杂,反应产生的废水COD高达几万mg/L,我们将称之为高浓度有机废水,常规方法几乎不能直接处理。常见的处理这种高浓度有机废水的方法有:溶剂萃取法、吸附法、生物法、膜分离法、氧化法、焚烧法。下面主要探讨一下前三种处理方法。1溶剂萃取法溶剂萃取法是利用溶质在两种不互溶的液相间分配性质的差异实现液-液间传质过程,是实现高浓度有机废水资源回收的重要技术之一。为了去除废水中某种溶解物质,可向废水中投入一种与水互不相溶,但能良好溶解污染物的溶剂,使其与废水充分混合接触。由于溶解度的不同,大部分污染物转移到溶剂相。所用的溶剂称为萃取剂;萃取后的溶剂称为萃取液(相),废水称为萃余液(相)。若废水中苯酚、硝基酚、酚等含量很低,一般不采用萃取法。若废水中含难生物降解的多卤代酚、多硝基酚、硝基苯磺酸等,则萃取法为首选处理方法。酚类、青霉素、维生素等多种物质均可用萃取法回收。萃取过程达到平衡时,污染物在萃取相中的浓度cs与在萃余相中的浓度ce之比称为分配系数E,即E=cs/ce实验表明,分配系数随被萃取组分的性质、温度和浓度的变化而异。因此,根据废水中被萃取组分的性质与组成,选择适宜的萃取剂、稀释剂与反萃取剂,组成高选性、高效率与适当浓缩倍数的萃取与反萃取体系,是该技术的基础。废水中有机组分的萃取可分为物理性萃取与化学性萃取。物理萃取是利用废水中被萃组分对某种与水不互溶的有机溶剂(萃取剂)和水之间的物理分配系数,被萃取分离。物理萃取过程,主要适用于亲油性较强的有机组分的萃取。化学萃取是利用被萃取组分能与选定的萃取剂产生某种化学反应,形成不溶于水,易溶于有机溶剂的萃合物而被提取分离。因此化学萃取体系比较简单,设备与操作方便,当前研究与应用多为此类体系。选择化学萃取剂主要应依据废水中被萃取有机组分中活性基团的化学性质,如含酚废水中的酚带有羟基(-OH),染料与各中间体分子上带有磺酸基(一S～)3H)等,这类物质在水中呈微酸性,能离解出H+,通常称为Lewis(路易斯)酸,因此应选用碱(或Lewis碱)性萃取剂实现萃取分离。萃取剂的选择应具备下列物理性质:(1)与水不互溶,易溶于有机溶剂,且密度小于水,因此萃取剂必须有长的碳链和芳环;(2)要求有较高的化学与热稳定性,不易水解,无毒或低毒;(3)萃合物易被反萃取,能长期重复使用。在废水预处理中,萃取相的分离,同时回收溶剂和溶质,具有重要作用。因为,一般情况萃取剂的用量往往很大,如不能再生回用,就失去预处理意义;另一方面,萃取相中的溶质也很大,如不回收,会造成浪费和二次污染。根据上述原理与条件,对于含Lewis酸类有机废水的萃取,可选用的碱性萃取剂只有胺类、吡啶和罗丹明B,其中胺类萃取剂从性能与价格方面优于其他萃取剂。胺类萃取剂包括烷基胺类、二苯基硫醇胺与N-N-二(R-甲基苄基)-乙酰胺。烷基胺类萃取性能尤佳,是主要选用的萃取剂,其中包括伯、仲、叔胺与季铵盐。其萃取能力依次为伯胺仲胺叔胺季铵盐,因此,可以认为季铵盐与叔胺盐类是最佳的萃取剂。季铵盐类在任何条件下萃取Lewis酸有机质,实质上它是一种液体阴离子交换剂。叔胺类适合于酸性条件下应用。综合价格因素,选用叔胺类萃取剂更加适宜。我国现有的叔胺类萃取剂有烷基叔胺(简称N235)和三辛胺(简称TOA),以N235应用比较广泛。2吸附法吸附法是用具有很强吸附能力的固体吸附剂,使废水中的一种或数种组分富集于固体表面的方法。常用的吸附剂有活性炭和树脂,活性炭再生和洗脱困难;树脂吸附具有实用范围广,不受废水中无机盐的影响,吸附效果好,洗脱和再生容易,性能稳定等优点,因而在高浓度有机废水处理中,最常用的吸附剂为树脂吸附剂。树脂吸附法可用于处理含酚、苯胺、有机酸、硝基物等的废水,是一种处理有机废水的有效方法。3生物处理法生物处理是利用微生物的生命活动来去除废水中有机污染物质的一种方法,是当前世界上有机废水处理的主要途径。由于生化处理有投资省、费用低、效果好、过程稳定、操作简单且不造成二次污染的优点,因而得到迅速发展。近年来,生物法也被广泛应用于高浓度难处理有机废水的处理中。生物处理法投资省,费用低,但其进水浓度及毒物浓度不能太高,否则会影响生物处理的效果。一般来说,生物处理法常与其它预处理或后续处理联用,达到去除废水中有机物的目的。若高浓度有机废水中的有机物是可以生物降解的,但废水中含有害物质,则可以通过各种预处理控制和去除有害物质后,再用生物技术进行处理。预处理的方法很多,包括采用过滤、隔油、沉淀、气浮、吸附、萃取、升温或降温、稀释、中和、电化学法、磁分离技术及化学氧化法等。这些预处理方法也可以有机的结合起来,提高预处理的效果。废水生物处理中的三大要素是:微生物、氧和营养物质。反应器是微生物栖息生长的场所,是微生物对废水中的污染物加以降解、利用的主要设备。高效的反应器,要能保持最大的微生物量及其活性,要能有效地供应氧(或隔绝氧),要使微生物、氧和污水中的有机物之间能充分接触良好的传质条件。生物处理法分为好氧处理法和厌氧处理法两种。常用于制药废水的好氧生物法主要包括:普通活性污泥法、加压生化法、深井曝气法、生物接触氧化法、生物流化床法、序批式间歇活性污泥法等。目前,国内外处理抗生素废水比较成熟的方法是活性污泥法。由于加强了预处理,改进了曝气方法,使装置运行稳定,到20世纪70年代已成为一些工业发达国家的制药厂普遍采用的方法。但是普通活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释,运行中泡沫多,易发生污泥膨胀,剩余污泥量大,去除率不高,常必须采用二级或多级处理。厌氧生物法是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼性微生物)的作用将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程,也称厌氧消化。由于厌氧处理过程中起主要代谢作用的产酸菌和产甲烷菌具有相对不同的生物学特征,因此可以分别构造适合其生长的不同环境条件,利用产酸菌生长快,对毒物敏感性差的特点将其作为厌氧过程的首段,以提高废水的可生化性,减少废水的复杂成分及毒性对产甲烷菌的抑制作用,提高处理系统的抗冲击负荷能力,进而保证后续复合厌氧处理系统的产甲烷阶段处理效果的稳定性。用于抗生素废水处理的厌氧工艺包括:上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(uBF)等。因此近年来,改进曝气方法和微生物固定技术以提高废水的处理效果已成为活性污泥法研究和发展的重要内容。微生物可以通过一定程度的驯化培养来降解有机物,这样做比物化法经济。若废水中有害物质浓度较高又难以降解,直接采用生物技术不可能,这时可采用物化法进行治理,如用湿式催化氧化法和焚烧法等,能大幅度降低有机化合物浓度,也可以采用吸附或萃取法等直接去除废水中的有机物，同时，有制药废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。4结语制药工业废水种类繁多,选择什么样的治理技术路线取决于废水的性质。由于制药废水浓度高、色度深、可生化性较差的特点,应考虑结合预处理、后处理、物化生物法。同时考虑回收利用的经济效益。当然,制药废水的根本治理还要清洁生产的基础,对药物生产的各个工序进行清洁化生产与管理,消除“跑冒滴漏”现象,同时也应考虑物流的闭路输送,实现零排放。让污染在生产过程中得到减少或消除。参考文献[1]杨军,陆正禹,瑚纪萃,等1抗生素工业废水生物处理技术的现状与展望[J]1环境科学,1997,18(3):831[2]方明成,吴珊,李桂枝1生化制药废水处理试验研究[M]1北京第届全国污水处理技术交流会,1997:208-2111[3]钱卫萍,刘大义,许和贵1A/OT艺处理制药生产废水工业水处理[J],2006126(1):81-821[4]KtimmererKAA1-Ahmad,VMersch-Sundermann1Biodegradabilityofsomeantibiotics,eliminationofthegenotoxicityandafectionofwastewaterbacteriainasimpletest[J]1Chemosphere,2000,40(7):701-7101固定化细胞技术及其在有机废水处理中的应用更新时间：7-1910:36作者:禇可成，石小霞前言随着工农业生产的发展，人口的不断增加，自然资源的大量消耗，环境污染问题日趋严重，人类的生存和发展面临着严峻的挑战。其中水体接纳了工业生产中排放的大量高浓度有机污染物和有毒有害污染物，其中有些污染物具有毒性和“三致”危害。我国处理工业污水的主要方法为活性污泥法和生物膜法，处理过程中依靠微生物的生长代谢和吸附作用等完成对污染物的降解。目前在这两种方法中主要采用的是固定化技术，利用细胞固定化技术，可将经选择筛选出的优势菌种固定化，构建一种高效、快速、耐受性强、能连续处理的废水处理系统，可以有效地减少二次污染。细胞固定化废水处理技术与传统的悬浮生物处理工艺相比，具有处理效率高、运行稳定、可纯化和保持高效优势菌种、反应器生物量大、污泥产生量少以及固液分离效果好等一系列优点。一、细胞固定化方法细胞固定化方法的分类就有很多种，目前国内外还没有统一的分类标准。如成庆利等人根据有无外加载体，将细胞固定化分为有载体固定化和无载体固定化，崔建涛等对有载体固定化细胞和无载体固定化细胞的研究应用进一步作了详细叙述。在细胞固定化方法上基本上与固定化酶技术相似，常用的细胞固定方法有吸附法、包埋法、交联法、共价结合法、絮凝法以及多种固定化法联用等，其中以吸附法和包埋法最为常见。二、细胞固定化技术在有机废水处理中的研究与应用1．高浓度有机废水的处理：对于高浓度有机废水，目前一般采用厌氧生物法进行处理。厌氧阶段的处理效果直接影响到后续的好氧处理，从而决定废水排放是否达标。在高浓度有机废水的生物处理中，产甲烷菌的数量和代谢活性是其处理效率的重要制约因素，而产甲烷菌较低的生长速率则是导致厌氧处理系统启动时间长，运行被破坏后恢复困难的重要因素。因此，采用具有热力学和动力学优势的固定化细胞技术，对于产甲烷菌的高效持留和活性的保留提供了便利条件。赵军等采用吸附包埋法对甲烷八叠球菌进行了固定，使固定化后的微生物兼有吸附法和包埋法的优点，并用人工配制的高浓度有机废水对吸附包埋的甲烷八叠球菌特性进行了研究。55d的运行数据表明：吸附包埋的甲烷八叠球菌在处理人工废水时取得了显著的成效，COD最高容积负荷达到14.7kg/（m2·d），最高去除率为94.29%，运行期间固定化介质不上浮，不膨胀，具有很好的传质和脱气性能。黄霞等采用聚丙烯无纺布（多孔结构）与PVA的复合载体包埋固定化优势菌种，来降解含有喹啉，异喹啉，吡啶的高浓度氨氮焦化废水，三种高浓度有机物经处理8h后降解率均在90%以上。采用固定化细胞技术处理高浓度有机废水，进一步提高了生物处理构筑物中高效生物量的浓度，大大提高了反应效率和处理效能，减少了污泥量和二沉池的负荷，降低了投资成本。2．难降解有机废水的处理：此类废水用常规的生物处理工艺进行处理时，一般效率低下。这主要是因为能有效分解氧化此类废水中所含苯酚、氰、氯苯胺及DDT等有机物的微生物世代期较长，从而难以在常规的生物处理构筑物中大量存留。利用固定化细胞技术了两种不同类型的含酚废水：对于苯酚浓度为2,148.0mg／l、COD为10,828.8mg／l的高浓度含酚废水，经处理24h后，苯酚及COD去除率分别为50．1%和38．7%；对于苯酚浓度为180．7mg／l、COD为947mg／l左右的一般浓度混合含酚废水，经6h处理后对苯酚及COD去除率分别为89．1%和84．6%，而活性污泥法分别为76．6%和75．0%。以上对固定化微生物废水处理技术的研究，筛选出了降解特定有机污染物的优势菌群，对难降解废水进行处理的专一性好，耐受性强，处理效果稳定，投资省，降解效率明显优于传统的生物处理方法。3．印染、造纸等废水的处理印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性强、水质变化大、成分复杂等特点。因此，