医药化工高盐废水的处理技术研究与应用

邱宁 郝景润(盐城开元医药化工有限公司，江苏 盐城 224000)

0 引言

医药化工行业是我国化工行业的重要组成部分，近年来发展势头迅猛，伴随医药化工技术的发展，医药化工废水，尤其是高盐废水的处理难度也成倍增加。由于成分复杂、盐分高、有毒有害物质多、难降解等特点，导致该类废水的处理难以形成有效的废水处理系统[1]。目前，医药化工类高盐废水的处理方法主要有物理化学法、生物法、物化—生化组合法等。

1 物理化学法

1.1 电解法

由于高盐废水具有极好的导电性，因此电解法被广泛应用于该类废水的处理中。电解法的原理是通过外部电源在极板间产生各种自由基与废水中的有机污染物进行氧化还原反应，从而使水中的有机污染物降解为小分子有机物甚至直接生成二氧化碳和水。刘占孟[2]应用电解法处理染料中间体高盐废水，考察了电极材料、电流密度、电解时间等因素对处理效果的影响，试验结果表明，在一定的试验条件下，对COD和色度的去除率分别可达65%和70%，去除效果良好。电解法工艺设备少、易操作、运行费用低，是高盐废水处理一个合理的选择方向。

1.2 膜分离法

膜分离法是利用特殊薄膜的选择透过性将液体中的某些成分，如离子、分子或某些微粒分离出来的方法的统称。膜分离法主要包括电渗析法、渗透法、反渗透法、超滤等。马娜等[3]采用电渗析法对油脂基两性表面活性剂α-癸基甜菜碱进行脱盐纯化，考察了各种因素对脱盐效果的影响，在最佳运行条件下，α-癸基甜菜碱粗产品脱盐率可达92%。王京峰等[4]介绍了山东红日阿康化工股份有限公司“反渗透+离子交换”脱盐水系统的特点及运行状况，该系统脱盐率和回收率分别达到97.5%和72%。但是，由于膜分离法对废水预处理的要求较高，且单一的膜处理法不能对高盐废水中的污染物质进行有效处理，必须与其他方法联合使用，因此导致其在高盐废水的处理中成本较高，一定程度上限制了该类工艺的发展。

1.3 蒸馏法

蒸馏法脱盐最早应用于海水淡化，目前已广泛应用在工业高盐废水的处理上。其原理是通过对废水进行加热，在不同的沸点将废水中不同组分的有机物分类收集从而达到对废水降浓除盐的目的。目前在医药化工高盐废水处理中应用较为广泛的蒸馏技术主要是多效蒸馏技术和膜蒸馏技术。杨家村[5]采用高效三效蒸发技术处理高盐废水，通过对设备进行优化，提高了传热效率和蒸发速度，最终对废水中盐分的去除率达到了98%以上，为后续处理创造了有利条件。蒸馏法设备结构简单、易操作、运行效率高、技术成熟，现已广泛应用于医药化工高盐废水的处理中，但是该技术也存在设备易腐蚀、一次投入和运行成本相对较高的缺点。

1.4 焚烧法

焚烧法是指通过一定方式将高盐废水喷入富含氧气的高温(通常为800～1000℃)环境中，使其中的有机物与氧气发生化学反应，生成二氧化碳、水、少量有机物分子及性质稳定的固体残渣。采用焚烧法处理医药化工高盐废水对废水的水质具有一定的选择性，只有当高盐废水的COD、热值、有机成分质量高于一定数值才适合使用焚烧法进行处理，这类废水焚烧过程中产生的热量可以为后续的反应提供能量，从而大大降低能耗，否则需添加补充助燃材料。王伟等[6]采用焚烧法处理江苏某厂医药中间体废水，原水COD在40000mg/L以上，盐分质量分数5%以上，焚烧后废水COD降为150mg/L，直接达到外排标准。焚烧法去除效率高，反应产生的无机盐可以达到回用标准；但该工艺运行过程中一方面废水中的盐类对设备腐蚀严重，另一方面反应会产生氮氧化物、二噁英、SO、HCl等有毒有害气体，需对污染气体处理达标后才能排放。

2 生物法

生物法处理医药化工高盐废水是指通过定向培养的嗜盐细菌来降解废水中的有机污染物。该方法处理成本低，处理效率高，对实际应用和理论研究都有重要意义。

2.1 好氧生物法

好氧生物法主要是指好氧微生物和兼性微生物在有氧气存在的条件下，经过一系列的化学反应，将污水中的有机物降解的污水处理方法[7]，主要包括活性污泥法和生物膜法。

采用活性污泥法处理医药化工高盐废水的关键是通过对活性污泥的长期驯化，培养优势菌种，得到能够对高盐废水中的有机污染物具有良好有机物降解性能的耐盐微生物。杨健等[8]通过SBR活性污泥法处理石油发酵工业高盐废水，在COD有机负荷为1.0kg/(kg VSS·d) 时，COD的去除率可达90%以上，BOD5的去除率也稳定在95%以上，说明高含盐量对经过驯化的耐盐活性污泥没有明显的抑制作用。

与活性污泥法相比，生物膜法有效菌种数量多、种类多，对废水的适应能力和降解能力都得到提高，盐耐受力也更强。L.Yang等[9]采用生物滤池和滴滤塔处理石油高盐废水，试验过程中，逐步增加原水TOC质量浓度至1000mg/L，逐步增加盐度至3.4%、3.6%、4%，在HRT为18h，TOC容积负荷为1.5kg/(m3·d)时，TOC去除率达到95%。本试验也说明了与单一工艺相比，两段式接触氧化工艺抗毒性和抗冲击能力都更强，而且还具有生物相更加稳定的优点。

2.2 厌氧生物法

厌氧生物法是利用厌氧微生物将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法。厌氧生物法处理医药化工高盐废水的关键在于培养驯化出耐高盐的厌氧微生物，经过长期驯化，使厌氧反应器中的耐盐菌逐渐成为优势菌，使反应器能够承受一定浓度的高盐废水。Lefebvre 等[10]使用UASB对高盐废水进行处理，在有机负荷0.5kgCOD/(m3·d)，水力停留时间5d，总固体浓度79g/L的条件下，COD的去除率达到78%，说明采用UASB-好氧工艺处理高盐废水能够提高处理效率，减少运行成本。邹小玲等[11]通过对厌氧生物反应器盐度驯化影响因素和厌氧生物反应器处理高盐废水的研究进展的介绍，展望了耐盐菌种的驯化、优势菌种的确定和反应器材料的选择将是下一步厌氧生物法处理高盐废水的研究方向。

3 物化-生化组合法

从目前医药化工高盐废水的各类处理技术来看，单独使用某项技术来将废水处理达标的难度较大，在实际运行中，一般是多种处理方法联用，如物化—生化组合法，才能将废水处理达标。江苏盐城某医药化工厂以生产头孢类医药中间体为主，该厂产生的高盐废水盐度大于6%，COD大于50000mg/L。该厂采用“薄膜蒸发+电解+UASB+A/O”工艺对高盐废水进行处理，出水COD＜350mg/L，盐分＜5000mg/L，去除率分别达到了99.3%和91.7%。

另外，“新型铁碳装置+PSB生化”处理工艺[12]由于其对医药化工高盐废水良好的处理效果，也越来越得到业内人士的广泛关注。与传统铁碳装置相比，新型铁碳装置优化了铁碳填料的构造，采用了高碳扁状生铁块，解决了填料“结疤”“钝化”的问题；另外，该装置还设置了内外筒体及特殊的导流装置，增加了污水在设备中的停留时间，从而达到更好的处理效果。新型铁碳装置的COD去除率可达40%以上，B/C值提高0.1～0.3，色度去除率在80%以上。PSB生化处理系统是指以具有原始光能合成体系、能在厌氧条件下进行不放氧光合作用的光合细菌组成的生化处理系统。对于进水浓度6000～10000mg/L、盐分45000mg/L的废水而言，该系统的CODCr去除率可达70%以上。另外，该系统还具有负荷高、抗冲击性强、能耗低、占地面积小等优点。浙江贝得药业有限公司采用“新型铁碳装置+芬顿反应+PSB生化系统+A/O生化系统”组合工艺处理制药废水，进水水质CODCr20000mg/L，盐分30000mg/L，处理后CODCr＜500mg/L，达到国家三级排放标准。

4 结语

膜分离法、蒸馏法和焚烧法等物理化学方法可以有效去除医药化工高盐废水中的盐分和有机污染物。但膜分离法膜成本较高，对废水预处理要求高，而且存在二次污染的问题；蒸馏法可回收废水中的无机盐，但设备一次投入高，运行成本高，设备易腐蚀；焚烧法有机物去除率高，反应产生的无机盐可达回用标准，但也存在设备腐蚀严重和废气二次污染的问题；电解法对高盐废水中有机物的去除效果良好，且设备少、易操作、运行费用低，但是处理出水往往还需要进一步处理才能达标排放。可见，物理化学法需与生物法联用才能更好地去除医药化工高盐废水中的有机污染物，做到达标排放。如何优选不同的物理化学法和生物法组合工艺，以最大程度兼顾经济效益和环境效益将成为医药化工高盐废水处理下一步的研究方向。