医药化工企业废水处理工艺选择与分析

杨永丰

（南京正大天晴制药有限公司，江苏南京 210000）

医药化工企业在生产药品过程中会排放大量成分复杂、毒性较大的污水。由于某些医药化工企业的规模较小，且设备更新程度不足，导致经济效益低下，其废水处理水平也较低，由此形成恶性循环，极不利于医疗制药经济的可持续发展。由此，结合企业自身的基本条件和所产废水的基本特点，分析和选择适合的废水处理工艺，有助于推动企业和相关行业向着更高效、更长远的方向发展。

1 关于医药化工废水的概述

我国医药化工企业生产的药品种类繁多，除了我国本土的中草药，还包含抗生素、有机药物和无机药物。需求量和生产工艺的差异使得几大类药物的产量也各有差异，最终工艺废水的成分更是复杂多变。以生产工艺为切入点，药物的生产工艺主要分为生物制药和化学制药，生物制药是以粮食为源材料进行有机发酵和提炼，化学制药是依靠化学反应完成制药。化学制药的药品制造工艺精细，各类药品所含的辅料众多，产量较大且回收率很低，随之便会产生大量医疗废料，同时在制药反应过程中也会有很多的副产物，在化工制药的前期、中期和后期阶段的医疗废料都会出现在废水中，废水中可能含有高浓度的酸、碱物质或者高浓度的有机物等，更甚者可能存在具有毒性的综合性物质。无机盐、COD、BOD5和有害物质等充斥在废水中，这在很大程度上提高了污水处理的难度和精细度，要根据生产工艺流程的不同，对废水进行分质、分类，并有针对性地给予科学的废水处理工艺，才能保障企业污水处理和排放符合国家规定的工业水污染物的合格标准。医药化工企业的废水的来源主要分为以下几种。

1.1 生产工艺废水

指的是制药过程中产生的废水，这也是企业工业废水的主要组成部分，其中包含混装制剂废水、提取类废水、中药类废水、发酵类废水、生化工程类废水、化学合成类废水几大类，这也是废水处理难度最大的部分。

1.2 设备冲洗废水

在制药过程中需要对制药设备进行定期冲洗，冲洗设备产生的废水和冲洗地面的废水，也是工业废水的组成之一。

1.3 设备冷却水

许多消毒设备、制冷设备和水循环系统等需要冷却工艺，期间会产生冷却废水。

1.4 生活污水

这部分废水主要由工作人员生活起居产生。这类废水的处理工艺相对简单。

2 医药化工废水的处理原则

1）严格保证生产和排放的联动性，结合每次生产活动的工艺流程和污水排放标准，针对废料和废水进行分流分质，坚决杜绝废水出现渗漏、污水外泄等安全事故的发生，严格把控生产工艺末端的污水排放管理。

2）加强废水处理水平和经济化指标的双向达标。基于医药化工废水的基本结构和特点，要强化对医药废水的预处理工作，通过科学的预处理可以进一步提升有机物的可生化比例，有利于推动后期的生化系统平稳运行。针对不同阶段和不同工艺废水的基本特点，对废水进行清污和分流，并有针对性地选用性价比和可实施性更高的污水处理工艺，可以减少污水处理过程中对其他环节的不利影响，实现工艺的最优化设计和实施，促进污水处理和经济成本的双向保障。

3 医药化工企业常用的废水处理方法

工业废水的治理根据环境和工艺的不同，治理方法各异，究其类别，主要分为化学法、物理法、生物法，还有物理化学结合法几大类。

3.1 化学法

3.1.1 酸碱中和法

该方法适用于废水中含有大量的酸性或者碱性物质的废水处理，废水中含酸性较高，应用碱性物质中和，同理，废水含碱较高，应用酸性物质中和，从而使废水最终呈现中性状态，方便进一步处理。

3.1.2 氧化剂氧化法

通过应用适量的氧化剂，可以使废水中的污染物质完成转化，转化有害物质。过程中所应用的氧化剂诸多，例如过氧化氢、臭氧等。其中芬顿氧化就是应用过氧化氢完成醇、酯类有机物的无机化转换，该种氧化法的应用范围广泛。

3.1.3 混凝剂混凝法

该种方法是利用混凝剂的胶结特性，通过向医药化工废水中注入适量混凝剂，使之与废水发生化学反应，并最终形成聚集性的胶状物体。在反应过程中，将废水中难以沉淀和降解的物质集中起来，之后再通过基础的沉淀法和过滤法，就可以轻松地去除大部分污染物。

3.1.4 焚烧氧化法

焚烧是处理污染物质的重要手段。于医药化工废水而言，焚烧法是行之有效的污水处理法。通过焚烧可以去除医药废水中的诸多有机物成分，特别是针对有机物含量较高或者内含高浓度无机盐的医药化学废水处理。焚烧氧化需要在氧气含量较为充足的环境中进行，在废水中有机物的燃烧过程中完成氧化反应，继而形成二氧化碳和水等对环境没有污染的气体物质。焚烧氧化法可以解决微生物降解难度较大的废水处理难题，其应用范围也相对广泛。

3.2 物理法

3.2.1 蒸馏法

蒸馏法是根据物理学中的热力学，对混合液体进行加热分离，通过蒸馏法有效分离废水中的有用部分和无用部分，然后完成细节划分和处理。

3.2.2 沉淀法

沉淀法是最基础的物理处理方式，通过重力的作用使污染物分成悬浮和沉淀两种状态，该种方法主要针对悬浮污染物，通过沉淀后分离出悬浮污染物质，继而对悬浮物进行下一步处理。

3.2.3 过滤法

过滤法是废水处理中相对简单和基础的处理方法。该种处理方法可以将废水中的大体积悬浮物质筛离出来，通过水过滤，为之后的进一步处理打好基础。

3.3 生物法

3.3.1 好氧处理法

好氧处理废水法就是通过往废水中注入空气，在废水的水下环境中形成好氧菌落，借助好氧菌分解清除废水中可分解的胶状物和其他附着物。

3.3.2 厌氧处理法

由于医疗废水中的氧气含量较少，此时利用厌氧菌完成物质分解是最合适的。因为厌氧细菌是一种可以生存在缺氧环境或者无氧环境里的细菌类型。普通细菌无法分解的有机物，可以利用厌氧细菌完成降解任务，最终转化为二氧化碳、甲烷等物质。厌氧细菌法是针对高浓度有机废水处理应用范围较广的处理方法。

3.4 物理化学法

结合物理和化学的技术优势，形成了物理化学法，物理化学法利用物质之间的交换转移和变化，促进污染物质更加迅速、更加彻底的清除。该种处理方法的成本略高，但是环保性更佳。常用的物理化学法分别有膜分离法、离子交换法、萃取法等。

4 医药化工废水的处理工艺分析

4.1 含盐污水预处理

针对含盐量较高的污水，不能直接采用常规的生物处理法的操作程序，因为过高的含盐浓度容易对生化细菌的细胞造成超负荷的渗透压，加之盐分过浓会破坏微生物细胞活性，无法正常地完成细菌分解。所以先要针对污水进行盐脱离处理，之后再进行常规的生化处理。废水的脱盐方法主要分为以下几类：

（1）蒸馏法，通过加热汽化可以形成较为纯净的蒸馏水，蒸馏处理法的应用往往受废水含盐量的限制程度较小，从低至几百毫克每升到高至几万毫克每升都可以，相对而言，针对超高盐含量的废水，蒸馏方法的脱盐效果和能耗更具优势。

（2）膜分离法，这种脱盐方式的精度较高，利用其较小的分子量优势，实现纳米级滤膜脱盐，同时反渗透工艺可以几乎脱离出全部盐分。经过膜分离方法，有效脱除无机盐和有机物，浓缩和脱盐同步进行，提高了有机物的处理效率和处理水平。目前，膜分离的污水处理法在行业内的应用已经相对成熟。

4.2 含高浓度有机物污水预处理

制药过程中产生的诸多有机物质掺杂在废水中，由于其中的有机物质类别多样，混合在污水中无法实现完全分离和分别治理。针对不同有机污染物的特点其处理方式也各有差异，从经济层面上讲，针对高浓度有机废水的复杂性处理，需要大量的资金投入作为支撑。

在实践过程中，医药化工行业发掘探索出结合铁碳微电解法、芬顿氧化法以及混凝沉淀法三种工艺的高浓度有机物废水处理方法，经过多次试验和处理实践，充分验证了该项技术的可实施性。其反应原理主要是利用催化剂和氧化剂，配合光、电及超声波等，形成活跃的自由基。之后，自由基在污染物中的有机成分中充分结合、转移、转换和断键，改变原有的大分子有机污染物质状态，缩小分子组成，通过降解，降低原有有机物的污染程度和毒害程度，使之成为低害或者无害的物质。

值得一提的是，经过铁碳微电解技术，结合芬顿氧化技术处理后的废水的 pH较低，而且污水悬浮物指标较高，在这种酸度较高的水环境下，在未经过酸碱中和和混凝沉淀等工序前，不能直接给予生物分解处理。为了保证后续生化环节的正常进行，要对废水投放碱性溶液来中和废水的酸性，同时，为了降低悬浮物指标，要通过混凝沉淀池配合混凝剂、助凝剂等药剂完成悬浮物吸附和溶解。根据相关数据表明，应用复合式聚合氯化铝和聚丙烯酰胺混凝剂投放到混凝沉淀池，通过搅拌，可以强化絮凝效果，同时还可以吸附絮凝可溶性COD。

4.3 生化处理

生化处理主要是借助生物界中微生物的分解力量，来达成对污水的分解和转化。生化处理的对象主要是针对污水水下可降解性有机物，按照有机物的类型以及菌种的不同，涉及的处理工艺也不同。根据水下反应环境的氧气参与度，主要分为厌氧菌生物处理法和好氧菌生物处理法。好氧菌生物处理法主要是利用好氧菌和兼性菌在水体内形成良性分解环境，加速原水的污染物降解。反之，厌氧菌生物处理法，在生物反应过程中，必须要做到与氧气隔绝，通过厌氧菌和兼性菌的微生物反应，完成降解任务。具体到医药化工企业的污水处理实践中，针对生活废水、雨水等中低浓度废水，可以采用好氧菌处理法。另外，对于企业生产过程中形成的工艺废水多先采用厌氧菌处理方法，之后再配合好氧菌分解处理，使有机物的分解更加彻底。特殊的制药工艺可能会产生较难降解的工业废水，可以先应用缺氧水解酸化法，对废水中的氨氮有机物进行反硝化处理，同时分解污水中的悬浮物，提高有机物的可降解程度，再配合好氧菌分解处理，使处理过的工业废水最终达到行业规定的排放标准。

厌氧工艺和好氧工艺的优势各有千秋，在我国的化工医药制造行业，为了进一步提升化工废水的排放指标，往往会在厌氧工艺实施后，将缺氧水段和好氧水段进行串联。在缺氧水段通过菌体反应分解形成有机酸物质，降低了有机物的分子体积，同时有效转化了部分不可溶解的有机物。经过缺氧环境处理的物质再流经好氧池进行生化处理，从根本上提升了污水的可生化比例和污水处理效率。

4.4 回用工艺

针对化工制药企业的污水回用工艺的探索，有利于水资源的重复再利用，有助于立体循环经济的形成。

针对化工制药企业的废水的基本性质，对于水资源的循环处理再利用，主要是针对浓度较低的废水，例如生活废水等。臭氧活性炭吸附工艺是目前废水回用的应用较为广泛的技术类型。臭氧（O3）作为兼顾消毒功能和氧化功能的有机体，结合活性炭的吸附功能可以有效缓解水中的异味和微型污染物质等，该种废水回用处理方法在欧洲已经得到实践和应用，也称之为生物活性炭法。根据相关试验表明，臭氧可以利用自身强大的氧化能力，在不添加生物制剂和化学药剂的前提下，对水体实现深度脱色。另外对于水质的浑浊度，臭氧活性炭同样具备较强的吸附功能，有效降低水质的浑浊度。臭氧活性炭的污水回用处理法，最值得关注的是对水质中的氨氮等污染物的处理，氨氮是水环境污染的重要标志，而且其自身具备较大的毒性，有致畸和致癌的风险。臭氧活性炭处理法可以通过臭氧的氧化功能将氨氮氧化成硝酸根离子，通过沙滤池的生物硝化和代谢同化，基本可以达到40%的消除比例。废水中还存在着铁锰等元素，水中的铁和锰以氧化状态存在，臭氧针对水中铁锰等无机物的清除，首先可以借助自身的氧化功能对铁锰离子进行氧化，接着曝气可以有效去除铁锰成分。当水体存在多种有机物与铁锰混合时，臭氧的基础氧化功能不足以实现去除铁锰的目标，此时应当借助臭氧的强氧化剂，得以去除污水中的大部分铁锰成分。根据与某化工制药企业所在城市的杂用水水质的对比试验表明，应用臭氧活性炭处理过的低浓度废水，最终出水的各项指标低于中水回用的合格标准。数据如表1所示。

表1 臭氧活性炭工艺出水与城市中水的对比

最终得出结论，利用臭氧活性炭工艺处理医药化工企业的低浓度废水，最终出水符合废水的回用要求。

5 结束语

医药化工企业在追求经济效益的同时要兼顾社会效益，密切关注企业内部的废水处理工作，结合企业的自身发展条件和所产废水特点，发掘、选择科学的废水处理工艺，改善工业废水污染的境况，以促进企业自身和整个社会的和谐可持续发展。