化学合成类医药废水处理技术

一、背景

化学合成类医药指以结构较简单的化合物或具有一定基本结构的天然产物为原料，经过一系列反应制得的对人体具有预防、治疗及诊断作用的原料药。这些药物都是具有单一的化学结构的纯物质。化学合成药的发展已有一百多年历史。随着有机化学、药理学和化学工业的发展，化学合成药发展迅速，品种、产量、产值等均在制药工业中占首要地位。

世界上临床使用的化学合成药物品种已多达数千种。按照作用的范围可分为中枢神经系统药物、外周神经系统药物、循环系统药物、消化系统药物等；按自身的作用功效可分为解热镇痛药物、抗肿瘤药物、抗菌药、抗病毒药等；按自身的化学结构特点又可分为多肽类药物、激素类药物、巴比妥类药物等。

二、废水特性

制药废水水质特点主要有以下几点：

①排水点多，建议废水分质分流单独收集；

②废水排放间歇性，需要较大的收集池用来均质；

③污染物浓度高，废水中有机物、氮、磷等浓度较高；

④碳氮比失调，不利于提高废水生物处理的负荷和效率；

⑤盐浓度一般较高，给废水生化处理带来困难；

⑥废水中含有微生物难以降解、甚至对微生物有抑制作用的物质，B/C低，难生化降解；

⑦废水一般色度较高，在处理过程中需要考虑脱色。

三、工艺路线

1、主体工艺选择

针对化学合成类医药废水的特点，采取“废水分质分流（单独预处理）+物化+生化+深度氧化”的处理思路。分质分流为基本原则，尽量减少水质变化对后端工艺的冲击，力争从源头上解决问题，降低废水治理成本，效益最大化。

2、预处理工艺选择

• 高盐废水

对于生产工艺中产生的某股高盐废水，一般高盐水的COD也很高，采取蒸发工艺进行处理，一方面可以脱盐，同时也能去除废水中大部分的COD，将大部分有机物富集在蒸发釜残中，降低后端系统的运行负荷。

• 高氨氮废水

对于生产工艺中产生的某股高氨氮废水，可根据具体要求采取蒸氨/吹氨的工艺，一方面可以回收硫酸铵，节约成本，同时降低后端系统负荷。

氨氮（mg/L）	采取工艺	备注
＞10000	蒸发（弱酸性）
＞5000	蒸氨	可回收铵盐
＞500	吹氨	可回收铵盐
＜500	LBQ生化	生化法
＜1000	生化内回流稀释法	生化法
＜100	次钠氧化	深度氧化法

• 高有机氮废水

对于生产工艺中产生的某股高有机氮废水可采用碱解工艺进行预处理。例如含DMF废水，优先回收利用，其次采取碱解的工艺，将生物毒性大的DMF碱解为甲酸和二甲胺。

有机氮（mg/L）	采取工艺	备注
＞1000	碱解
＜1000	LBQ生化	生化法
＜2000	生化内回流稀释法	生化法

• 含甲醛废水

对于生产工艺中产生的某股含甲醛废水，采取石灰缩合工艺进行处理，甲醛会聚合生成己糖。此方法尽管不能使COD降低，但转化后的糖类物质对微生物没有任何毒害作用，而且有助于微生物的生长，对于后续生物处理非常有好处。

甲醛（mg/L）	采取工艺	备注
＞1000	石灰缩合
＜500	双氧水氧化	弱碱性
＜5000	还原法
＜500	LBQ生化	生化法
＜2000	生化内回流稀释法	生化法

3、物化工艺选择

• 微电解+预氧化

物化段主要目的为提高废水B/C比，一般采用微电解+预氧化工艺进行废水改性，该工艺对废水中COD、苯环、杂环类物质具有很好的破解作用，可以对大部分环状有机物进行开环氧化。氧化后废水COD大幅降低，可生化性得到改善，该处理技术对废水进行生化处理起到很好的桥梁作用。

• 催化氧化

本技术的核心为中温多相催化氧化。催化氧化技术不同于由FeSO₄/H₂O₂组成的芬顿氧化工艺，与之相比具有更好的先进性和更简便的操作性，且不产生固废，无二次污染。

4、生化工艺选择

4.1、生物预处理工艺

• LBS生物菌技术

针对含有抑制微生物生的有毒物质、进水负荷比较高（1-3万mg/L）的废水，生化系统可采用LBS进行生物预处理，LBS菌群可利用其自身群落结构，对水中有毒物质、难分解物质进行破解改性，为LBQ生化处理起到很好的桥梁作用。

LBS生物菌技术为我公司从韩国引进的先进生物技术。与一般生化技术对比，具有以下优势：

• 菌群中的特殊生物菌的生物降解作用可以对废水中有毒物质、难分解物质进行破解改性；
• 生物菌除对水体污染因子的降解外同时能对自身死亡体进行自代谢，整个生物氧化系统产泥量较少，几乎不产泥；
• 得益于其微生物“群落”结构，具有共代谢作用，可以降解污水中难以降解的污染物；
• 可在盐度小于25%的条件下快速驯化并在生化系统挂膜，强化生化系统的有机污染物去除效率，保证高含盐废水的出水水质。

4.2、生化主体工艺

废水经过物化改性处理后，可生化性得到改善，可进行生化处理。生化主体投加我公司LBQ生化菌，具有耐盐（可达2%-5%）、产泥量少（仅为普通活性污泥法的10%~30%）、耐毒、分解能力强等较为优异的特点。

• 生化内回流稀释法

通过调节生化系统内回流比例，对进水负荷（氨氮、有机氮、甲醛等特征污染物）进行调节，使其满足生化系统的进水水质要求，进而保证整个系统的稳定性，且降低了物化段的高额运行成本。采用此法的目的是将污染物的去除功能集中在运行成本最低的生化系统上，进而提高整个污水处理系统的经济效益。

• SBR法

SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳态生化反应替代稳态生化反应，静置沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，集废水均质、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，且无污泥回流系统。

SBR法适合处理小水量、间歇排放和流量变化较大的工业废水与分散点源污染的治理。

• A/O²工艺

对于生化系统进水负荷较高的废水，采用ABR厌氧+LBQ好氧（LBQ-SBR）+BAF生化的组合工艺。

该工艺路线的思路为通过厌氧反应，对废水进一步改性，提高其B/C比，同时去除部分COD，降低后端好氧反应的负荷，有利于好氧微生物的生长，能够充分发挥好氧反应的作用；好氧出水进入BAF生化段，通过该段处理一方面对废水中COD可以进一步降低，同时通过硝化反应可以对出水中剩余氨氮进一步降解去除。

• 二级A/O工艺

对于需要去除总氮的废水，生化工艺可采用ABR厌氧+LBQ好氧+反硝化+BAF生化。

该工艺路线的思路为通过厌氧反应，对废水进一步改性，提高其B/C比，同时去除部分COD，降低后端好氧反应的负荷，有利于好氧微生物的生长，能够充分发挥好氧反应的作用；反硝化段是去除总氮的重点，BAF出水将回流至该段（根据总氮去除率控制回流比），同时该段反应利用好氧出水的剩余有机物作为碳源，将水中的硝态、亚硝态氮还原为氮气，进而去除总氮；出水进入BAF生化段，通过该段处理一方面对废水中COD可以进一步降低，同时通过硝化反应将水中的氨氮转换为硝态、亚硝态氮。

• O/A/O工艺

对于生化性较好的废水，采用LBQ一级好氧（LBQ-SBR）+ABR厌氧+LBQ二级好氧工艺。好氧前置的处理思路主要为充分发挥厌氧段功能，使其集中在对废水中难降解物质进行水解改性方面。

通过一级好氧可以优先对废水中易生物降解的有机物进行去除，降低了后端系统的处理负荷，但同时一级好氧出水BOD值相对较低，可生化性有所下降；一级好氧出水进入厌氧段进行厌氧水解处理，通过该段处理使得废水中剩余难分解的低毒有机污染因子得到破解改性，该段反应可能对水体COD去除不是很大，但最关键的是对废水中难好氧降解的剩余有机物进行水解改性，为后续二级好氧生化创造有利条件。

5、深度氧化工艺选择

综合考虑原水水质及出水标准，决定生化系统末端是否增加深度氧化工艺。

• 次钠催化氧化

采用次氯酸钠催化氧化技术作为最后污水处理设施的保证和应急措施，在水质异常时开启，确保最终排水达标。预留此工艺可避免不合格废水回流时增加系统的负荷及污染物的富集，导致系统的处理效率降低。

整个催化氧化反应的过程可认为：废水中的有机污染物扩散到活性炭表面进而被吸附，然后有机污染物和氧化剂分子在活性碳表面上发生氧化反应，最后返回液相主体。

• 芬顿氧化

对于某些难以采用次氯酸钠催化氧化处理的废水，亦可采用芬顿氧化技术进行深度处理，降低废水中有机物含量，减少废水中COD浓度，去除废水的色度。

• AOP催化氧化

AOP催化氧化技术是我公司从国外引进的又一项高级氧化技术，该技术通过对核心反应器进行独特的结构设计，使得反应用氧化剂是O₃和H₂O₂在整个氧化体系进行充分快速反应，激发出大量的羟基自由基，充分利用产生的羟基自由基对水体内残存的生物难降解有机污染因子进行快速破解，从而达到出水达标排放的目标。该技术无固废、尾气等二次污染产生且不引入盐分。