北京盖雅环境陈海川：甾体激素类制药废水处理中试研究

 

甾体激素药物生产过程中会产生发酵和合成两种废水，废水主要成分为生产过程中未反应完全的原辅料、中间体副产物、大量的有机溶剂以及无机盐，因此，该类废水具有水质水量波动性大、污染物成分复杂、毒性强、浓度高、含盐量高等特点，处理难度极大。

目前，甾体激素类制药废水的处理研究主要集中在特定药品废水处理、特征污染物减量化或专项处理工艺方面，对相关的全类废水达标处理和工程设计指导方面的报道较为少见。研发团队通过对污染物组分和毒性分析，制定“初沉池+微电解/Fenton+水解酸化+厌氧+缺氧+好氧+一级固定化微生物曝气生物滤池（G-BAF）+微电解/Fenton+二级（G-BAF）”处理工艺路线；

通过对实际生产废水的中试试验评价，验证了该工艺路线处理该类废水的可行性，实验结果表明，经组合工艺处理后，废水中COD、NH ₃ -N、TN的去除率分别可达到99.1%、96.9%、95.4%；

针对于废水中四氢呋喃、吡啶、DMF等特征污染物对生化反应的毒性抑制问题，实验结果证明，在一定进水浓度范围内，通过采用高级氧化工艺预处理，特征污染物指标会降低，对后续生化反应抑制作用会消除；

工程设计方面，通过对各工艺单元处理效果的分析，制定了相应的设计负荷和停留时间等技术参数，对未来同类项目的工程化实施提供了设计依据。

1、采用各品种药品不同生产周期排放的废水进行实验评价，证实了组合工艺具有抗水质水量波动性的能力，且能实现稳定处理效果；

2、固定化微生物曝气生物滤池（G-BAF）处理技术在高盐度、高浓度污染物废水处理方面具有产泥量少、抗冲击能力强、处理效果稳定等优势；

3、毒性特征污染物降解和生化作用抑制消除分析；

4、水解酸化+厌氧工艺在处理高浓度硫酸盐类废水污染物过程中的抑制作用产生分析和解决方案。

本研究结合已报道的废水处理技术的相关研究成果，提出采用“初沉池-微电解/Fenton-水解酸化-厌氧-缺氧-好氧-一级固定化微生物曝气生物滤池（G-BAF）-微电解/Fenton-二级（G-BAF）”的组合工艺对该类制药废水进行处理，并通过中试实验考察了组合工艺对废水COD、NH ₃ -N、TN的去除效果，为未来甾体激素类制药废水处理项目的工程设计提供参考。

实验用水取自河南某制药厂，该厂主要生产醋酸泼尼松、泼尼松龙、氢化可的松等激素类药品。废水由低浓度生产废水、高浓度生产废水和生活污水3部分组成，其特征污染物主要有醇类、酮类、酯类、有机酸类、二甲基甲酰胺（DMF）、四氢呋喃、吡啶等有机污染物和无机盐。生产废水中主要污染物指标：COD为18~120 g/L，NH ₃ -N为0.1~0.8 g/L，TN为0.1~1 g/L，无机盐为15~30 g/L。中试实验工作主要分为接种驯化、低负荷运行、高负荷运行三个阶段，实验周期为61 d。

实验结论：

（1）甾体激素制药废水经过组合工艺处理后，COD、NH ₃ -N、TN的平均去除率分别为99.1%、96.9%、95.4%，出水COD、NH ₃ -N、TN分别为220、35、50 mg/L，满足河南省《化学合成类制药工业水污染物间接排放标准》（DB41/756—2012）B级标准要求；

（2）微电解单元采用铁碳复合填料，进水pH调控至2~3；Fenton单元采用30%双氧水作为氧化剂，前后两段双氧水投加量分别为废水质量的0.5%、0.2%。经过微电解/Fenton处理后，废水中毒性特征污染物对微生物的抑制作用被降低，保证了后续生化反应正常进行；

（3）由于废水中含有大量硫酸根离子，经过水解酸化单元处理后，产生的硫化氢等酸性气体通过曝气吹脱方法得以去除，保障了后续厌氧系统所需的稳定的pH环境；

（4）微电解/Fenton-（G-BAF）组合工艺作为COD深度处理单元，可进一步实现对COD的去除，使系统最终出水COD保持在200 mg/L以下；

（5）工艺单元设计总水力停留时间为239.3 h。