
1 引言
医药工业的发展促进了人类文明的进步,但在促进医学技术发展带给人们便捷的同时,制药企业生产过程中排放出来的废水也也对环境产生了一定的危害。制药厂化工合成工艺中产生的废水往往水质复杂,废水中的污物含量高、有毒有害的物质多、生物难降解的物质多,且化学需氧量(COD)的浓度值高,有的废水中盐分的含量和色度也都非常高,如果未经处理便排放出来,对环境有着极大的危害,特别是“三致”有机污染物对人类的健康危害极大。因此,在工业废水排放出来之前,药企必须采取一定的措施对废水进行处理。
2 药企污水处理现状
目前,我国生产的常用药物种类繁多,包括抗生素、有机药物、无机药物和中草药四大类的药物共有2000多种。随着医药化工业的迅猛发展,各种制药厂纷纷建立起来,药企的迅速发展使得我国的制药行业存在着“一小、二多、三低”的问题,企业规模小,生产药品的数量多、重复多,药品生产的技术含量低、新药的研发能力低、企业的经济效益低。这一问题导致了药企在进行废水处理的时候,一些大的企业尚能达到污水处理标准,一些条件较差的企业则只能达到一级处理,有些制药厂甚至未对废水进行清污分流,从总体上来说,我国的药企废水治理形势十分严峻,废水处理技术还有待提高。
3 制药废水常用水处理单元分析
国内外药企在处理工业废水时常用的废水处理单元有生物化学法、物理化学法和自然处理法。
3.1 生物化学法
常用的生物化学法中的水处理单元有活性淤泥法、生物接层法、混合生物法等。活性污泥去除法是利用微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质等活性污泥进行污水处理的一种方法,是我国污水处理系统中的传统处理方法,在目前仍有使用,并在实践的过程中对处理装置系统及微生物固定措施等方面进行了一定的优化和改良,处理水平有一定的提高。
3.2 物理化学法
物理化学法包括粒质过滤法、活性炭吸附法、化学沉淀法、膜滤析法等。
3.3 自然处理法
自然处理法有包括稳定塘法、氧化沟法、人工湿地法、化学色可赛思树脂处理法,以及滤膜分离法等。
污水处理中常用的水处理方法有硬水软化法、活性炭吸附法、去离子法、沉淀物过滤法、逆渗透法、超过滤法、蒸馏法、紫外线消毒法、生物化学法。
4 水处理工艺
污水处理一般有三级处理,即一级机械处理,二级生化处理,三级污水的深度处理。
机械处理主要是去除污水中的大颗粒和悬浮物,一般是通过构筑物如格栅、沉砂池、初沉池等利用物理法实现固液的分离或者利用化学处理的方法将污水中有害的絮凝物沉淀。
污水的二级处理也即是生化处理,目的是将污水中不可沉淀的悬浮物和溶解性的有机物进行去除和降解,工艺构成的方法有活性淤泥法、氧化沟法、AB法等多种。它是通过生物作用,尤其是微生物的代谢作用,将污水中的有机污染物转换成无害的气体和生物污泥。
污水经过二级处理之后,用反渗透法或活性炭吸附法等方法对其进行脱氮、脱磷的处理,并对其进行灭菌杀毒的过程即是污水的三级处理,经过三级处理的污水可以被当做工业用水来使用,也可以用来浇灌绿化带、喷洒街道等。
在实际的工作中,根据污水的水质和处理目标的不同,污水的处理过程并非都包含有3个处理过程。
5 污水处理工艺的选择和应用
好氧生物处理技术处理污水的机理为:
CH3COOH+O2→H2O+CO2+细胞生物
厌氧生物处理技术的生物反应原理为:
CH3COOH→CH4+CO2
对比生物反应的原理,可以看出,在处理高浓度的废水时,厌氧生物处理技术有着一定的优势,但厌氧处理的出水浓度过高,达不到国家标准规定的排放标准,因此,厌氧处理一般只作为废水处理的前处理。在实际操作中,通常将厌氧生物处理与好氧生物处理结合在一起使用,这里以浙江新和成股份有限公司塔山工业园污水站使用的污水处理工艺为例,介绍污水处理工艺在污水处理中的应用。
5.1 工艺流程
浙江新和成股份有限公司塔山工业园污水站根据所需要处理的废水水质和处理目标及出水水质的要求,设计使用的工艺简单流程为:
中和→隔油→充气气浮→混凝沉淀→厌氧生物处理→好氧生物处理
在此工艺处理污水中,首先让高浓度污水进入投药预处理池中,在池中加入一定剂量的化学药剂与污水进行中和反应,减低污水的盐分,提高其可生化性。
将进行中和之后的污水收集到隔油池中,对其进行隔油处理,去除污水中的石油类物质。
隔油池中完成隔油处理的污水通过自重自流如气浮装置,气浮装置通过加压溶气使水中的杂质粘附在小气泡上,小气泡上浮将杂质带到污水的表面,使其与水分离,并形成在水上形成浮渣层,刮渣机再将浮渣收集起来排人到储泥池中,从而将污水中一些不溶性的有机物和细小悬浮物等从水中去除。
气浮装置中的水流入调节池中,在调节池中对经过预处理的高浓水和低浓度水混合调节之后,让其流入水解酸化池,进行厌氧生物处理。通过水解酸化处理将一些大分子难降解的有机物进行水解,将其变成容易降解的小分子有机物,提高污水的可生化性,为下一步的好氧生化处理做好准备。
在污水的好氧生化处理中,选择使用VLR立环生化反应池,在反应池中通过好氧微生物的代谢作用对污水进行好氧生化处理,降解水中的有害有机物。在VLR反应池中对污水进行好氧生化处理的过程中,可以在反应池中加入一定剂量的营养盐,能够进更好地提高污水处理的效果。
从反应池流出的污水进人沉淀池中,在池中沉淀,出水流入催化氧化池中,污泥则使用污泥泵打入储泥池中,部分污泥会回流到VLR反应池中。
在催化氧化池中使用臭氧对池中经过VLR反应池的污水进行催化氧化,之后再经过过滤器,用滤砂将水中的悬浮颗粒去除,最终使出水水质达到人网的排放标准。
5.2 使用设备
(1)高浓水集水池。高浓水集水池一座,分为两个格,钢筋混凝土结构,有效容积1487m3。配有机械搅拌器2台,提升泵2台,搅拌风机2台,并配有酸调节系统。
(2)低浓水集水池。低浓水集水池一座,两个格,钢筋混凝土结构,配有机械搅拌器、提升泵各2台,搅拌风机1台,池有效容积2025m3。
(3)隔油池。隔油池一座,钢筋混凝土结构,配有螺旋除渣设备和表面除油设备。池的可用容积为108m3。
(4)气浮装置。气浮装置选择加压溶气气浮,装置的处理能力要达到每小时10m3。
(5)投药预处理池。投药预处理池两座,分别分两个格,钢筋混凝土结构,有效容积7.2m3,配备搅拌器2台,絮凝剂、混凝剂的加药系统各一套。
(6)混凝沉淀池。混凝沉淀池两座,配有排泥设备和斜管填料设备,有效容积24m3。
(7)调节池。水解调节池一般建为钢筋砼结构,池的容积1258m3,池中的溶解氧要维持在缺氧的状态,一般是每升小于0.3mg。
(8)水解池。水解池两座,钢筋砼结构,有效容积680.6m3,配有填料、搅拌系统,潜水泵3台。
(9)VLR立环氧化沟。两个系列,五个池子,其中每个池子的有效容积五1512m3。配有10套转碟曝气机,3台鼓风机和4台回流泵。
(10)斜管沉淀池。两座,每座有效容积972m3。
(11)催化氧化池。两座,单池的有效容积360m3,臭氧发生器和回流泵各两套。
在此工艺中,所使用规格是以高浓水集水池、隔油池、气浮装置、投药预处理池、混凝沉淀池每天流人1000t,低浓水集水池1500t,调节池、水解池、VLR立环氧化沟、斜管沉淀池、催化氧化池每天流入水量4000t作为数据参数来设计的,在实际操作中,不同的企业应根据实际的情况选择合适的尺寸和容积。
另外,在污水处理中,还需要根据实际的情况建立相应数量和尺寸的储泥池和尾水池,有些园区对出水水质要求比较高的,还需要使用过滤器对出水进行进一步处理时,还须建过滤器,以每天入水4000t为例,须建两座,每座的有效容积为48.2m3。
6 应用效果
浙江新和成股份有限公司塔山工业园污水站使用此工艺对污水进行处理,经过一段时间的监测,发现水中的有机污染物大幅度的降低,废水中污染物的各项指标都优于相关规定的第二类污染物最高允许排放浓度的一级标准,出水水质稳定,有着十分显著的污水处理效果,且在使用的过程中投入、运营的成本也较低,有着良好的推广作用。
使用水解一好氧工艺对制药企业生产中产生的工业废水进行污水处理不仅能够提高废水的生化性,有效地降解废水中的有机物,提高处理的效率,且工艺的流程较为简单,便于管理和操作,投资成本较低,对一些中小企业有着十分明显的推广作用,在实践中其污水处理效果也得到了验证。但在实际的操作过程中,制药企业在选择污水处理工艺的时候,还应该结合自身的特色,根据实际的情况选择符合自身特点的工艺,从而更好地提高污水处理率,确保排出的废水水质合格,实现环境保护目标,促进企业的健康发展。