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摘要:化学合成制药工业废水处理难度较大,在面对不同生产工艺和产品的生产线时,所适应的废水处理方法不同,具有非常强的复杂性。为提高化学合成制药工业废水处理效率,需要确定此类废水的特点,并从专业角度分析存在的难点,有针对性的提出解决策略,确保排放处理后的废水可以达到专业标准。
关键词:化学合成制药;工业废水;处理难点
化学合成制药废水具有毒性物质多、有机物含量高、生物降解难度大、有机溶媒量大等特点,相比其他类型的废水处理难度更高,对处理技术和工艺设备有更高要求。一般采用单一的水处理技术难以达到国家要求的废水排放标准,尤其是针对高浓度化学合成制药废水来讲,必须要加强对治理技术的研究,基于废水类型和特点对比择优选择,以适应性最强的技术作为支持,达到最佳处理效果。
一、化学合成制药工业废水特点
1.污染物产量高
就化学合成制药工艺来讲,可生产的产品种类多,生产流程长、工艺复杂度高,每一种原料药的生产需要经过多个步骤的反应,需要众多种类和数量的原材料作为支持。总结来讲即原料投入大,但是产出比例小,物料利用率较低,并且大部分的物质最终以废水、废弃和固体废物的形式存在。需要面对的待处理工业废水量巨大,并且内部所含成分复杂,存在大量的有机物,并具有高毒性,对环境污染危害重大,对废水处理技术和工艺方法有较高的要求[1]。
2.间歇性排放大
化学合成制药生产多是采取的间歇式生产模式,相应的化工废水也是间歇式排放。在经过一段时间的生产积累以后,会在某个时间段集中排放,这就决定了待处理的废水量、浓度、瞬时差异等无规律,对设备运行以及环境保护均带来了较大难题,在一定程度上会影响废水处理效果。例如现在比较常见的生物治理技术,对废水水质、水量要求比较严格,如果波动过大,将会对微生物的正常生长产生影响,进而会降低废水治理效果,甚至会导致整个微生物处理系统瘫痪,产生更大损失[2]。
3.废水成分复杂
相比其他类型的工业废水,化学合成制药生产废水污染物浓度更高,且内部成分复杂度更高。废水中所含污染物即制药生产过程中所使用的原辅材料、难生化讲解的化学合成物质、残留药物成分以及药物降解中间产物等,以及还含有大量的氯化物、硫酸盐等盐类物质。复杂的成分无疑使得废水处理难度更大,还需要有专业合适的技术工艺作为支持,才能够确保达到国家要求的废水排放标准,避免对环境造成污染。
二、化学合成制药工业废水处理难点与对策
1.高盐废水处理
就化学合成制药生产工艺来看,以各种类型原辅料作为支持,在生产过程中,化学反应不完全以及化学副产物均会产生大量的高盐、高有机废水,直接排放对生态环境存在严重影响。高盐废水一直都是化工废水处理的难点,需要基于其所含化学物质种类和特点来选择处理方法,否则难以达到有效的治理效果。高盐度环境抑制了微生物脱氢酶活性,盐浓度越高水的渗透压越高,促使微生物脱水导致细胞原生质分离,无法为微生物提供生长条件,因此并不适用于微生物处理系统[3]。对于高盐废水更适用反渗透膜浓缩法、蒸发结晶法以及电化学法等处理。另外,化学合成制药产生的高盐废水普遍含有较高的有机物,这样上述的几种废水处理方法效果并不明显,甚至会因为有机物的存在出现严重的粘结、结垢问题。因此可选择焚烧和冷冻结晶法处理,且焚烧效果最佳,但是对工艺设备和成本费用要求较高。高盐废水中以氯化钠为主要盐分,在温度逐渐升高的过程中并不会对氯化钠的溶解度产生影响,且采取冷冻结晶的方式也无法达到预期的除盐效果。
某化工合成制药厂选择对车间设置两套5m³反应釜且配备蒸汽与冷冻系统,对高盐废水进行预处理。向反应釜内通入蒸汽,采取蒸发的方式对废水进行预浓缩处理,然后进行冷冻结晶,促使废水中的盐析出,达到除盐的目的。多次试验结果显示,蒸发预浓缩环节平均进水盐分浓度为28%,蒸汽预浓缩结束后平均盐分浓度升高到50%,且可以做进一步浓缩。但是继续浓缩会产生明显结垢问题,最终确定出水盐分控制在50%即可,以免影响设备的正常运行。并且最后浓缩后的废水进入冷冻结晶阶段,结晶后的废水盐分为10%[4]。虽然该废水处理体系只能够降低部分盐浓度,但是面对车间稳定性不足的排水系统,如果不进行废水预处理,综合调节池废水总盐分必定会超出限值,导致生化系统无法正常运行,而去除部分盐分以后,可消除排水不稳定带来的隐患,始终将综合调节池废水盐分控制在限值以下,综合来讲实际应用效果比较明显。
2.含二氯甲烷废水处理
二氯甲烷无色、易挥发且比水重,可以微溶于水,可以与绝大多数的有机溶剂互溶,一般是化学合成制药的反应介质,待产品制备完成后需要对其进行分离处理。可通过加热升温的方式,待达到40℃以后可被蒸发成气体溢出。对于含二氯甲烷的废水来讲,具有一定毒性,必须要对其进行预处理,以免对生化系统中的微生物产生抑制甚至毒性作用。需要对车间废水做有效收集,且进行集中预处理。可在车间内设置5m³的反应釜,采取间歇运行的方式,每天可分为5个批次运行,且始终维持在38~40℃,维持30min的恒温反应。将反应釜出口端连接于冷凝设备,利用冷凝的方式对加热溢出的二氯甲烷进行回收,且还要对回收后的二氯甲烷做二次处理,消除其中含有的少量水与其他低沸点VOC。此种方式处理主要目的是降低废水中的二氯甲烷含量,确保其浓度不会对生化系统带来不良影响即可。事实证明,经过上述处理后,废水中所含二氯甲烷多控制在50mg/L以下,可直接进入到综合调节池,与其他类型的生产废水混合后再做进一步的集中处理即可,避免对生产以及废水处理工艺的影响。
3.高有机浓度废水
化学合成制药废水所含有机浓度较高,一直都是废水处理的难点与要点,比较常见的处理方法如萃取法、超临界水氧化法以及精馏等。基于生产原料和技术工艺进行综合分析,可确定高浓度有机废水的主要原因是含有溶剂类物质,如丙酮、甲醇、异丁醇等。针对高有机浓度废水的处理,关键就是要对其中含有的溶剂类物质进行提取回收,以降低有机物浓度,同时还可以将精馏获得的有机溶剂重新应用到生产流程中,不仅可以对生产废水进行有效处理,同时还能够降低生产成本。
结束语:
化学合成制药废水处理难度较高,普通废水处理工艺很多情况下无法达到预期的处理效果,可采取分阶段处理的方式,利用适应性高的处理系统进行集中化废水处理。而如果面对高浓度废水,则可以选择多种工艺综合处理的方式,确保最终废水可以达到国家所规定的排放标准。
参考文献:
[1] 陈林青,杨兰兰,戴娟娟.化学合成制药工业废水处理难点分析及对策[J].化工管理,2018(31):89-90.
[2] 戴娟娟,陈林青,杨兰兰.化学合成制药废水处理难点分析及对策(Ⅱ)[J].化工管理,2018(30):175-176.
[3]周琳.头孢类抗生素合成废水处理技术研究[D].河北科技大学,2013.
[4] 刘小芳.内电解法对化学合成制药废水的去毒效果评价[D].天津大学,2010.