化工制药废水的处理工艺

化工制药废水的处理工艺

陈许

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摘要：在化工制药行业中，废水处理是一项至关重要的任务。由于生产过程中涉及的各种化学物质，这些废水中通常含有高浓度的有机物、重金属和难以降解的物质，对环境和生态构成严重威胁。因此，研发高效、环保的废水处理工艺显得尤为重要。本文将深入探讨化工制药废水的处理工艺，分析现有的主流技术及其优缺点，同时展望未来可能的发展趋势。

关键词：化工；制药废水；处理工艺

一、引言

在人类对健康和生活品质的追求驱动下，医药化工产业经历了前所未有的繁荣，为全球疾病防控和健康保障做出了显著贡献。然而，随之而来的是大量废水的产生，这些废水含有复杂的化学成分，对环境和生态构成严重威胁。医药化工废水处理，因此，成为了环境保护领域的一项重大挑战，亟需深入研究和探讨。

废水的源头可以追溯到药物研发、原料合成、中间体处理、成品制造以及日常运营等多个环节。在这个过程中，各种化学反应和分离手段产生大量含有有机溶剂、无机盐、重金属、高分子化合物和有毒有害生物活性物质的废水。这些废水的特点鲜明，不仅盐度高，而且含有难降解的有机污染物，如多环芳烃、硝基化合物、卤代烃等，以及大量的氮、磷营养物质，使得常规的污水处理技术往往束手无策。

二、处理工艺详解

化学制药废水的复杂性和高污染性，要求处理工艺具备高效、经济和环保的特点。处理工艺的发展历经数十年的探索，逐渐形成了物理法、化学法和生物法三大基本处理策略，并在此基础上发展出一系列复合工艺，以应对废水的多样性和挑战性。

物理法，如蒸馏和沉淀，通过物理性质的差异来分离和去除废水中的污染物。蒸馏法利用不同溶剂的沸点差异，将废水中的有机物与水分离，尤其适用于易挥发的有机物。沉淀法则借助于废水中的悬浮物与水的密度差，使其通过重力沉降，达到固液分离。然而，物理法的局限性在于难以去除溶解性的有机物和无机盐，且能源消耗相对较高。

化学法包括中和、氧化、还原等手段，通过化学反应将有害物质转化为无害或低毒物质。中和法主要用来调节废水的酸碱度，防止对设备和管道的腐蚀。氧化法如Fenton法，利用氧化剂产生自由基，破坏有机物的化学键，实现降解。然而，化学法的副产物可能需要进一步处理，且在处理过程中可能产生有害气体，对环境和操作人员构成潜在威胁。

生物法，特别是活性污泥法和厌氧菌治理法，利用微生物的代谢作用降解有机物。活性污泥法通过好氧微生物处理废水，将有机物转化为二氧化碳和水，但对高盐度废水的处理效果有限。厌氧菌治理法则利用厌氧微生物降解那些难生物降解的有机物，但处理速度相对较慢。近年来，微生物强化技术应用于生物法中，通过基因工程改造微生物，提高其对特定污染物的降解能力，展现出广阔的应用前景。

复合工艺的出现，如铁碳微电解加Fenton强氧化加混凝沉淀，通过预处理、氧化和絮凝的组合，有效降低了大分子有机物的浓度，提高了废水的可生化性。铁碳微电解通过铁和碳的电化学反应产生氢和氢氧化铁，形成微电池，还原废水中的硝酸盐，同时产生大量的活性基团，有助于有机物的降解。Fenton法则通过氧化剂产生大量羟基自由基，迅速氧化有机物。再通过混凝沉淀，利用絮凝剂破坏胶体稳定性，使悬浮物沉淀，进一步净化废水。

新型材料如纳米材料、生物炭、光催化剂等，通过提高污染物吸附、催化降解或传质速率，提升了废水处理的效果。膜生物反应器（MBR）结合了活性污泥法和膜分离技术，提高了污染物的降解效率，但存在膜污染和能耗高的问题。为解决这些问题，正渗透膜生物反应器（OMBR）和膜曝气生物膜反应器（MABR）通过优化设计，成功降低了能耗和膜污染。

针对特定废水的特性，如高氮、高有机物、pH变化大，组合工艺成为一种有效策略。例如，氨氮吹脱可以脱除废水中的氨氮，综合调节使废水的pH值达到适合生物处理的范围，水解酸化帮助大分子有机物转化为易生物降解的小分子，再通过A/O法（厌氧-好氧）和混凝沉淀，实现对氮、磷等营养物质的去除，最终使出水达到一级A排放标准。

三、案例分析与优化策略

医药化工废水处理的实践案例丰富多样，它们展示了各种处理工艺在实际应用中的效果，同时也揭示了优化策略的重要性。以某大型制药企业为例，其在生产过程中产生的废水含有高浓度的有机物和无机盐，尤其是难以降解的多环芳烃和硝基化合物。起初，该企业采用了传统的活性污泥法处理废水，但由于废水的复杂性和高盐度，导致处理效果不尽人意，出水的COD和BOD5浓度仍远高于排放标准。

为改善处理效果，企业引入了铁碳微电解预处理工艺，以降低废水的盐度和提高可生化性。经过微电解处理，废水中的氯离子和硫酸根离子显著减少，大分子有机物部分降解，使后续的生物处理更为有效。然而，尽管微电解降低了盐度，但废水中的难降解有机物和氨氮浓度仍然较高，活性污泥法仍难以达到预期效果。

为解决这一问题，企业进一步引入了Fenton氧化法，并结合混凝沉淀，以破坏有机物结构和絮凝悬浮物。Fenton法的使用显著提高了废水的可生化性，COD清除率提高至70%，同时，氨氮去除率也有所提升。然而，Fenton法产生的铁离子在沉淀过程中可能会造成二次污染，需要额外的除铁步骤。

针对这一问题，企业采用了改良的铁碳微电解与Fenton氧化结合技术，并优化了混凝沉淀工艺。通过调整微电解反应条件，有效降低了铁离子的生成，同时，通过添加新型高效絮凝剂，强化了悬浮物的絮凝和沉淀效果。整个处理过程的能耗和副产物生成量也得到了有效控制。

案例分析表明，单一的处理工艺往往难以满足废水处理的复杂要求，而通过工艺的组合优化，可以显著提高处理效率。优化策略包括但不限于：

预处理与主处理的结合：微电解预处理可以有效降低废水盐度，提高有机物的降解性，为后续生物处理创造有利条件。

选择性氧化技术的应用：针对特定有机物的氧化方法可以提高降解效果，如Fenton法对某些难降解有机物的处理效果显著。

新型絮凝剂的使用：优化混凝沉淀过程，减少沉淀物的二次污染，提高固液分离效率。

工艺参数的精细调整：根据废水特性，调整微电解、氧化和混凝过程的运行条件，以达到最佳处理效果。

根据这些案例，未来废水处理工艺的优化应注重技术的协同作用，如物理、化学和生物方法的整合，以及新型材料在实际工艺中的应用。同时，持续的科研投入和技术革新，如微生物强化技术、声光催化、光电氧化等，将为医药化工废水处理提供更为环保、经济的解决方案。在实践中，企业应定期评估和优化现有处理工艺，以应对废水成分的变化，确保出水水质始终达到或超过排放标准，从而实现医药化工产业的可持续发展。

结束语

通过不断的技术创新和实践优化，化工制药废水处理正朝着资源化、无害化和减量化的目标迈进。然而，面对日益严格的环保法规和公众对环境质量的高要求，我们仍需继续努力，研发更绿色、更经济的处理工艺。未来的化工制药企业，不仅要在生产过程中注重环保，更要在废水处理上实现技术升级，以实现可持续发展的生产模式。这既是社会责任，也是行业发展的必然趋势。让我们共同期待一个清洁、绿色的化工制药行业未来。

参考文献

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