10制药工业废水处理

第二章制药工业废水处理第一节概述第二节发酵及生物工程类制药废水处理技术第三节化学合成类制药废水处理技术第四节提取与中药类制药废水处理技术第五节混装制剂类制药废水处理技术第一节概述2008年8月1日起，我国开始实施《制药工业水污染物排放标准》《制药工业水污染物排放标准生物工程类》GB21907-2008《制药工业水污染物排放标准发酵类》GB21903-2008《制药工业水污染物排放标准化学合成类》GB21904-2008《制药工业水污染物排放标准混装制剂类》GB21908-2008《制药工业水污染物排放标准提取类》GB21905-2008《制药工业水污染物排放标准中药类》GB21906-2008一、制药废水及其分类1.发酵类制药使用粮食等有机原料通过微生物发酵的方法产生抗生素或其他的活性成分，然后经过分离、纯化、精制等工序生产出药物的过程。抗生素类β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类等维生素类维生素B12、维生素C等氨基酸类赖氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、精氨酸等其他类辅酶A、氢化可的松等2.化学合成类制药采用一个化学反应或者一系列化学反应生产药物活性成分的过程，包括完全合成制药和半合成（主要原料来自提取或生物制药方法生产的中间体）制药。反应、经脱保护基、分离、精制和干燥等工序得到最终产品特点：化学成分复杂、可生化性较低、处理难度大主要有神经系统类、抗微生物感染类、呼吸类、心血管类、激素及影响内分泌类。3.提取类制药运用物理、化学、生物化学的方法，将生物体（人体、动物、植物、海洋生物等，不包括微生物）中起重要生理作用的各种基本物质经过提取、分离、纯化等手段制造药物的过程。氨基酸类、多肽及蛋白质类、酶类、核酸类4.中药类制药凡是以中国传统的医药学理论（如四气五味、升降浮沉、归经、补泻润燥、配伍反畏等）为指导而用于防病、治病、保健的药物中药材、中药饮片和中成药5.生物工程类制药利用微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织等，采用现代生物技术方法（主要是基因工程技术等）生产作为预防、治疗、诊断等用途的多肽和蛋白质类药物、疫苗等产品的过程，细胞工程制药、蛋白质与酶工程制药、基因工程制药等6.混装制剂类制药将具有生物活性的药物（称为原料药）与一定的辅料通过混合、加工和制造而形成的药物临床使用品（称为药物制剂）的生产过程。二、制药废水的基本特性污染物成分复杂有机物种类多且浓度高pH值变化大SS、COD、BOD5、NH3-N和含盐量高气味重色度深等1.用强氧化剂-重铬酸钾在酸性条件下,将有机污染物稳定化所消耗的K2Cr2O7量折算成的氧量，（CODCr）。COD(ChemicalOxygenDemand)强氧化剂-高锰酸钾（KMnO4），则称之为高锰酸钾耗氧量，（CODMn），习惯上称耗氧量OxygenConsumed,简写为OC，有时也叫做高锰酸盐指数。三、制药废水处理的名词术语生化需氧量:指在有氧条件下,由于微生物的活动,可降解有机物所耗的氧量.单位:mg/LBOD2.(BiologyChemicalOxygenDemand)BOD5：五天时间，在一定温度下用水样培养微生物并测定水样中溶解氧消耗情况BOD5/COD的比值可用于判断污染物的可生化性.45%易生化30-45%可生化生物处理25-30%较难生化25%难生化化学处理BOD5与COD的关系:一切含氮化合物以氮计的总称即凯氏氮，表示总氮中的有机氮和NH3-N（氨氮），不包括NO2-N、NO3-NTN(TotalNitrogen)３.TKN４.总有机碳以含C量来表示污染程度.TOC(TotalOrganicCarbon)将水样在900～950℃高温下燃烧，有机碳即氧化生成CO2，量测所产生的CO2量，即得水样中的总有机碳值，单位以C的mg／L计。5.水质中的悬浮物（suspendedsubstance)混合液悬浮固体，计量曝气池活性污泥数量多少的指标。2000-5000mg/LSS一般生活污水：MLSS/MLVSS=0.7-0.8工业废水因水质不同而异MLSSMLVSS混合液挥发性悬浮固体，混合液悬浮固体中有机物的数量。曝气池混合液在100mL量筒中静置沉淀30min后，沉淀污泥与混合液之比（%）污泥容积指数SV6.SVI曝气池出口处混合液经30min后，1g干活性污泥所占的容积（mL）曝气池中的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比值（日）污泥龄7.另外还有排水量、单位产品基准排水量四、制药废水处理的基本方法物理方法：沉淀法、浮选法、蒸发法化学方法：中和、萃取、氧化还原生物方法：利用自然界微生物将有机物分解和转化1.1物理方法：应用物理作用分离、回收废水中不易溶解的呈悬浮或漂浮状态的污染物而不改变污染物化学本质的处理方法1.基本原理与特点方法原理设备去除对象沉淀污染物的比重与水的比重不同(或大或小)沉砂池沉淀池隔油池颗粒较大的悬浮物筛滤截留原理格栅.微滤机.砂滤机颗粒较大的悬浮物气浮利用微小气泡的上浮携带污染物上浮,从而与水发生分离气浮池悬浮物胶体..…H2O膜污染物….压力P离心同沉淀离心机悬浮物膜法(反渗透法)渗透器溶解态的污染物1.2化学方法：应用化学原理和化学反应改变废水中的污染物成分的化学本质，使之从溶解、胶体、悬浮状态转变为沉淀、漂浮状态或从固态转变为气态而除去的处理方法方法原理设备去除对象混凝法压缩双电层,电性中和，分子架桥.混凝池澄清池溶解态胶体类中和法酸、碱中和反应中和池调节池酸碱类吸附法利用吸附剂特定的吸附作用吸附罐反应池溶解态胶体类方法原理设备去除对象离子交换法利用离子交换树脂特定的交换作用交换柱溶解态污染物氧化还原法利用氧化剂，还原剂的反应使有害物无害化反应池重金属电解法电解槽溶解态盐类1.3生物方法：利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中呈溶解和胶体状态的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质而使水得到净化的方法。生化处理方法主要可分为好氧处理和厌氧处理两种类型。生化处理方法分类有机物（可生物降解）异养菌新细胞呼吸（氧化）Oa合成CO2,H2O,能,NH3自养菌合成新细胞OcH2O,能,NO2-残存物质CO2,H2O,能,NH3Ob内源呼吸Od能,NO3-新细胞可生物降解有机物降解过程示意图1）好氧生化法的基本原理与特点(C.H.O.N)CO2+H2O+NH3NH3O2NO3-NO2-碳化阶段（氨化阶段）硝化阶段降解过程O2O2微生物的代谢透膜酶小分子小分子小分子在透膜酶的作用下，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在细胞外酶—水解酶的作用下，被水解为小分子后再被微生物摄入细胞体内微生物将有机物摄入体内的过程废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体。OHdedsbcnNOHCcban242092NOHCdsCOdedsCnCHde2752420858342020HCOdsCNHdsC2）厌氧生化法的基本原理与特点厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细菌完成的复杂的微生物学过程。将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段：第一阶段为水解酸化阶段第二阶段为产氢产乙酸阶段第三阶段为产甲烷阶段复杂有机物高级有机酸H2乙酸CH44%76%20%（1）水解酸化（2）产氢产乙酸（3）产甲烷第一阶段水解酸化阶段复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。多糖（如纤维素）水解酸化脂肪酸醇类低聚糖细胞外酶产酸细菌CO2、H2水解酸化细胞外酶产酸细菌CH4、CO2水解酸化脂肪酸胺细胞外酶产酸细菌NH3、CH4、CO2、H2S腙胨多肽二肽碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程单糖脂肪长链脂肪酸甘油蛋白质氨基酸短链脂肪酸丙酮酸第二阶段产氢产乙酸阶段在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。第三阶段产甲烷阶段产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的1/3，后者约占2/3。344243243242222)3/1(24HCONHCHOHCOONHCHCOCHCOOHCHOHCHCOH产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌占厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点：（1）既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水。（2）能耗低：厌氧法产生的沼气可作为能源。（3）负荷高：厌氧法为2～10kgCOD/m3·d。（4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好。（5）氮、磷营养需要量少：厌氧法的C:N:P为100:2.1:0.5（6）厌氧处理过程有一定的杀菌作用。（7）厌氧活性污泥可以长期贮存。（8）密闭系统，臭味对环境影响小厌氧生物处理法也存在下列缺点：（1）厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长。（2）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理。（3）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。（4）密闭，沼气易燃，易爆，安全要求高(1).活性污泥法：(2).生物膜:污水流经载体膜(微生物)吸附有机物水体净化供O2污水曝气池絮凝体（活性污泥）生成吸附有机物无机物转化为形成水体净化(3).稳定塘法:2.制药废水处理基本方法的组合应用生物处理法作为目前普遍应用的主要技术，成本低，操作管理方便，可使一般废水处理后达到常规排放标准，而物理、化学或物化处理常可针对性用于制药废水的预处理或后续处理（包括深度处理）。3.生化法处理制药废水的工程调试及管理1）了解工程概况了解制药厂现有污水处理设备、技术以及需要工程改造的废水性质类别来源排水量/(m3/d)CODCr/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)生产废水头孢车间25030001450280软胶囊口服液车间200600320160生活废水食堂和办公楼等480300150180项目生产废水生活废水污染物浓度CODCrBOD5SSCODCrBOD5SS处理前参数1930980230300150180处理后参数≤80≤20≤60≤80≤20≤60设计水质参数全厂废水水质水量2）确定废水处理工艺流程全厂生产废水格栅厌氧池集水池生物铁微电解池泵生物接触池空气一沉池原预曝气调节池格栅隔油池全厂生活废水原两级生物接触氧化池沉淀池过滤池规范化口排放空气3）进行工程调试好氧、厌氧处理工序中微生物的生长环境调试4）日常运行管理主要包括各废水处理工艺的管理、设备维护保养和安全操作等。五、制药废水处理的工程设计1.设计基本原则全面规划，近期与远期相结合清污分流，分质处理局部处理与集中处理相结合技术先进，经济合理，运行可靠处理后的废水再资源化回用达标排放，保护环境2.制药废水处理的级别（1）一级处理(预处理)污水格栅沉砂池出水沉淀池污泥浓缩干化利用去除颗粒较大的悬浮物，中和水中的酸和碱等对BOD只有30%的去除率，不能达到排放标准。（2）二级处理污水格栅沉砂池沉淀池污泥浓缩消化池（终）生物处理设备二沉出水脱水利用去除水中溶解态的有机污染物，BOD去除率可达到90%，一般可达标排放。活性污泥法和生物滤池法等⑶三级或深度处理采用物化或生化法进一步去除二级处理未能去除的污染物，包括微生物未能降解的有机物、磷、氮和可溶性无机物。常以废水回收、再用为目的，通常需达到工业用水、农业用水和饮用水的标准。化学凝聚、砂滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析和反渗透等3.制药废水处理的工艺选择与系统最优化设计1）制药废水处理的工艺选择调节池制药废水预处理其他污水预处理投药厌氧反应污泥处理好氧沉淀曝气后处理投药