制藥行業(yè)污水處理技術(shù)詳解

【資料簡介】

隨著醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水已逐漸成為重要的污染源之一，由于制藥廢水成分復(fù)雜、有機物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差、且間歇排放，很難處理。本文分析了制藥生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征，介紹了近年來國內(nèi)外制藥廢水處理過程中常采用的處理方法。

化學(xué)制藥的生產(chǎn)過程，有原料藥生產(chǎn)和藥物制劑生產(chǎn)組成，通過化學(xué)合成工藝和藥用植物中分離提純得到原料藥。生產(chǎn)過程具有的特點是：生產(chǎn)流程長、工藝復(fù)雜;原輔材料種類多，生產(chǎn)過程的中間體及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，對原料和中間體嚴(yán)格控制質(zhì)量;物料凈收率較低，副產(chǎn)品多，三廢多?；瘜W(xué)制藥企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水是我國污染最嚴(yán)重、最難處理的工業(yè)廢水之一，具有有機物及無機鹽含量高，BOD5和CODcr 比值低且波動大，可生化性很差，間歇排放，水量波動大等特點。

1、污水的分類

目前，工業(yè)廢水和城市生活廢水是我國水環(huán)境污染的污染源之一，尤其是隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大及工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，含有高濃度有機廢水的污染源日益增多。通常根據(jù)高濃度有機廢水的性質(zhì)和來源可以分為三大類：第一類為不含有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機廢水，如食品工業(yè)廢水;第二類為含有有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機廢水，如部分制藥業(yè)和化學(xué)工業(yè)廢水;第三類為含有有害物質(zhì)且不易于生物降解的高濃度有機廢水，如有機化學(xué)合成工業(yè)和農(nóng)藥廢水。由于高濃度有機廢水采用一般的廢水治理方法難以滿足凈化處理的經(jīng)濟和技術(shù)要求，因此對其進(jìn)行凈化處理、回收和綜合利用研究已逐漸成為國際上環(huán)境保護(hù)技術(shù)的熱點研究課題之一。

2、污水處理技術(shù)

制藥廢水的處理技術(shù)可歸納為以下幾種：生物處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法、物理處理法等四種，各種處理方法具有各自的優(yōu)勢及不足。

2.1 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是一般有機廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一，是利用微生物，主要是細(xì)菌的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機物及部分不溶性有機物，并使其轉(zhuǎn)化為無害的穩(wěn)定物質(zhì)從而使水得到凈化的技術(shù)。在現(xiàn)代的生物技術(shù)處理過程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解被廣泛應(yīng)用，生物處理技術(shù)由于經(jīng)濟可行、無二次污染等特點，已越來越引起重視。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)是應(yīng)用化學(xué)原理和化學(xué)作用將廢水中的污染物成分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使廢水得到凈化的方法，其單元操作過程有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化和焚燒等。

2.3 物理化學(xué)處理技術(shù)

物理化學(xué)處理技術(shù)是指廢水中的污染物在處理過程中通過相轉(zhuǎn)移的變化而達(dá)到去除目的的處理技術(shù)，常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術(shù)、離子交換等。

2.4 物理處理技術(shù)

物理處理技術(shù)是指應(yīng)用物理作用來分離廢水中的溶解物質(zhì)或乳濁物改變廢水成分的處理方法，如格柵(篩網(wǎng))、沉淀(沉砂)、過濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等單元操作，已成為廢水處理流程的基礎(chǔ)，目前已較為成熟。盡管以上處理技術(shù)經(jīng)過一百多年的發(fā)展，至今已經(jīng)比較成熟，但由于制藥廢水成分復(fù)雜、有機物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，且生化性很差、間歇排放，屬極難處理的工業(yè)廢水。我公司根據(jù)廢水的特性，zhiding了化廢為寶、綜合利用的引導(dǎo)方針，經(jīng)研究確定了蒸發(fā)分離綜合利用的處理技術(shù)，本工藝操作簡單、運行成本較低，以下就我公司高濃度有機廢水的處理技術(shù)作一簡要論述。

3、制藥廠有限公司污水處理技術(shù)

公司在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的含鹽廢水， PH為堿性，廢水原始濃度約10% (氯化鈣、氯化鈉、氯化銨以及2%低沸點有機物等)，COD為100g/L、BOD為1000mg/L，由于廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，進(jìn)行生物化學(xué)處理難度非常大，先后與國內(nèi)外許多環(huán)保工程公司、高校科研單位聯(lián)系，送樣處理、分析研究，均未拿出較好的可行方案。隨著環(huán)保要求的逐步提高和長遠(yuǎn)發(fā)展的需求，解決污水處理問題成為企業(yè)頭等大事。公司依靠自身技術(shù)力量，結(jié)合生產(chǎn)實際，通過對污水產(chǎn)生過程分析確定此污水成分，研究污水中各組分的性質(zhì)和特點，轉(zhuǎn)變治理思路，創(chuàng)新的提出了蒸發(fā)分離綜合利用的處理方案，確定首先將污水中的低沸點物質(zhì)(有機物)先蒸出，車間回用。剩下的污水含有大量的無機鹽，采用繼續(xù)蒸餾，蒸出水返回車間作為工藝水回用，無機鹽回收。此工藝將污水處理成工藝用水的同時，也回收了一定的有機物，做到*，降低了物料單耗，降低生產(chǎn)成本，做到清潔生產(chǎn)，保護(hù)環(huán)境。

考慮到蒸發(fā)過程中需要消耗大量能源，本著節(jié)能降耗的原則，公司在選擇蒸發(fā)工藝時，采用多效蒸發(fā)，大大的降低了成本，使此工藝更加符合生產(chǎn)實際，加大了污水處理工藝的可靠性可行性。

3.1工藝流程簡述

經(jīng)過預(yù)處理后的廢水由進(jìn)料泵吸入單效蒸發(fā)器，經(jīng)過蒸發(fā)把2%的低沸點有機物蒸發(fā)回收，之后由真空吸入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，在三效分離器進(jìn)行汽水分離，二次蒸汽到冷卻器冷卻后由排水泵排出進(jìn)入廢水處理設(shè)備或回用到工業(yè)生產(chǎn)中，物料在三效蒸發(fā)器達(dá)到設(shè)計濃度后由送料泵送入二效蒸發(fā)器進(jìn)行加熱蒸發(fā)，二次蒸汽當(dāng)作三效蒸發(fā)器熱源，經(jīng)過二效蒸發(fā)達(dá)到一定濃度時，采用化工流程泵送入一效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，二次蒸汽熱能進(jìn)入二效蒸發(fā)器當(dāng)作二效蒸發(fā)器熱源，經(jīng)過一效蒸發(fā)達(dá)到設(shè)計濃度后用泵抽入地槽自然沉淀，定期人工清理，冷凝液回用或者去生化處理。一效、二效及三效蒸發(fā)裝置均采用高速循環(huán)下進(jìn)行蒸發(fā)，以防止在蒸發(fā)時設(shè)備結(jié)垢堵塞。

物料流程：廢水→單效蒸發(fā)器(回收2%低沸點物質(zhì))→ 中間槽→三效加熱器→三效分離器→二效加熱器→二效分離器一效加熱器→一效分離器→系統(tǒng)外。

蒸汽流程：蒸汽→一效加熱器→一效分離器→二效加熱器二效分離器→三效加熱器→三效分離器→冷凝器。

蒸汽冷凝水：蒸汽→一效加熱器→系統(tǒng)外(可作為鍋爐補充水)。物料冷凝水流程：一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→汽液分離器→冷凝器→系統(tǒng)外。不凝氣流程：一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→冷凝器→真空泵→廢水吸收。

3.2 主要工藝說明

根據(jù)公司生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水自身特點，該廢水溶液在真空條件下其沸點有所降低，因此采用真空蒸發(fā)的方式進(jìn)行蒸發(fā)濃度，但在蒸發(fā)時耗汽量大，處理量較小等原因，故在本工藝中采用單效蒸發(fā)和三效蒸發(fā)組合方式來進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。先采用單效蒸發(fā)將進(jìn)料量1000kg/h中的2%低沸點有機物通過常壓蒸發(fā)進(jìn)行回收，之后進(jìn)入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，使得其濃度達(dá)到設(shè)計要求時出料。

為了節(jié)省能源成本和提高生產(chǎn)效率，該項目采用逆流蒸發(fā)、三效強制外循環(huán)蒸發(fā)器組合形式，提高其傳熱系數(shù)和傳質(zhì)動力。物料進(jìn)入三效、二效、一效進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，使得廢水達(dá)到設(shè)計濃度時出料，濃縮液去自然沉淀(人工定期清理)，物料冷凝液去生產(chǎn)工序中回用或者進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行處理，蒸汽冷凝液為軟化水可直接去鍋爐作為補給水，回收的低沸點有機物返回生產(chǎn)工序中回用。

本工藝采用三效逆流蒸發(fā)工藝的蒸發(fā)系統(tǒng)，對物料進(jìn)行一次性蒸發(fā)分離，有工藝簡單，操作方便，操作人員少等特點。

3.3 設(shè)備防護(hù)措施

根據(jù)結(jié)垢層沉積的機理，可將污垢分為顆粒污垢、結(jié)晶污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢等，在本工藝中主要有機物、無機鹽類等在列管壁的沉積結(jié)垢問題。

為了盡量避免換熱器的結(jié)垢及延緩換熱器的結(jié)垢，我們先從設(shè)計方面采取必要的措施，設(shè)計時換熱器內(nèi)流速分布均勻，以避免較大的速度梯度，確保溫度分布均勻(如折流板區(qū))，在保證合理的壓力降和不造成腐蝕的前提下，提高流速有助于減少污垢(在真空狀態(tài)下蒸發(fā)，提高料液的流速及降低蒸發(fā)時的溫度)，設(shè)計時采用最少的死區(qū)和低流速區(qū)，每效均采取強制循環(huán)的形式，使得廢水在管內(nèi)流速達(dá)到1.9m/s以上，使得垢層不易形成，以及對垢層有強烈的沖刷作用，加熱器蓋為易拆卸結(jié)構(gòu)，方便以后正常的現(xiàn)場維護(hù)和現(xiàn)場清洗。在設(shè)備的運行中嚴(yán)格按照出廠的操作、維護(hù)、清洗等規(guī)程來進(jìn)行，也可大大延緩加熱器的結(jié)垢。例如，每運行3個月對換熱器進(jìn)行洗效一次，每次洗效需要4小時，每運行1年對整套設(shè)備進(jìn)行清洗一次等，每清洗一次需要8小時。

*一勞永逸的解決換熱器的結(jié)垢辦法目前世界上還沒有，設(shè)備在經(jīng)過正常運行一段時間后，或多或少管壁仍然會有結(jié)垢現(xiàn)象產(chǎn)生，由于污垢層具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)，從而增加了傳熱熱阻，降低了換熱器的傳熱效率;當(dāng)換熱器表面有結(jié)垢層形成時，換熱設(shè)備中流體通道的過流面積將減少，導(dǎo)致流體流過設(shè)備時的阻力增加，從而消耗更多的泵功率，使生產(chǎn)成本增加。為了設(shè)備能繼續(xù)在原設(shè)計參數(shù)下運行，此時，就需要對結(jié)垢進(jìn)行清洗，一般采用機械清洗或者化學(xué)清洗兩種方法，都能達(dá)到較好的除垢效果，基本可恢復(fù)到設(shè)備未結(jié)垢前的效果。

4、結(jié) 論

制藥工業(yè)廢水主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各類制劑生產(chǎn)過程的洗滌水和沖洗廢水四大類，由于原料及工藝的多祥性、廢水水質(zhì)千差萬別，所以制藥廢水并沒有成熟統(tǒng)一的治理方法，具體選擇哪種工藝路線取決于廢水的性質(zhì)、特點。