各类制药废水的特点及处理工艺选择.docx

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1、各类制药废水的特点及处理工艺选择目录1.制药行业分类12 .主要制药工艺废水的产生与特点22. 1.发酵制药23. 2.化学合成制药34. 3.中药合成制药43 .制药废水处理系统运营建议54 .常见处理工艺64.1, 化学处理64.1.1.氧化法64.1.2.Fenton试剂处理法64.1.3.铁碳微电解法64.1.4.氧化技术74.2.物化处理74.2.1.气浮法74.2.2.吸附法74.2.3.膜分离法74.2.4.电解法74.3.生化处理84.3.1.好氧生物处理84.3.2.厌氧生物处理81 .制药行业分类全球制药市场可以分为两个分部：化学药物市场及生物制剂市场。制药行业分析指出，生

2、物制剂的增长速度超过化学药物的增速。生物制剂市场于2019年年增长率11.0%增长，达至4040亿美元，增长速度超过整体制药市场。生物制剂市场主要受生物制剂通常较化学药物具有更好的安全性及有效性这一事实推动，并能有效解决针对芋些疾病尚无可用化学药物治疗的情况。药属于医药行业，是我国国民经济的重要组成部分，是传统产业和现代产业相结合，一、二、三产业为一体的产业。其主要门类包括：化学原料药及制剂、中药材、中药饮片、中成药、抗生素、生物制品、生化药品、放射性药品、医疗器械、卫生材料、制药机械、药用包装材料及医药商业。医药行业贯彻“科教兴药”方针，加大了新产品研究开发的力度，1999年新产品产值率达1

3、5.8%。“九五”期间，我国医药企业与科研单位共获得各类新药证书5043个，涉及2112个品种，其中国家一类新药证书108个。法律依据：中华人民共和国药品管理法第二条在中华人民共和国境内从事药品研制、生产、经营、使用和监督管理活动，适用本法。本法所称药品，是指用于预防、治疗、诊断人的疾病，有目的地调节人的生理机能并规定有适应症或者功能主治、用法和用量的物质，包括中药、化学药和生物制品等。第三条药品管理应当以人民健康为中心，坚持风险管理、全程管控、社会共治的原则，建立科学、严格的监督管理制度，全面提升药品质量，保障药品的安全、有效、可及。制药行业定义及分类指出，作为制药行业的上游环节，原料药行业

4、的发展与制药行业的发展密不可分，甚至保持一致。在全球药品市场持续扩容，大批专利药到期致仿制大潮来临以及新兴地区业务快速增长的现状之下，全球原料药行业也保持稳定的增长和良好的发展趋势。截至到2019年末全球原料药市场规模达到了1550亿美元，预计到2023年，全球原料药市场规模将上升到2250亿美元，年复合增长率将超过6.5%。在我国，最常用的分类大概就是把药物分成中药、西药了。中药是我国古代劳动人民智慧与经验的结晶，而西药则是现代科学技术的成果。从使用对象上，药物可以被分为人用药与兽用药；在生产阶段上，药物常常被分为原料药、医药中间体与制剂；而从生产工艺上，药物可以被分为发酵制药、化学合成制药

5、、提取类制药、中药、生物工程制药、混装制剂几大类。2 .主要制药工艺废水的产生与特点2.1. 发酵制药废水来源：主要来自菌渣的分离，药物的提取、精制，溶剂的回收，设备、地面冲洗水等。废水特点： 排水点多 高浓度废水间歇排放，酸碱性及温度变化较大，需要较大的收集调节装置。 废水的CODCr含量高：主要是发酵残余基质及营养物、溶剂提取过程的萃取余液、蒸储釜残液、离子交换过程中排出的吸附废液、发酵过滤液及染菌倒罐废液等。 碳氮比低:发酵控制的C/N为4：1,废发酵液中的B0D5/N一般在1-4 含氮量高：主要以有机氮和氨氮的形式存在。 悬浮物(SS)浓度高：主要为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物

6、菌丝体。 废水中含有微生物难以降解甚至对微生物有抑制作用的物质。如破乳剂PPB、消泡剂、残余溶剂和残余抗生素及其降解物等。 成分复杂：中间代谢产物、表面活性剂和提取分离中残留的高浓度酸、碱和有机溶剂等原料。 色度较高3 .2.化学合成制药废水来源：主要包含5个方面：(1)工艺生产废水，如各类结晶母液、吸附残留液、转向母液等；(2)冲洗废水，如过滤机、反应器、催化剂载体、离子树脂等设备和材料的洗涤废水，以及地面、器具等地面洗刷废水等；(3)回收残留液，包括溶剂回收残留液、副产物回收残留液等；(4)辅助过程废水，如循环水、密封水、溢出水等；(5)厂区生活废水。废水特点： 合成产物生产流程长、反应复

7、杂、副反应多(相应副产物多)、反应原料常为溶剂类物质或环状结构的高分子有机化合物，致使废水中的污染物成分复杂; 大量使用的各种化学原料，由于多步反应、副反应、原料利用率低等问题，大部分化学原料及反应副产物随生产废水排放，致使废水中污染物含量极高； COD值极高，由于直接更换母液以及化学合成反应不完全而产生的大量副产物或生产过程中使用的辅助原料溶剂、溶质进入废水系统，致使COD值极高； 废水中存在大量对微生物有毒有害的物质，如硝基化合物、有机氮化合物、卤素化合物、芳香燃类化合物以及具有杀菌作用的阴离子表面活性剂或分散剂等; 生物可降解性差，合成制药废水中的有机污染物大多属于生物难以降解的高分子有

8、机物，如硝基化合物、硫酸及矶类化合物、偶氮化合物、卤素化合物、杂环化合物、酸类化合物等； 某些制药产物生产过程中需高浓度含盐水作为辅助原料或溶剂，从而使废水中盐份含量高，而高浓度的含盐废水对微生物生长有较强的抑制作用； 废水色度高，由于废水中含有某些特定的污染物质致使废水色度较高，同时，有色废水阻碍光线在废水中通行，从而抑制水生生物的生长； 同时，合成制药生产废水相比于一般工业废水，其有一定的特殊性，即当更换生产品种时，反应原料不同，母液直接更换，导致污染物变化大，对处理工艺冲击负荷较大。2.3.中药合成制药废水来源：主要包含5个方面：(1)生产过程中的原药洗涤水；(2)原药药汁残液；(3)过

9、滤、蒸储、萃取等单元操作中产生的污水；(4)生产设备洗涤和地板冲洗用水；废水特点： 中药生产的原材料主要来源于中药材，在生产过程中必须使用一些媒质物质、溶剂或辅料，因此水质成分复杂； COD浓度比较高，一般为IoOo4000mg1,最高可达IOooOOmg/1,有些浓渣水甚至更高； 中药制药废水一般属于易于生物降解的有机废水，可生化性能比较好，生物处理相对容易，但有些中药废水中还是存在一些不容易生物降解的有机污染物和需要“多酶”的协同作用才能降解的难降解化合物； 废水中SS浓度比较高，主要是动植物类的碎片物质，微细颗粒及胶体物质等； 污水一般为间歇式排放，水质波动比较较大； 在中药制药过程中要

10、用酸或碱进行处理，因此PH经常变化； 由于常常采用煎煮或熬制工艺，从而使得排放的废水具有一定的温度，中药废水具有色度较高和气味比较浓厚的特点；3.制药废水处理系统运营建议(1)废水宜分类收集、分质处理；高浓度废水、含有药物活性成分的废水应进行预处理；(2)烷基汞、总镉、六价铭、总铅、总银、总汞、总碑等水污染物应在车间处理达标后，再进入污水处理系统；(3)含有药物活性成分的废水，应进行预处理灭活；(4)高含盐废水宜进行除盐处理后，再进入污水处理系统；(5)可生化降解的高浓度废水应进行常规预处理，难生化降解的高浓度废水应进行强化预处理。预处理后的高浓度废水，先经“厌氧生化”处理后，与低浓度废水混合

11、，再进行“好氧生化”处理及深度处理；或预处理后的高浓度废水与低浓度废水混合，进行“厌氧(或水解酸化)一好氧”生化处理及深度处理；(6)毒性大、难降解废水应单独收集、单独处理后，再与其他废水混合处理;(7)含氨氮高的废水宜物化预处理，回收氨氮后再进行生物脱氮；(8)接触病毒、活性细菌的生物工程类制药工艺废水应灭菌、灭活后再与其他废水混合，采用“二级生化一消毒”组合工艺进行处理；(9)实验室废水、动物房废水应单独收集，并进行灭菌、灭活处理，再进入污水处理系统；(10)低浓度有机废水，宜采用“好氧生化”或“水解酸化一好氧生化”工艺进行处理。4.常见处理工艺4.1化学处理应用化学方法时，某些试剂的过量

12、使用容易导致水体的二次污染，因此在设计前应做好相关的实验研究工作。化学法包括铁炭法、化学氧化还原法(fenton试剂、H2O2O3)深度氧化技术等。4.1.1.氧化法采用该法能提高废水的可生化性，同时对COD有较好的去除率。对3种抗生素废水进行臭氧氧化处理，结果显示，经臭氧氧化的废水不仅对B0D5/C0D的比值有所提高，而且COD的去除率均为80%以上。4.1.2.Fenton试剂处理法亚铁盐和电。2的组合称为Fenton试剂，它能有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物。随着研究的深入，又把紫外光(UV)、草酸盐解2。r)等引入FentOn试剂中，使其氧化能力大大加强。以TiO2为催化

13、剂，9W低压汞灯为光源，用FentOn试剂对制药废水进行处理，取得了脱色率98%,CoD去除率93.5%的效果，且硝基苯类化合物从8.15mg1降至0.43mg1o4.1.3.铁碳微电解法工业运行表明，以FeC作为制药废水的预处理步骤，其出水的可生化性可大大提高。采用铁炭一微电解一厌氧一好氧一气浮联合处理工艺处理甲红霉素、盐酸环丙沙星等医药中间体生产废水，铁炭法处理后COD去除率达25%,最终出水达到国家污水综合排放标准(GB89781996)一级标准。4.1.4.氧化技术又称高级氧化技术，它汇集了现代光、电、声、磁、材料等各相近学科的最新研究成果，主要包括电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧

14、化法、光催化氧化法和超声降解法等。其中紫外光催化氧化技术具有新颖、高效、对废水无选择性等优点，尤其适合于不饱合燃的降解，且反应条件也比较温和，无二次污染，具有很好的应用前景。与紫外线、热、压力等处理方法相比，超声波对有机物的处理更直接，对设备的要求更低，作为一种新型的处理方法，正受到越来越多的关注。采用超声波好氧生物接触法处理制药废水，在超声波处理50s,功率200W的情况下，废水的COD总去除率达95%。4.2.物化处理根据制药废水的水质特点，在其处理过程中需要采用物化处理作为生化处理的预处理或后处理工序。目前应用的物化处理方法主要包括混凝、气浮、吸附、氨吹脱、电解、离子交换和膜分离法等。4

15、.2.1.气浮法气浮法通常包括充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。采用CAF涡凹气浮装置对制药废水进行预处理，在适当药剂配合下，COD的平均去除率在20%左右。4.2.2.吸附法常用的吸附剂有活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等。采用煤灰吸附两级好氧生物处理工艺处理其废水。结果显示，吸附预处理对废水的CoD去除率达43%,并提高了BOD5CoD值。4.2.3.膜分离法膜技术包括反渗透、纳滤膜和纤维膜，可回收有用物质，减少有机物的排放总量。该技术的主要特点是设备简单、操作方便、无相变及化学变化、处理效率高和节约能源。采用纳滤膜对洁霉素废水进行分离实验，发现既减少了废水中洁霉素对微生物的抑制作用，又可回收洁霉素。4.2.4.电解法该法处理废水具有高效、易操作等优点而得到人们的重视，同时电解法又有很好的脱色效果。采用电解法预处理核黄素上清液，COD、SS和色度的去除率分别达到72%、84%和67%。4.3.生化处理生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术，包括好氧生物法、厌氧生物法、好氧-厌氧等组合方法。4.3.1.好氧生物处理由于制药废水大多是高浓度有机废水，进行好氧生