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制药行业废水处理技术2015-07-21 王银锁 凯博思随着医药工业的发展，制药废水已逐渐成为重要的污染源之一，由于制药废水成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差、且间歇排放，很难处理。本文分析了制药生产废水的水质特征，介绍了近年来国内外制药废水处理过程中常采用的处理方法。详细阐述了制药厂工业废水处理技术。引言化学制药的生产过程，有原料药生产和药物制剂生产组成，通过化学合成工艺和药用植物中分离提纯得到原料药。生产过程具有的特点是：生产流程长、工艺复杂；原辅材料种类多，生产过程的中间体及产品质量标准高，对原料和中间体严格控制质量；物料净收率较低，副产品多，三废多。化学制药企业在工业生产中产生的废水是我国污染最严重、最难处理的工业废水之一，具有有机物及无机盐含量高，BOD5和CODcr比值低且波动大，可生化性很差，间歇排放，水量波动大等特点。1、污水的分类目前，工业废水和城市生活废水是我国水环境污染的污染源之一，尤其是随着生产规模的不断扩大及工业技术的飞速发展，含有高浓度有机废水的污染源日益增多。通常根据高浓度有机废水的性质和来源可以分为三大类：第一类为不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水，如食品工业废水；第二类为含有有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水，如部分制药业和化学工业废水；第三类为含有有害物质且不易于生物降解的高浓度有机废水，如有机化学合成工业和农药废水。由于高浓度有机废水采用一般的废水治理方法难以满足净化处理的经济和技术要求，因此对其进行净化处理、回收和综合利用研究已逐渐成为国际上环境保护技术的热点研究课题之一。2、污水处理技术制药废水的处理技术可归纳为以下几种：生物处理法、化学处理法、物理化学处理法、物理处理法等四种，各种处理方法具有各自的优势及不足。2.1生物处理技术生物处理技术是一般有机废水处理系统中最重要的过程之一，是利用微生物，主要是细菌的代谢作用，氧化、分解、吸附废水中可溶性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从而使水得到净化的技术。在现代的生物技术处理过程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厌氧消化降解被广泛应用，生物处理技术由于经济可行、无二次污染等特点，已越来越引起重视。n2.2化学处理技术化学处理技术是应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法，其单元操作过程有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化和焚烧等。2.3物理化学处理技术物理化学处理技术是指废水中的污染物在处理过程中通过相转移的变化而达到去除目的的处理技术，常用的单元操作有萃取、吸附、膜技术、离子交换等。2.4物理处理技术物理处理技术是指应用物理作用来分离废水中的溶解物质或乳浊物改变废水成分的处理方法，如格栅（筛网）、沉淀(沉砂)、过滤、微滤、气浮、离心(旋流)分离等单元操作，已成为废水处理流程的基础，目前已较为成熟。尽管以上处理技术经过一百多年的发展，至今已经比较成熟，但由于制药废水成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，且生化性很差、间歇排放，属极难处理的工业废水。我公司根据废水的特性，指定了化废为宝、综合利用的引导方针，经研究确定了蒸发分离综合利用的处理技术，本工艺操作简单、运行成本较低，以下就我公司高浓度有机废水的处理技术作一简要论述。3、制药厂有限公司污水处理技术公司在生产过程中所产生的含盐废水，PH为碱性，废水原始浓度约10%（氯化钙、氯化钠、氯化铵以及2%低沸点有机物等），COD为100g/L、BOD为1000mg/L，由于废水水质成分复杂，进行生物化学处理难度非常大，先后与国内外许多环保工程公司、高校科研单位联系，送样处理、分析研究，均未拿出较好的可行方案。随着环保要求的逐步提高和长远发展的需求，彻底解决污水处理问题成为企业头等大事。公司依靠自身技术力量，结合生产实际，通过对污水产生过程分析确定此污水成分，研究污水中各组分的性质和特点，转变治理思路，创新的提出了蒸发分离综合利用的处理方案，确定首先将污水中的低沸点物质(有机物)先蒸出，车间回用。剩下的污水含有大量的无机盐，采用继续蒸馏，蒸出水返回车间作为工艺水回用，无机盐回收。此工艺将污水处理成工艺用水的同时，也回收了一定的有机物，做到零排放，降低了物料单耗，降低生产成本，做到清洁生产，保护环境。考虑到蒸发过程中需要消耗大量能源，本着节能降耗的原则，公司在选择蒸发工艺时，采用多效蒸发，大大的降低了成本，使此工艺更加符合生产实际，加大了污水处理工艺的可靠性可行性。本处理技术经省环保专家组论证，一致认为该工艺可行合理，方案可行，符合国家相关环保要求，既节能减排，又提高了循环利用，可以彻底解决化学原料药污水处理难题。3.1工艺流程简述n经过预处理后的废水由进料泵吸入单效蒸发器，经过蒸发把2%的低沸点有机物蒸发回收，之后由真空吸入三效蒸发器进行蒸发，在三效分离器进行汽水分离，二次蒸汽到冷却器冷却后由排水泵排出进入废水处理设备或回用到工业生产中，物料在三效蒸发器达到设计浓度后由送料泵送入二效蒸发器进行加热蒸发，二次蒸汽当作三效蒸发器热源，经过二效蒸发达到一定浓度时，采用化工流程泵送入一效蒸发器进行蒸发，二次蒸汽热能进入二效蒸发器当作二效蒸发器热源，经过一效蒸发达到设计浓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处理。一效、二效及三效蒸发装置均采用高速循环下进行蒸发，以防止在蒸发时设备结垢堵塞。物料流程：废水→单效蒸发器（回收2%低沸点物质）→中间槽→三效加热器→三效分离器→二效加热器→二效分离器一效加热器→一效分离器→系统外。蒸汽流程：蒸汽→一效加热器→一效分离器→二效加热器二效分离器→三效加热器→三效分离器→冷凝器。蒸汽冷凝水：蒸汽→一效加热器→系统外（可作为锅炉补充水）。物料冷凝水流程：一效加热器→二效加热器→三效加热器→汽液分离器→冷凝器→系统外。不凝气流程：一效加热器→二效加热器→三效加热器→冷凝器→真空泵→废水吸收。3.2主要工艺说明根据公司生产过程中所产生的废水自身特点，该废水溶液在真空条件下其沸点有所降低，因此采用真空蒸发的方式进行蒸发浓度，但在蒸发时耗汽量大，处理量较小等原因，故在本工艺中采用单效蒸发和三效蒸发组合方式来进行蒸发结晶。先采用单效蒸发将进料量1000kg/h中的2%低沸点有机物通过常压蒸发进行回收，之后进入三效蒸发器进行蒸发，使得其浓度达到设计要求时出料。为了节省能源成本和提高生产效率，该项目采用逆流蒸发、三效强制外循环蒸发器组合形式，提高其传热系数和传质动力。物料进入三效、二效、一效进行蒸发结晶，使得废水达到设计浓度时出料，浓缩液去自然沉淀（人工定期清理），物料冷凝液去生产工序中回用或者进入生化系统进行处理，蒸汽冷凝液为软化水可直接去锅炉作为补给水，回收的低沸点有机物返回生产工序中回用。本工艺采用三效逆流蒸发工艺的蒸发系统，对物料进行一次性蒸发分离，有工艺简单，操作方便，操作人员少等特点。项目所需蒸汽由原公司锅楼房供给，工艺流程如图1所示。3.3设备防护措施根据结垢层沉积的机理，可将污垢分为颗粒污垢、结晶污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢等，在本工艺中主要有机物、无机盐类等在列管壁的沉积结垢问题。n为了尽量避免换热器的结垢及延缓换热器的结垢，我们先从设计方面采取必要的措施，设计时换热器内流速分布均匀，以避免较大的速度梯度，确保温度分布均匀（如折流板区），在保证合理的压力降和不造成腐蚀的前提下，提高流速有助于减少污垢（在真空状态下蒸发，提高料液的流速及降低蒸发时的温度），设计时采用最少的死区和低流速区，每效均采取强制循环的形式，使得废水在管内流速达到1.9m/s以上，使得垢层不易形成，以及对垢层有强烈的冲刷作用，加热器盖为易拆卸结构，方便以后正常的现场维护和现场清洗。在设备的运行中严格按照出厂的操作、维护、清洗等规程来进行，也可大大延缓加热器的结垢。例如，每运行3个月对换热器进行洗效一次，每次洗效需要4小时，每运行1年对整套设备进行清洗一次等，每清洗一次需要8小时。完全一劳永逸的解决换热器的结垢办法目前世界上还没有，设备在经过正常运行一段时间后，或多或少管壁仍然会有结垢现象产生，由于污垢层具有很低的导热系数，从而增加了传热热阻，降低了换热器的传热效率；当换热器表面有结垢层形成时，换热设备中流体通道的过流面积将减少，导致流体流过设备时的阻力增加，从而消耗更多的泵功率，使生产成本增加。为了设备能继续在原设计参数下运行，此时，就需要对结垢进行清洗，一般采用机械清洗或者化学清洗两种方法，都能达到较好的除垢效果，基本可恢复到设备未结垢前的效果。4结论制药工业废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类，由于原料及工艺的多祥性、废水水质千差万别，所以制药废水并没有成熟统一的治理方法，具体选择哪种工艺路线取决于废水的性质、特点。我公司通过该技术的应用，彻底解决了多年来废水处理疑难问题，取得了较好的社会效益和环境效益。