文章编号:l004-7204(2003)04-0034-04含酚制药废水处理技术张记市,谢刚,孙可伟(固体废弃物资源化国家工程研究中心,昆明650093)摘要:针对含酚制药污水COD 含量高、难降解等特点,综述了采用物化、生化法于一体的方法处理废水,并且从机理上阐述了该方法解决上述问题的可行性及实际应用。
关键词:制药;废水;处理中图分类号:X 703.l文献标识码:ATreatment for the Phenolic Liguid Waste of the Chemical PharacyZHANG Ji-shi ,XIE Gang ,SUN Ke-weiState Key Laboratory of SoIid Waste and Resource Reuse ,Kunming 650093,China )Abstract :The present articIe introduces the methods of pharmaceuticaI Iiguid waste chemicaI ,physicaI and bioIogicaI methods.As is known ,pharmaceuticaI Iiguid waste contain antibiotic and high -density phenoI substance.Integrative method of chemistry ,physics ,bioIogy has a Iot of advantages over other currentIy used methods in disposing Iiguid waste.First of aII ,it is beneficiaI for degrading the Iarge moIecuIes hard to be pro-cessed in the Iiguid waste into easiIy processed smaII ones through pretreatment.SecondIy ,the bioIogicaI con-tact oxidation is favorabIe for microbes to gather and stick to the carriers and in turn the soIid retention time (SRT )can be st of aII ,many Iarge -scaIed researches both at home and abroad have aIready shown the feasibiIity of the integrative method in disposing the Iiguid waste.Keywords :chemicaI pharmacy ;phenoI Iiguid waste ;treatment前言水资源危机及水污染问题早已引起各国的高度重视。
我国北方大部分地区城市供水紧张和生态环境恶化的局面日趋严峻。
强调节约用水,减少废水排放量,治理污水已列入城建重点。
水环境问题主要是有机废水的污染问题。
因此,有机废水的治理是环保工作的重点。
含酚制药废水难于生物降解,废水中毒物较多,处理较为复杂。
本文主要对这类废水处理技术进行研究讨论。
l含酚制药废水的产生及其危害在化学制药过程中,生产不同的化学药品,会产生不同种类的有毒物质的污水。
如生产氯唑沙宗时,使用的主要原料是:二氯硝基苯、氢氧化钠、盐酸、尿素、硫磺粉、保险粉、酒精等;生成的中间体是:硝基苯酚钠、氨基苯酚等。
常常产生高浓度的含酚废水、同时还含有高浓度的含氯、硝基化合物、芳香族氨基化合物、S 2-、COD 等有害毒物。
酚类化合物是一种原型毒物,可使蛋白质凝固,对人类、水产及农作物都有很大危害。
尤其含氯、硝基、氨基的酚类化合物危害更大,这类化合物对机体主要作用于血液,形成高铁血红蛋白,也可发生溶血作用及其他急、慢性中毒。
有的化合物还有致癌作用[l ]。
2含酚废水处理的一般方法酚为第二类污染物质,一、二级排放浓度均为0.5mg /L 。
在生产工艺管理中,首先要力争将含酚废水循环使用,减少后续处理的负担。
含酚废水一旦排出生产装置,就要采取有效的措施予以处理,做到达标排放。
一般常见的处理含酚废水的方法有萃取法、吸附法、生化法三种。
其中萃取法是采用萃取收稿日期:2003-04-ll作者简介:张记市,男,(l97l -),化学工程师,执业药师,昆明理工大学环境科学与工程学院2003级博士研究生,专业为环境工程。
·43·2003年第4期《环境技术》!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!·环保技术·剂,将废水中的酚进行分离,这种方法适用于含酚400mg/L以上的废水,处理效果非常好[2]。
由于酚的排放要求比较高,萃取法往往采用高浓度酚废水的预处理,然后进一步的生化处理。
吸附法是采用活性炭、硅藻等吸附剂,吸附废水中的酚,它适用于水质成分单一、含酚浓度较低的废水。
生化法可用活性污泥法或生物膜法,其适用范围较广、处理彻底。
而制药废水成分复杂,可生化性差,不易回收,且回收流程复杂,成本太高。
因此高效、先进的制药废水综合处理技术是彻底解决污水的关键。
3预处理方法3.l菌种驯化法因为微生物中存在不少能耐受常用代谢毒物的菌株。
化学物质对微生物的抑制作用与其浓度有直接关系,并随微生物的驯化而发生变化。
微生物的驯化过程(即污泥的驯化过程)是生活污水、营养物质投入量逐渐减少,制药废水投加量逐渐增加的过程。
在这一过程中,不适应该废水的微生物逐渐被淘汰而死亡,适应的微生物逐渐增长。
与此同时,适应的微生物在废水中的特定有机物诱发下,能在体内产生诱导酶,以对这些有机物进行分解、氧化。
待最后全部进入制药废水,且活性污泥生长正常时污泥驯化过程即告结束。
经过驯化的微生物对有毒物质的适应能力将逐步加强。
驯化是生物处理法中应对毒物的一种基本方法。
但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的极限的,毒物浓度超过极限允许浓度时就需要一定的预处理。
目前,预处理法主要有物理方法(如稀释法)、化学方法(如氧化法和分离法)。
3.2化学处理方法化学物质只有在特定的情况下才会表现毒性。
比如,制药废水中的氯、硝基、氨基的酚类化合物浓度超过一定限度时,就对细胞质膜有损伤作用,进一步可以使细菌体内的蛋白质变性或沉淀,并抑制某些酶的活性。
但它们转化为酮、酸后,毒性就大为降低。
所以,可以通过化学方法,将有机废水中的毒物转化为无毒或毒性较低的物质,以保证生物处理的正常进行。
以山东鲁南制药厂为例,由于制药废水中的酚类化合物是一类毒性较大、可生化性差的物质。
直接对它进行生物处理,由于毒物负荷的限制,使得生化曝气池的BOD负荷极低,效率不高。
故绝大多数工程在废水进入SBR曝气池之前都进行预处理,用化学法(如氧化法)将含酚废水排入氧化池,在Mn-SO4固体催化剂催化作用下,含氯、硝基、氨基的酚类化合物与通入氧化池中的空气反应生成酮类化合物、己酸等物质,这类物质与酚类相比,其毒性大为降低,而且可生化性大幅提高,使SBR曝气池BOD 负荷大大提高。
制药废水中的S2-毒物,在氧化池中可被氧化成单质硫或硫代硫酸盐。
利用分离的手段,将废水中的毒物转移到气相或固相中去,以保证废水生物处理的正常运转,这便是分离法的原理。
用这种方法时应注意如下几点:!分离后,废水中稳定性毒物浓度必须在生物处理的极限允许浓度之下,非稳定性毒物的浓度必须保证生物处理的正常运行;"必须保证最终出水各项指项(包括毒物)达到国家排放标准;#转移到气相或固相的毒物必须进行妥善处理,不允许出现二次污染。
经氧化池流出的废水进入污水调节池,在其中加入混凝剂硫酸亚铁FGSO4·7H2O及高分子絮凝剂聚丙烯酰胺PAM使之形成硫化亚铁FGS沉淀和氢氧化铁FG(OH)3胶体沉聚去除,出水可以直接进行生物处理而不受S2-的影响,沉淀的FGS、FG(OH)3可以送去制砖或进行填埋处理;亦可以向废水中加酸,将废水中的S2-形成H2S,吹脱到空气中去,用NaOH溶液吸收后形成Na2S,再回收用于制药生产。
化学处理的目的是:改善水质的可生化性,破坏苯环、杂环,提高BOD5。
COD降低60%,为4000mg/ L左右,而BOD5可由2%升至l0%以上。
3.3物理处理方法污水中的“毒物”之所以成为毒物,是与其浓度有关的。
当其浓度超过某一极限允许浓度时,“毒物”就成为毒物;在极限允许浓度以下时,“毒物”就不表现出毒性甚至成为营养。
当废水中毒物浓度超过生物处理的极限允许浓度时,为保证生物处理的正常进行,可采用简单的稀释法,将废水中毒物浓度降低到极限浓度以下。
根据废水中毒物的稳定或非稳定性质,可采取三种不同的稀释法:污水稀释法、处理出水稀释法和清水稀释法。
对于制药污水而言,因其毒物非稳定,所以采用污水稀释法。
来自不同制药工序及车间的污水中所含的有毒物质不同,在水调节池中,将它们混合起来,彼此稀·53··环保技术·《环境技术》2003年第4! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!期释,可将毒物浓度降低,这便是污水稀释法。
它简单、经济,不论毒物的性质是稳定或非稳定均适用,是首选的稀释法。
将少量的工业废水混入大量的城市污水中,几乎所有的毒物浓度都会被降低到极限允许浓度以下。
对制药厂而言,不同工段的大量的制药废水在调节池内彼此搅拌混合后,总出水中毒物的浓度便可降低。
尽管毒物浓度仍在极限允许浓度以上,但是,这对后续处理非常有利。
含酚制药废水中含有大量的S 2-,S 2-的存在对生物处理具有极大的危害,生物处理的极限允许浓度为30mg /L 。
为消除S 2-的影响,山东鲁南制药厂经过多年的探索,最终总结出一条最佳工艺方案:采用化学、物理方法进行综合处理,化学合成母液废水流入完全开口的氧化曝气池(向废水中投加固体催化剂MnSO 4,曝气,将废水中的S 2-氧化成单体硫或硫代硫酸盐),然后进入污水调节池在其内搅拌混合稀释后,向废水中依次投加混凝剂FeSO 4和高分子絮凝剂PAM ,使之形成硫化亚铁FeS 沉淀及氢氧化铁Fe (OH )3胶体沉聚而去除;也可向废水中投加酸,使之形成H 2S ,再用NaOH 溶液吸收。
制药废水经调节池调节稀释后,经斜管沉淀池(12min 后)进入厌氧池时S 2-在30mg /L 以下,COD 为(2000~3000)mg /L ,BOD 5/COD !10mg /L 。