制藥廢水治理工程實(shí)例

潘莉

（江蘇省睢寧縣環(huán)境監(jiān)察大隊(duì)，江蘇 睢寧 221200）

1 引言

醫(yī)藥工業(yè)是我國(guó)工業(yè)體系中的重要產(chǎn)業(yè)之一，但大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)含量低、新藥開(kāi)發(fā)能力低、經(jīng)濟(jì)效益低、污水治理設(shè)施及運(yùn)行管理投入小，導(dǎo)致制藥行業(yè)成為國(guó)家環(huán)保規(guī)劃重點(diǎn)治理的12個(gè)行業(yè)之一。

制藥廢水通常成分復(fù)雜，有機(jī)污染物種類(lèi)多、濃度高、含鹽量高和NH3－N濃度高、色度深且具有一定生物抑制性，相對(duì)其他有機(jī)廢水，處理難度更大。

結(jié)合制藥業(yè)生產(chǎn)工藝和排污特點(diǎn)，可將制藥廢水分為生物發(fā)酵類(lèi)、化學(xué)合成類(lèi)、提取類(lèi)、生物工程類(lèi)、中藥類(lèi)及混裝制劑類(lèi)等廢水。本文通過(guò)工程實(shí)例，介紹某項(xiàng)目化學(xué)合成制藥廢水的處理工藝。

2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

2.1 項(xiàng)目概況

某企業(yè)主要從事藥物及其關(guān)鍵中間體和抗腫瘤藥物原料的生產(chǎn)和銷(xiāo)售，承接醫(yī)藥原料及中間體和抗腫瘤藥物原料領(lǐng)域的研發(fā)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2.2 設(shè)計(jì)原則

（1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家及當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)規(guī)定，確保各項(xiàng)出水指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；

（2）針對(duì)廢水水質(zhì)特點(diǎn)，選用技術(shù)先進(jìn)可靠、工藝成熟穩(wěn)妥、處理效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、操作管理方便的處理工藝，以節(jié)約投資，降低運(yùn)行費(fèi)用，確保達(dá)標(biāo)排放；

（3）設(shè)備選型做到合理、可靠、先進(jìn)、節(jié)能；設(shè)備布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，投資?。?/p>

（4）操作管理方便，技術(shù)要求簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)便，適宜于長(zhǎng)期使用；

（5）在設(shè)計(jì)中適當(dāng)考慮處理設(shè)施運(yùn)行的自動(dòng)化操作，以減少勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.3 設(shè)計(jì)范圍

該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)范圍從污水處理站進(jìn)水口到總排口，與廠(chǎng)方水、電等交接點(diǎn)為設(shè)計(jì)界區(qū)外1m。不包括站外至污水處理站的供水、供電、污水管渠、車(chē)間污水管的分流及干化污泥的外運(yùn)，污水外排去向。

3 項(xiàng)目產(chǎn)品工藝分析

3.1 項(xiàng)目產(chǎn)品工藝

該項(xiàng)目的主要產(chǎn)品為硝苯地平控釋片、卡左雙多巴控釋片、甲磺酸二氫麥角堿緩釋片等。主要產(chǎn)品的制作工藝如下：

3.1.1 硝苯地平控釋片制造工藝

（1）將藥物與促滲劑等藥用輔料混合均勻、干法制粒。

（2）將促滲劑、滲透壓活性物質(zhì)藥用輔料混合均勻后濕發(fā)制粒。

（3）制備雙層片芯。

（4）制備控釋層包衣液。

（5）包控釋層。

（6）打孔。

（7）包薄膜衣。

3.1.2 卡左雙多巴控釋片制造工藝

（1）依次將左旋多巴、卡比多巴、微晶纖維素、羥丙甲纖維素混合。

（2）勻速加入粘合劑、制粒。

（3）粒粒過(guò)篩。

（4）干燥。

（5）粒粒過(guò)篩整粒，備用。（6）確定片重。

3.1.3 甲磺酸二氫麥角堿緩釋片制造工藝

（1）將處方中的聚維酮溶于處方量的乙醇作為粘合劑、備用。

（2）將主藥中的甲磺酸二氫麥角堿溶于粘合劑中、備用。

（3）混合。

（4）制粒。

（5）干燥。

（6）整粒。

（7）終混。

（8）中間體含量確定。

（9）壓片。

3.2 項(xiàng)目廢水來(lái)源、產(chǎn)生量以及水質(zhì)

該項(xiàng)目生產(chǎn)廢水主要來(lái)源于固體制劑車(chē)間設(shè)備沖洗水、研發(fā)中心研發(fā)廢水、純化水制備濃水、員工生活污水、循環(huán)水池排水等。

3.2.1 車(chē)間設(shè)備沖洗廢水

根據(jù)工藝流程分析，需定期對(duì)混合機(jī)、流化床、造粒機(jī)、整粒機(jī)等設(shè)備進(jìn)行沖洗產(chǎn)生沖洗廢水，先用自來(lái)水沖洗，后用純化水沖洗。原料桶沖洗之前先用專(zhuān)用抹布將粘在桶壁上的物料擦拭下來(lái)收集作為固廢，然后將桶進(jìn)行機(jī)械清洗。清洗過(guò)程中約有0.1%的原輔料進(jìn)入清洗廢水中。根據(jù)同類(lèi)型企業(yè)的調(diào)查結(jié)果，廢水中殘留部分輔料及原料藥，水質(zhì)為CODCr約1500～2500mg／L，按平均水質(zhì) CODCr約2000mg／L、氨氮50mg／L，SS 400mg／L。

3.2.2 研發(fā)中心研發(fā)廢水

主要為研發(fā)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備沖洗水、地面沖洗水及研發(fā)人員生活污水，主要污染物為有機(jī)雜質(zhì)、氮有機(jī)物。根據(jù)類(lèi)比同類(lèi)規(guī)模醫(yī)藥研發(fā)實(shí)驗(yàn)室用水量統(tǒng)計(jì)情況，實(shí)驗(yàn)室地面每周沖洗一次，沖洗水量按5L／m2·次計(jì)，外加各類(lèi)研發(fā)設(shè)備沖洗，預(yù)計(jì)研發(fā)廢水產(chǎn)生量為12.4t／d；廢水水質(zhì)為CODCr約1500mg／L，氨氮60mg／L，SS 600mg／L。

3.2.3 純化水制備濃水

該項(xiàng)目配套有純化水制備設(shè)施。項(xiàng)目純化水用量約6t／d，主要用于設(shè)備沖洗及研發(fā)設(shè)備用水。根據(jù)二級(jí)反滲透裝置的制水原理及同類(lèi)裝置的實(shí)際運(yùn)行情況，純化水制備濃水產(chǎn)生量約1.5t／d，直接排入下水道，平均水量約1.5t／d，廢水水質(zhì)狀況為：懸浮物≤80mg／L，Ca2＋120mg／L。

3.2.4 生活污水

該項(xiàng)目勞動(dòng)定員350人，生活用水量按100L／人·d計(jì)，生活污水產(chǎn)生量按生活用水量的80%計(jì)，則生活污水產(chǎn)生量約28t／d，按250d計(jì)為7000t／年；一般生活污水COD濃度約300mg／L，氨氮濃度約35mg／L。

3.2.5 循環(huán)水池排水

根據(jù)工程可研報(bào)告，冷卻塔循環(huán)水池排水18m3／h，288m3／d，全部作為清水排入雨水管網(wǎng)，不計(jì)入廢水總量。

4 廢水處理工藝

4.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

根據(jù)環(huán)評(píng)和業(yè)主提供的水量數(shù)據(jù)，該處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量為200t／d。

4.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)

根據(jù)環(huán)評(píng)和業(yè)主提供的水質(zhì)數(shù)據(jù)，考慮一定的安全系數(shù)（Kz＝1.1），確定設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。詳見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

4.3 設(shè)計(jì)出水指標(biāo)

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局和污水處理廠(chǎng)進(jìn)水要求，該項(xiàng)目的出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)限制如表2。

表2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)

4.4 廢水水質(zhì)情況分析

該企業(yè)利用外購(gòu)原料藥生產(chǎn)片劑或膠囊，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有化學(xué)合成過(guò)程，因此沒(méi)有工藝廢水產(chǎn)生，只有生產(chǎn)線(xiàn)上的容器清洗水和料桶清洗水，因此項(xiàng)目所產(chǎn)生的廢水相對(duì)濃度較低，污染較輕。

該企業(yè)使用的主要原輔料包括：左旋多巴、卡比多巴、甘露醇、硝苯地平、羥丙甲基纖維素及其他類(lèi)型纖維素。其中硝苯地平不溶于水；左旋多巴及卡比多巴屬于帶苯環(huán)的芳香族類(lèi)氨基酸，水中溶解度為5000mg／L，無(wú)生物毒性，苯環(huán)雖難以打開(kāi)，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的污泥馴化，還是可生物降解；甘露醇溶于水，易生物降解；羥丙甲基纖維素及其他類(lèi)型纖維素在水中溶漲，多以膠體形式存在于水中，難生物降解。上述物料只在清洗容器或料桶時(shí)會(huì)進(jìn)入廢水中，按0.1%的流失量計(jì)算，上述物料在廢水中的濃度只有幾十ppm，對(duì)CODcr的貢獻(xiàn)并不大。在生產(chǎn)過(guò)程中，丙酮作為溶劑大量使用，丙酮溶于水，因此我們分析CODcr的貢獻(xiàn)主要來(lái)自于丙酮，低濃度丙酮可生物降解。

該企業(yè)設(shè)有獨(dú)立的研發(fā)中心，研發(fā)中心廢水具有不確定性，建議單獨(dú)收集并預(yù)處理。根據(jù)上述分析，該企業(yè)廢水特點(diǎn)如下。

（1）廢水主要是設(shè)備及車(chē)間清洗水，污染程度相對(duì)較輕，污染因子主要是CODcr、氨氮及懸浮物。

（2）廢水的COD濃度不高，組成COD的成分以丙酮、甲基纖維素、甘露醇左旋多巴等為主，除甲基纖維素外，其他均可生物降解，其中丙酮、甘露醇可生化性較好。

（3）甲基纖維素在水中溶脹，以膠體形式存在，硝苯地平不溶于水，這兩類(lèi)物質(zhì)均可混凝沉淀去除。

（4）廢水中不含生物毒性物質(zhì)。

（5）廢水中氨氮以有機(jī)氮形式存在，有機(jī)氮會(huì)逐漸降解為氨氮，造成廢水中氨氮不降反升。

（6）研發(fā)中心廢水量小，但水質(zhì)多變，需特別予以關(guān)注。

4.5 處理工藝的選擇

根據(jù)對(duì)該企業(yè)的廢水的分析，廢水主要含有部分原輔料及溶劑，表現(xiàn)為有機(jī)污染和氨氮污染，無(wú)生物毒性，因此考慮以生化處理工藝為主體。廢水中含有較多懸浮物和膠體物質(zhì)，該部分物質(zhì)難生化降解，考慮通過(guò)混凝沉淀去除。廢水中可溶COD組成以丙酮、甘露醇等可生化性較好成分居多，但也含一定的左旋多巴等可生化性較差物質(zhì)，因此考慮采用水解＋好氧的組合工藝。設(shè)置單獨(dú)水解沉淀池，保持一定濃度的、有針對(duì)性的兼氧水解菌，將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，提高廢水的B／C比為提高廢水的可生化性，同時(shí)將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮。

好氧工藝的選擇需要考慮生物脫氮。生物脫氮主要通過(guò)硝化－反硝化實(shí)現(xiàn)，A／O工藝是一種成熟的生物脫氮工藝，并通過(guò)前置反硝化段，利用廢水中有機(jī)物作為反硝化段的碳源，避免了外加碳源，減少了運(yùn)行費(fèi)用。

研發(fā)中心廢水水量小，但水質(zhì)難以確定，難以排除高濃、有毒有害廢水的排放，因此，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，將研發(fā)中心廢水單獨(dú)收集，單獨(dú)預(yù)處理。預(yù)處理工藝采用Fenton氧化工藝，F(xiàn)eSO4和H2O2通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生產(chǎn)羥基自由基，為強(qiáng)氧化體系，能對(duì)苯環(huán)進(jìn)行破環(huán)，降解廢水中的難降解污染物，消除廢水的毒性，并提高廢水的B／C比，該工藝具有廣泛的適用性，且操作方便。通過(guò)Fenton氧化處理，基本可以消除廢水的毒性，并提高廢水可生化性，避免因不可預(yù)料的排放對(duì)生化處理系統(tǒng)的沖擊。

經(jīng)過(guò)上述組合工藝處理的廢水，能滿(mǎn)足連續(xù)穩(wěn)定的出水排放要求。

4.6 處理工藝流程

處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 處理工藝流程

4.7 工藝說(shuō)明

研發(fā)中心的實(shí)驗(yàn)廢水自流到集水槽，通過(guò)泵提升到Fenton反應(yīng)槽，反應(yīng)槽內(nèi)加酸，將pH值調(diào)節(jié)至3～4，加入FeSO4和H2O2進(jìn)行反應(yīng)。Fenton反應(yīng)過(guò)后的廢水加堿調(diào)節(jié)pH值至8～9，并加入PAM，上清液排入調(diào)節(jié)池，污泥排到污泥池。

車(chē)間清洗廢水及生活廢水自流到調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量后通過(guò)泵提升到反映池，反應(yīng)池內(nèi)投加PAC、PAM，通過(guò)攪拌機(jī)攪拌發(fā)生絮凝反應(yīng)，形成大顆粒絮體，然后自流到混凝沉淀池，通過(guò)重力作用實(shí)現(xiàn)泥水分離，上清液自流到水解池，污泥排到污泥濃縮池。廢水進(jìn)到水解池后，通過(guò)潛水?dāng)嚢铏C(jī)實(shí)現(xiàn)泥水的充分混合，水解池后設(shè)置一道水解沉淀池，在沉淀池內(nèi)泥水分離，上清液自流到A／O池，污泥回流到水解池前端，保持水解池內(nèi)的生物量，剩余污泥排到污泥池。廢水進(jìn)入A／O池后，首先在A(yíng)池與回流混合液及回流污泥混合，通過(guò)反硝化菌發(fā)生反硝化反應(yīng)，將NO2－、NO3－轉(zhuǎn)化為N2，混合通過(guò)潛水?dāng)嚢铏C(jī)實(shí)現(xiàn)。在O池設(shè)置曝氣裝置，通過(guò)好氧菌降解有機(jī)物，同時(shí)通過(guò)硝化菌發(fā)生硝化反應(yīng)，將NH3－N轉(zhuǎn)化為NO2－、NO3－。O池末端進(jìn)行混合液回流，將硝化液回流到A池，進(jìn)行硝化反硝化作用去除氨氮。O池的泥水混合液自流到生化沉淀池，實(shí)現(xiàn)泥水分離，上清液達(dá)標(biāo)排放，污泥部分回流到A池，保持A／O池內(nèi)的生物量，剩余污泥排放到污泥池。Fenton反應(yīng)槽、混凝沉淀池、水解沉淀池和生化沉淀池的剩余污泥排入污泥池中，通過(guò)壓濾機(jī)將污泥壓濾成泥餅，濾液回流至調(diào)節(jié)池，泥餅委托有資質(zhì)的單位外運(yùn)填埋處置。

5 項(xiàng)目總投資預(yù)算

該投資未包括場(chǎng)地平整、地基處理、綠化、圍墻道路、化驗(yàn)設(shè)施及COD在線(xiàn)儀等工程費(fèi)用，土建費(fèi)用約70萬(wàn)元、工藝設(shè)備約46萬(wàn)元、儀表14萬(wàn)元、管道及配件10.8萬(wàn)元、電氣及控制6萬(wàn)元、安裝費(fèi)和運(yùn)雜費(fèi)5萬(wàn)元，外加設(shè)計(jì)費(fèi)、調(diào)試費(fèi)、工程管理費(fèi)及稅金等總投資約178萬(wàn)元。

6 運(yùn)行費(fèi)用測(cè)算

該項(xiàng)目勞動(dòng)定員2人，每人每月1500元，則人工費(fèi)用為0.5元／m3廢水，電費(fèi)為0.78元／m3廢水，藥劑費(fèi)為0.80元／m3廢水，運(yùn)行成本為2.08元／m3廢水，運(yùn)行費(fèi)用為624元／d。

7 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、成本低廉，而且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。項(xiàng)目實(shí)施后，該企業(yè)廢水能達(dá)標(biāo)排放，真正做到環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

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