口服制劑車間生產(chǎn)污水處理工藝的優(yōu)化研究

王學(xué)亮 李玉齋 于水坤 于飛飛 王貴娟 王廣昆 馬 虎 羅仁瑜 楊麗媛

1. 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院，山東 威海 264210

2. 齊魯安替制藥有限公司，山東 濟(jì)南 250105

3. 濟(jì)南市歷城第二中學(xué)，山東 濟(jì)南 250109

醫(yī)藥行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，總體規(guī)模在國民經(jīng)濟(jì)36 個行業(yè)中屬于中等水平，醫(yī)藥行業(yè)整體呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢，藥品生產(chǎn)企業(yè)存在生產(chǎn)規(guī)模小、企業(yè)數(shù)量多、產(chǎn)品重復(fù)多、產(chǎn)品技術(shù)含量低等現(xiàn)象，并且存在污染物排放量大，污染嚴(yán)重的特點[1]。松花江事故、太湖藍(lán)藻事件的發(fā)生使保護(hù)環(huán)境的必要性顯得極為重要，因此國家對制藥行業(yè)的污物管控制定了極其嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)要求。很多制藥企業(yè)配建了自己的污水處理廠，與此同時，各制藥企業(yè)也對各個生產(chǎn)車間的污水排放制定了詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

本研究報告針對傳統(tǒng)的污水處理流程，結(jié)合山東某制藥企業(yè)口服劑車間的實際情況考量對口服劑污水排放處理進(jìn)行了一些研究，最終整理了一份研究報告。本報告只針對口服劑車間實際產(chǎn)生的污水進(jìn)行實驗，在其他各項條件均滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下，只針對COD 和API進(jìn)行實驗討論，并根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)制定了污水處理流程，簡化了車間污水收集配置，實現(xiàn)了污水合格排放。

1 新建口服制劑車間污水排放評估

車間日均排水量47t，日最大排水量60t。其中，日濃水排水量約為18.8t，固含物含量0.44%（API 含量0.04%）。

2 污水排放要求

2.1 高濃污水排放要求

（1）車間污水COD 含量在600-15000mg/L 之間，污水中不得含有β-內(nèi)酰胺類原料。

（2）車間每天排水量限制。

（3）車間對高濃污水需要進(jìn)行單獨收集并進(jìn)行酸堿處理后定量排放。

2.2 低濃污水排放要求

COD 含量在500mg/L 以下。

3 傳統(tǒng)污水處理工藝

許多制藥企業(yè)使用傳統(tǒng)的污水處理工藝對口服劑車間的污水進(jìn)行處理，工藝相對比較成熟，但是仍存在不少問題，傳統(tǒng)的污水處理工藝如下：

方案一：污水需要經(jīng)過降解處理，污水中增加了含鹽量。水消耗量較大，不利于節(jié)能環(huán)保并且污水處理量較大，增加低濃污水處理負(fù)擔(dān)。

方案二：污水需要經(jīng)過降解處理，污水中增加了含鹽量。增加高濃污水處理負(fù)擔(dān)。

采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行污水處理面臨較多的問題：

（1）新車間的建設(shè)增加了公司污水處理的處理量，特別是高濃污水處理量日增加18.8t，對高濃污水的處理能力挑戰(zhàn)性較大，按傳統(tǒng)廢物處理方式需要增大收集儲罐并配套大量預(yù)處理設(shè)施。

（2）高濃污水需要進(jìn)行降解處理，酸堿物料的管理工作需要增加，并且產(chǎn)生的鹽對污水處理來說有一定的影響。

（3）低濃污水COD 控制在500mg/L 以內(nèi)，對于口服劑車間來說標(biāo)準(zhǔn)過高，并且從理論上說污水中的部分成分，如蔗糖、玉米淀粉等有機(jī)物對微生物的培養(yǎng)有一定的好處。且車間為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，有時會向污水中注入飲用水稀釋污水中COD 的濃度，增大污水處理量，同時增加飲用水用水量，不利于節(jié)能環(huán)保，同時增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。

在原有的污水處理劑工藝流程下，探究出一個更為節(jié)能環(huán)保并且更為經(jīng)濟(jì)的污水處理流程顯得極為重要和迫切。

4 新建口服劑車間將相對高濃污水可直接排入低濃水池進(jìn)行處理實驗研究

本研究以口服劑車間實際生產(chǎn)污水為研究對象進(jìn)行實驗，通過對污水進(jìn)行化學(xué)需氧量COD 和原料藥API殘留量的檢測，相對高濃污水可直接排入低濃污水池進(jìn)行處理，改變了以前口服劑車間污水先收集稀釋再排放的傳統(tǒng)處理方式。實驗數(shù)據(jù)如下：

圖2 新型污水處理流程

4.1 污水不同固含物COD 含量考察

根據(jù)口服劑車間污水排放特點，分別測試不同固含物含量、不同API 含量以及不同輔料含量的COD，以考察污水排放時COD 變化情況。

表1 污水不同固含物COD 含量

從上述統(tǒng)計表的檢測數(shù)據(jù)可以看出：

（1）樣品固含物濃度增大其COD 數(shù)據(jù)會有所增高，因樣品組成成分不同COD 數(shù)字會有略微變化，但整體數(shù)值大小與濃度大小有一定的關(guān)系。

圖3 固含量與COD 結(jié)果關(guān)系圖

（2）口服劑車間高濃排水量在18.8t/天，固含物濃度在0.44%（API 含量0.04%）左右，其COD大小必然在6000mg/L 以內(nèi)，其中API 的貢獻(xiàn)量約為1000mg/L。按現(xiàn)有的管理模式需要排放到高濃污水處理中心，但每天增加18.8t 的排水量對高濃污水處理中心處理能力的挑戰(zhàn)性較大。

（3）通過分析口服劑車間的污水成分除了API 對微生物生長有一定的抑制作用外，其他成分均有利于微生物的生長，如淀粉、蔗糖等。為此我們計劃驗證將口服劑車間的污水排往低濃污水處理池的可行性。

4.2 低濃污水處理程序

車間來水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，目的是使各車間低濃污水混勻保證進(jìn)水各項指標(biāo)不出現(xiàn)太大波動。再進(jìn)入一氧池，其利用深層曝氣系統(tǒng)為微生物提供充足的氧氣氧化廢水中的有機(jī)物，一氧池出水中由于微生物的新陳代謝出現(xiàn)污泥老化，通過一沉池沉降排出老化污泥，再進(jìn)入二氧池，然后排入二沉池，凈化水質(zhì)，最終經(jīng)處理后的污水被排入市政管道[2-3]。兩個沉淀池的沉降污泥通過壓泥系統(tǒng)脫出多余的水分后裝袋當(dāng)作危廢處置。

圖4 低濃污水處理程序圖

4.3 一氧池污水處理能力評估

根據(jù)低濃污水池的處理程序，本次驗證內(nèi)容僅模擬在一氧池處理。微生物處理水平，根據(jù)日排水量與一氧池的體積比，模擬水量1L，樣品量根據(jù)實際情況添加了100ml。實驗結(jié)果如下表：

表2 一氧池污水處理能力評估

從上述統(tǒng)計表的檢測數(shù)據(jù)可以看出：

（1）樣品注入一氧池后COD 數(shù)值大幅度降低，相同處理時間“處理前COD”數(shù)值越高“處理后COD”的數(shù)值相對高些。相同的“處理前COD”數(shù)值因原始數(shù)據(jù)較高，導(dǎo)致處理時間會變長才能達(dá)到預(yù)想的效果。如：樣品1 和樣品2 雖然處理前COD 均為500 左右，但處理15 小時后樣品2 的COD 下降幅度沒有樣品1 的大。究其原因應(yīng)為樣品2 的原始COD 較高，樣品注入一氧池后部分固含物以沉淀的形式沉積在一氧池底，導(dǎo)致處理前水溶液的COD 較小，而微生物降解時需要將沉積物一起降解后才能降低整個一氧池的COD 數(shù)值。微生物生長無異常。

（2）混合樣品中樣品9 的API 含量達(dá)到0.3%時對微生物生長無影響，處理15 小時后COD 降幅達(dá)到近50%，30 小時后已經(jīng)達(dá)到了我們處理的標(biāo)準(zhǔn)要求。并且本次實驗只是模擬一氧池的處理水平，后期還有二氧池的處理，整個污水處理過后其COD 的含量能夠達(dá)到市政污水的排放要求。

本次模擬一氧池污水處理后API 含量檢測：

我們選取樣品5 和樣品9，對其處理后的污水進(jìn)行API 含量檢測。檢測結(jié)果如下：

表3 API 含量檢測

圖5 空白對照圖

圖6 樣品圖一

圖7 樣品圖二

經(jīng)過一氧池處理后的污水，其API 含量均降到標(biāo)準(zhǔn)要求的10ppm 以下，并且該污水還會經(jīng)過二氧池處理后才能完成系統(tǒng)處理程序，理論上其API 含量將會持續(xù)降低，直至無法檢測出來，因此污水的處理能力能夠達(dá)到我們期望的效果[4]。

5 結(jié)論

研究對象為制藥企業(yè)口服劑車間排放的污水，與其他污水處理工藝不同之處在于，此口服劑車間排放的相對高濃污水可直接進(jìn)入低濃污水池進(jìn)行處理，改變了以前口服劑車間污水先收集稀釋再排放的傳統(tǒng)處理方式。研究了口服劑車間污水處理中COD 及API 含量，以及經(jīng)過新型污水處理工藝處理后的COD 及API 含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

（1）含有API 和COD 的污水在經(jīng)過一氧池規(guī)定時間的處理后，廢水中API 及COD 含量均達(dá)到了處理的標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)后續(xù)處理可達(dá)到市政排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）該污水處理工藝無需進(jìn)行酸堿中和及有害物質(zhì)的稀釋，可以簡化車間污水收集裝置配置設(shè)計，節(jié)省大量的水資源。

制藥企業(yè)污水處理一直是制藥企業(yè)研究的一個重要課題，如何使廢水排放達(dá)到市政要求，同時降低企業(yè)生產(chǎn)成本。本研究可以為相關(guān)制藥企業(yè)污水處理工藝的選擇提供參考。