制藥行業(yè)污水處理技術(shù)詳解

【資料簡介】

隨著醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水已逐漸成為重要的污染源之一，由于制藥廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差、且間歇排放，很難處理。本文分析了制藥生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征，介紹了近年來國內(nèi)外制藥廢水處理過程中常采用的處理方法。

化學(xué)制藥的生產(chǎn)過程，有原料藥生產(chǎn)和藥物制劑生產(chǎn)組成，通過化學(xué)合成工藝和藥用植物中分離提純得到原料藥。生產(chǎn)過程具有的特點(diǎn)是：生產(chǎn)流程長、工藝復(fù)雜;原輔材料種類多，生產(chǎn)過程的中間體及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，對(duì)原料和中間體嚴(yán)格控制質(zhì)量;物料凈收率較低，副產(chǎn)品多，三廢多。化學(xué)制藥企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水是我國污染最嚴(yán)重、最難處理的工業(yè)廢水之一，具有有機(jī)物及無機(jī)鹽含量高，BOD5和CODcr 比值低且波動(dòng)大，可生化性很差，間歇排放，水量波動(dòng)大等特點(diǎn)。

1、污水的分類

目前，工業(yè)廢水和城市生活廢水是我國水環(huán)境污染的污染源之一，尤其是隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，含有高濃度有機(jī)廢水的污染源日益增多。通常根據(jù)高濃度有機(jī)廢水的性質(zhì)和來源可以分為三大類：第一類為不含有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水，如食品工業(yè)廢水;第二類為含有有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水，如部分制藥業(yè)和化學(xué)工業(yè)廢水;第三類為含有有害物質(zhì)且不易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水，如有機(jī)化學(xué)合成工業(yè)和農(nóng)藥廢水。由于高濃度有機(jī)廢水采用一般的廢水治理方法難以滿足凈化處理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)要求，因此對(duì)其進(jìn)行凈化處理、回收和綜合利用研究已逐漸成為國際上環(huán)境保護(hù)技術(shù)的熱點(diǎn)研究課題之一。

2、污水處理技術(shù)

制藥廢水的處理技術(shù)可歸納為以下幾種：生物處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法、物理處理法等四種，各種處理方法具有各自的優(yōu)勢及不足。

2.1 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是一般有機(jī)廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一，是利用微生物，主要是細(xì)菌的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機(jī)物及部分不溶性有機(jī)物，并使其轉(zhuǎn)化為無害的穩(wěn)定物質(zhì)從而使水得到凈化的技術(shù)。在現(xiàn)代的生物技術(shù)處理過程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解被廣泛應(yīng)用，生物處理技術(shù)由于經(jīng)濟(jì)可行、無二次污染等特點(diǎn)，已越來越引起重視。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)是應(yīng)用化學(xué)原理和化學(xué)作用將廢水中的污染物成分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使廢水得到凈化的方法，其單元操作過程有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化和焚燒等。

2.3 物理化學(xué)處理技術(shù)

物理化學(xué)處理技術(shù)是指廢水中的污染物在處理過程中通過相轉(zhuǎn)移的變化而達(dá)到去除目的的處理技術(shù)，常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術(shù)、離子交換等。

2.4 物理處理技術(shù)

物理處理技術(shù)是指應(yīng)用物理作用來分離廢水中的溶解物質(zhì)或乳濁物改變廢水成分的處理方法，如格柵(篩網(wǎng))、沉淀(沉砂)、過濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等單元操作，已成為廢水處理流程的基礎(chǔ)，目前已較為成熟。盡管以上處理技術(shù)經(jīng)過一百多年的發(fā)展，至今已經(jīng)比較成熟，但由于制藥廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，且生化性很差、間歇排放，屬極難處理的工業(yè)廢水。我公司根據(jù)廢水的特性，zhiding了化廢為寶、綜合利用的引導(dǎo)方針，經(jīng)研究確定了蒸發(fā)分離綜合利用的處理技術(shù)，本工藝操作簡單、運(yùn)行成本較低，以下就我公司高濃度有機(jī)廢水的處理技術(shù)作一簡要論述。

3、制藥廠有限公司污水處理技術(shù)

公司在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的含鹽廢水， PH為堿性，廢水原始濃度約10% (氯化鈣、氯化鈉、氯化銨以及2%低沸點(diǎn)有機(jī)物等)，COD為100g/L、BOD為1000mg/L，由于廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，進(jìn)行生物化學(xué)處理難度非常大，先后與國內(nèi)外許多環(huán)保工程公司、高校科研單位聯(lián)系，送樣處理、分析研究，均未拿出較好的可行方案。隨著環(huán)保要求的逐步提高和長遠(yuǎn)發(fā)展的需求，解決污水處理問題成為企業(yè)頭等大事。公司依靠自身技術(shù)力量，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，通過對(duì)污水產(chǎn)生過程分析確定此污水成分，研究污水中各組分的性質(zhì)和特點(diǎn)，轉(zhuǎn)變治理思路，創(chuàng)新的提出了蒸發(fā)分離綜合利用的處理方案，確定首先將污水中的低沸點(diǎn)物質(zhì)(有機(jī)物)先蒸出，車間回用。剩下的污水含有大量的無機(jī)鹽，采用繼續(xù)蒸餾，蒸出水返回車間作為工藝水回用，無機(jī)鹽回收。此工藝將污水處理成工藝用水的同時(shí)，也回收了一定的有機(jī)物，做到*，降低了物料單耗，降低生產(chǎn)成本，做到清潔生產(chǎn)，保護(hù)環(huán)境。

考慮到蒸發(fā)過程中需要消耗大量能源，本著節(jié)能降耗的原則，公司在選擇蒸發(fā)工藝時(shí)，采用多效蒸發(fā)，大大的降低了成本，使此工藝更加符合生產(chǎn)實(shí)際，加大了污水處理工藝的可靠性可行性。

3.1工藝流程簡述

經(jīng)過預(yù)處理后的廢水由進(jìn)料泵吸入單效蒸發(fā)器，經(jīng)過蒸發(fā)把2%的低沸點(diǎn)有機(jī)物蒸發(fā)回收，之后由真空吸入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，在三效分離器進(jìn)行汽水分離，二次蒸汽到冷卻器冷卻后由排水泵排出進(jìn)入廢水處理設(shè)備或回用到工業(yè)生產(chǎn)中，物料在三效蒸發(fā)器達(dá)到設(shè)計(jì)濃度后由送料泵送入二效蒸發(fā)器進(jìn)行加熱蒸發(fā)，二次蒸汽當(dāng)作三效蒸發(fā)器熱源，經(jīng)過二效蒸發(fā)達(dá)到一定濃度時(shí)，采用化工流程泵送入一效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，二次蒸汽熱能進(jìn)入二效蒸發(fā)器當(dāng)作二效蒸發(fā)器熱源，經(jīng)過一效蒸發(fā)達(dá)到設(shè)計(jì)濃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處理。一效、二效及三效蒸發(fā)裝置均采用高速循環(huán)下進(jìn)行蒸發(fā)，以防止在蒸發(fā)時(shí)設(shè)備結(jié)垢堵塞。

物料流程：廢水→單效蒸發(fā)器(回收2%低沸點(diǎn)物質(zhì))→ 中間槽→三效加熱器→三效分離器→二效加熱器→二效分離器一效加熱器→一效分離器→系統(tǒng)外。

蒸汽流程：蒸汽→一效加熱器→一效分離器→二效加熱器二效分離器→三效加熱器→三效分離器→冷凝器。

蒸汽冷凝水：蒸汽→一效加熱器→系統(tǒng)外(可作為鍋爐補(bǔ)充水)。物料冷凝水流程：一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→汽液分離器→冷凝器→系統(tǒng)外。不凝氣流程：一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→冷凝器→真空泵→廢水吸收。

3.2 主要工藝說明

根據(jù)公司生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水自身特點(diǎn)，該廢水溶液在真空條件下其沸點(diǎn)有所降低，因此采用真空蒸發(fā)的方式進(jìn)行蒸發(fā)濃度，但在蒸發(fā)時(shí)耗汽量大，處理量較小等原因，故在本工藝中采用單效蒸發(fā)和三效蒸發(fā)組合方式來進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。先采用單效蒸發(fā)將進(jìn)料量1000kg/h中的2%低沸點(diǎn)有機(jī)物通過常壓蒸發(fā)進(jìn)行回收，之后進(jìn)入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，使得其濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)出料。

為了節(jié)省能源成本和提高生產(chǎn)效率，該項(xiàng)目采用逆流蒸發(fā)、三效強(qiáng)制外循環(huán)蒸發(fā)器組合形式，提高其傳熱系數(shù)和傳質(zhì)動(dòng)力。物料進(jìn)入三效、二效、一效進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，使得廢水達(dá)到設(shè)計(jì)濃度時(shí)出料，濃縮液去自然沉淀(人工定期清理)，物料冷凝液去生產(chǎn)工序中回用或者進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行處理，蒸汽冷凝液為軟化水可直接去鍋爐作為補(bǔ)給水，回收的低沸點(diǎn)有機(jī)物返回生產(chǎn)工序中回用。

本工藝采用三效逆流蒸發(fā)工藝的蒸發(fā)系統(tǒng)，對(duì)物料進(jìn)行一次性蒸發(fā)分離，有工藝簡單，操作方便，操作人員少等特點(diǎn)。

3.3 設(shè)備防護(hù)措施

根據(jù)結(jié)垢層沉積的機(jī)理，可將污垢分為顆粒污垢、結(jié)晶污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢等，在本工藝中主要有機(jī)物、無機(jī)鹽類等在列管壁的沉積結(jié)垢問題。

為了盡量避免換熱器的結(jié)垢及延緩換熱器的結(jié)垢，我們先從設(shè)計(jì)方面采取必要的措施，設(shè)計(jì)時(shí)換熱器內(nèi)流速分布均勻，以避免較大的速度梯度，確保溫度分布均勻(如折流板區(qū))，在保證合理的壓力降和不造成腐蝕的前提下，提高流速有助于減少污垢(在真空狀態(tài)下蒸發(fā)，提高料液的流速及降低蒸發(fā)時(shí)的溫度)，設(shè)計(jì)時(shí)采用最少的死區(qū)和低流速區(qū)，每效均采取強(qiáng)制循環(huán)的形式，使得廢水在管內(nèi)流速達(dá)到1.9m/s以上，使得垢層不易形成，以及對(duì)垢層有強(qiáng)烈的沖刷作用，加熱器蓋為易拆卸結(jié)構(gòu)，方便以后正常的現(xiàn)場維護(hù)和現(xiàn)場清洗。在設(shè)備的運(yùn)行中嚴(yán)格按照出廠的操作、維護(hù)、清洗等規(guī)程來進(jìn)行，也可大大延緩加熱器的結(jié)垢。例如，每運(yùn)行3個(gè)月對(duì)換熱器進(jìn)行洗效一次，每次洗效需要4小時(shí)，每運(yùn)行1年對(duì)整套設(shè)備進(jìn)行清洗一次等，每清洗一次需要8小時(shí)。

*一勞永逸的解決換熱器的結(jié)垢辦法目前世界上還沒有，設(shè)備在經(jīng)過正常運(yùn)行一段時(shí)間后，或多或少管壁仍然會(huì)有結(jié)垢現(xiàn)象產(chǎn)生，由于污垢層具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)，從而增加了傳熱熱阻，降低了換熱器的傳熱效率;當(dāng)換熱器表面有結(jié)垢層形成時(shí)，換熱設(shè)備中流體通道的過流面積將減少，導(dǎo)致流體流過設(shè)備時(shí)的阻力增加，從而消耗更多的泵功率，使生產(chǎn)成本增加。為了設(shè)備能繼續(xù)在原設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行，此時(shí)，就需要對(duì)結(jié)垢進(jìn)行清洗，一般采用機(jī)械清洗或者化學(xué)清洗兩種方法，都能達(dá)到較好的除垢效果，基本可恢復(fù)到設(shè)備未結(jié)垢前的效果。

4、結(jié) 論

制藥工業(yè)廢水主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各類制劑生產(chǎn)過程的洗滌水和沖洗廢水四大類，由于原料及工藝的多祥性、廢水水質(zhì)千差萬別，所以制藥廢水并沒有成熟統(tǒng)一的治理方法，具體選擇哪種工藝路線取決于廢水的性質(zhì)、特點(diǎn)。