安陸市化學合成制藥工業(yè)廢水處理一體化設備

化學合成類制藥是指采用一個化學反應或者一系列化學反應生成藥物活性成分的過程，通常會用到多種原輔材料，反應過程復雜，在各個環(huán)節(jié)都有產(chǎn)生廢水的可能?；瘜W合成制藥生產(chǎn)一種原料藥往往需要10余步反應，使用的原材料可多達30-40種。原材料投入量大，產(chǎn)出比小，利用率較低，原料總耗可達10Kg/kg產(chǎn)品以上，有的甚至超過20Kg/kg，其中大部分物質(zhì)最終成為廢水、廢氣和固廢，產(chǎn)生量大，成分復雜。

　　某制藥有限公司主要從事頭孢類原料藥以及醫(yī)藥中間體的生產(chǎn)，年產(chǎn)200噸2-氨基-3,5-二溴苯甲醛及1200噸(s)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽醫(yī)藥中間體項目，屬于典型的化學合成制藥企業(yè)。企業(yè)廢水執(zhí)行納管標準《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的三級標準，其中氨氮和總磷執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放限值》(DB33/887-2013)相關標準。盡管排放標準不算嚴格，但是考慮到是化學合成制藥廢水通常會有含含抗生素、高氨氮、高有機物的廢水產(chǎn)生，其綜合處理難度很大，如不針對有這些特點的廢水采取有效的預處理措施，綜合廢水通過生化處理的達標排放壓力非常大。筆者經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，化學合成制藥過程通常產(chǎn)生六種典型性難處理廢水，本文對三種典型性質(zhì)廢水結合處理原理和實際處理效果進行分析和介紹，以期對類似企業(yè)的廢水治理提供有價值的參考。

　　1、含氰廢水

　　含氰廢水主要來源于選礦、有色金屬冶煉、煉焦、化工、制革等工業(yè)生產(chǎn)，是劇毒物質(zhì)，從環(huán)境工程和生物安全角度考慮應非常重視含氰廢水除毒處理問題。傳統(tǒng)的含氰廢水處理技術包括酸回收、膜分離法、萃取法、氣提法、化學絡合法、化學氧化法等。化學氧化法操作簡單、易于實現(xiàn)工業(yè)化而被大規(guī)模的應用?；瘜W氧化法是利用了在堿性條件下易于被氧化的特點。常用的氧化劑有含氯氧化劑、過氧化氫、臭氧等，含氯氧化劑的缺點在于反應過程中可能產(chǎn)生毒性較高的氯代有機副產(chǎn)物，臭氧氧化由于其投資和運行成本較高，尚未廣泛用于處理含氰廢水。因此，通常采用過氧化氫氧化比較合適。在堿性條件下被過氧化氫氧化為氰酸鹽CNO-，然后氰酸鹽繼續(xù)水解成碳酸銨或碳酸氫銨。

　由于過氧化氫與反應速率較慢，因此會添加金屬離子催化劑，如常見的銅離子加快化學反應速率。同時，對于pH的控制問題，在酸性條件下，CN-會以HCN的形式揮發(fā)，對操作人員安全構成威脅。綜合考慮氧化速率和金屬離子催化劑的沉淀問題，經(jīng)過反復多次的實驗，選擇在pH=9的條件下進行反應。

　　在本研究的化學合成制藥案例中，含氰廢水主要來自于(S)-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽生產(chǎn)的過濾洗滌段和含氰廢氣的水吸收過程。廢水的CN-濃度分別為922mg/L和508mg/L，廢水產(chǎn)生量分別是1.2m3/d和3m3/d，計算混合后CN-濃度為626mg/L。預處理方法是在車間內(nèi)設置5m3的反應釜，采用雙氧水在pH=9的條件下，在破氰釜內(nèi)升溫至80℃進行破氰處理，Cu2+投加濃度控制40mg/L，反應時間60min。盡管按照化學反應方程式(1)，理論CN-與H2O2反應的摩爾比為1：1，但在實際操作過程中，考慮到廢水中除了CN-外，還有其他COD消耗雙氧水，同時在堿性和高溫條件下，雙氧水自身存在分解，因此，研究案例雙氧水的投加量按摩爾比3：1進行過量投加，實際處理破氰完畢后的廢水中的含量小于1mg/L。含氰廢水經(jīng)過處理后，冷卻降溫，排放至綜合廢水調(diào)節(jié)池再進行生化處理。

　安陸市化學合成制藥工業(yè)廢水處理一體化設備

　　抗生素廢水的成分十分復雜，含有多種難降解的有機物和無機物，處理起來十分困難?？股赝ǔＪ菤⒕镔|(zhì)，對微生物有較強的破壞作用，廢水中的抗生素需破壞后方可進入生化系統(tǒng)。通常處理采用高級氧化對抗生素的分子結構進行破壞。

　　筆者結合原料與生產(chǎn)工藝研究發(fā)現(xiàn)，本企業(yè)產(chǎn)生的抗生素主要為β-內(nèi)酰胺類抗生素。該類抗生素是一類殺菌性抗生素，不僅可以治療人類疾病，在農(nóng)業(yè)上還可以預防牲畜感染，在日常生活中應用十分廣泛。對其如何進行處理，提出采用水解破壞分子結構的方法。水解反應發(fā)生在物質(zhì)與水之間，是很重要的化學反應，許多抗生素容易發(fā)生水解。水解反應在酸性條件下、中性條件下及堿性條件下均可能發(fā)生，不過水解速率有所區(qū)別，水解反應可產(chǎn)生一個或多個產(chǎn)物，由母體化合物結構決定。抗生素的水解的主要環(huán)境因子是pH和溫度。因此，根據(jù)實際產(chǎn)生水量5m3/d，新建30m3地下水池，采用封閉結構，便于保溫，同時新增1000L液堿計量罐，用于存放補加液堿使用。通過試運行，發(fā)現(xiàn)在pH=9，水解溫度35℃，水解時間120小時的條件下，β-內(nèi)酰胺類抗生素的水解率達到82%，可極大降低對微生物的抑制和毒性作用。

　　3、高濃度氨氮廢水預處理

　　在化學合成制藥生產(chǎn)環(huán)節(jié)，根據(jù)生產(chǎn)原料和工藝，會產(chǎn)生高濃度氨氮廢水。對于高氨氮廢水的處理，根據(jù)不同濃度有不同的處理方法。目前，廣泛應用的方法主要有物化法和生物法。對于含高濃度的氨氮廢水，不宜直接采用生化法對其進行處理，普遍采用物化法先對其進行預處理，大幅度降低氨氮濃度后，再采用生化的方式進行處理。物化法主要有吹脫法、電解法、化學沉淀法等，其中，吹脫法應用簡單，是一種典型的被廣泛應用的物理化學處理法。其化學反應方程式是NH4++OH-=NH3+H2O，具體操作是向高氨氮廢水中加入液堿，升高廢水pH值至11，由于OH-濃度增加，電離平衡向右進行產(chǎn)生氨氣，然后再通入空氣將液相中的氨氣吹脫到空氣中，從而降低液相中的氨氮濃度。

　　在本研究案例中，高氨氮廢水產(chǎn)生于的分層廢水，其水質(zhì)情況見表1。根據(jù)整個廠區(qū)污水總量、生化處理要求及達標標準，在綜合廢水調(diào)節(jié)池中，氨氮進水濃度需控制在200mg/L以下。通過核算污水總量和濃度，該廢水如果不經(jīng)過預處理，則綜合調(diào)節(jié)池氨氮濃度為為318mg/L，因此必須降低綜合調(diào)節(jié)池中氨氮的總量。通過分析調(diào)查，分層廢水氨氮濃度高、水量大，且自身pH呈強堿性，因此對其進行氣體吹脫處理。