污水处理技术工艺

制药行业废水的处理工艺方法和特点有哪些?

抗生素废水的处理方法可归纳为:物化处理、好氧生物处理、厌氧生物处理以及多种方法的组合。物理化学法主要包括沉淀法、混合法、过滤法等。由于抗生素生产废水成分复杂,有机物含量高,且含有少量残留抗生素,在生化处理过程中,残留抗生素对微生物的抑制作用很强,导致废水处理过程复杂、成本高、效果不稳定。

好氧生物处理主要包括SBR、氧化沟、深井曝气和接触氧化等。然而,由于抗生素废水属于高浓度有机废水,传统的好氧工艺活性污泥法不能承受COD浓度在10g/L以上的废水,需要对原废水进行大量的稀释,因此,清洁用水和电能消耗很大,处理成本很高。而应用厂家的实际污水处理率也很低。

厌氧生物处理主要包括厌氧消化池、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧膨胀颗粒污泥床、内循环等。与好氧处理相比,厌氧处理抗生素废水通常具有有机负荷高、污泥产量低、易于生物污泥脱水、营养需要量低、不需曝气、能耗低、能产生沼气、能量回收、水温物质范围广、活性厌氧污泥保存时间长等优点,得到了越来越广泛的应用。

抗生素及废水背景

抗生素是目前我国消费较多的品种,大部分是通过发酵过程提取的生物制品。它们是微生物、植物和动物在其生命过程中产生的化合物,浓度较低。选择性抑制或杀死其他微生物或肿瘤细胞能力的化学品,是人类控制传染病、保健和控制动植物疾病的重要化学品。

目前,我国已有300多家抗生素生产企业,占世界70个抗生素品种产量的20%~30%,产量逐年增加,已成为世界抗生素制剂的主要生产商之一。目前,抗生素生产中还存在着许多技术难题,如筛选和生产、菌种选育等,导致了原料利用率低、提取物纯度低、废水中残留抗生素含量高等问题,造成了严重的环境污染。

抗生素废水的来源及特点

抗生素生产包括微生物发酵、过滤、萃取结晶、萃取、精制等工序。粮食、糖蜜抗生素生产废水主要来源于分离、提取、净化过程中产生的高浓度有机废水,如结晶溶液、废液、种子池洗涤废水、发酵罐冷却水等。因此,废水具有以下特点:

1、COD含量高

抗生素废水的COD一般在5000~80000 mg/l之间,主要产品有发酵残渣基质及营养素、溶剂萃取法提取残渣、溶剂回收后蒸馏釜残渣、离子交换法吸附废液、水中不溶性抗生素发酵滤液。以及发酵罐中细菌污染产生的废液。这些成分的浓度很高。例如,青霉素废水中的CODcr浓度为15000-8000mg/L,土霉素废水中的CODcr浓度为8000-3500mg/L。

2、废水中的高浓度(500-25,000毫克/升)

抗生素废水中的SS主要是发酵残余培养基和发酵产生的微生物丝状菌,如庆大霉素废水SS约为8000 mg/L,青霉素废水约为5000~23000 mg/L,其中庆大霉素废水SS约为8000 mg/L,青霉素废水约为5000~23000 mg/L。

3、成分复杂

抗生素废水中含有中间代谢物、表面活性剂和残留高浓度的酸、碱和有机溶剂,在提取和分离原料时,成分复杂。易引起pH波动,影响生化效果。

4、存在生物毒性物质

废水中含有难以被微生物降解的物质,甚至对微生物有抑制作用。在发酵或提取过程中,由于在生产过程中添加有机或无机等物质而产生的残留溶剂和抗生素及其降解产物在生产过程中排出。在废水中,当这些物质达到一定浓度时,会对微生物产生抑制作用。

5、硫酸盐浓度高

链霉素废水中硫酸盐含量在3000 mg/L左右时,最大值为5500 mg/L,青霉素大于5000 mg/L。

此外,抗生素废水也具有高颜色、高ph值波动和间歇排放的特点。它是有毒有机废水之一,处理成本高,处理难度大。

抗生素废水的物理处理

由于抗生素生产废水属于难降解有机废水,残留抗生素对微生物的强烈抑制作用会导致废水处理过程复杂、成本高、教学效果不稳定。因此,在抗生素废水的处理中,物理处理可作为后续生化处理的预处理方法,以降低水中的悬浮物,减少废水中的生物抑制物质。目前,物理处理方法主要有混凝法、沉降法、气浮法、吸附法、反渗透法和过滤法。

混凝法是在加入混凝剂后,通过搅拌失去电荷的颗粒相互接触而形成絮凝剂,便于其沉淀或过滤以达到分离的目的。混凝处理后,不仅可以有效地降低污染物的浓度,而且可以提高废水的可生化性。抗生素制药废水处理中常用的混凝剂有:聚合硫酸铁、三氯化铁、铁盐、聚合硫酸铁铝、聚丙烯酰胺(PAM)等。沉淀是通过重力沉淀将比水密度更高的悬浮颗粒分离或去除的过程。

气浮是以高度分散的微气泡为载体,吸附废水中的污染物,使气泡的表观密度小于水的表观密度,向上漂浮,实现固液分离或液液分离的过程。通常包括充气气浮、溶解气浮、化学气浮和电解气浮。新昌制药厂采用CAF涡流空腔气浮装置对制药废水进行预处理。适当的药物组成,CODcr的平均去除率可达25%左右。

吸附法是指利用多孔固体吸附废水中的某些污染物来回收或清除污染物,从而净化废水。常用的吸附剂包括活性炭、活性煤、腐殖酸和吸附树脂。该方法投资少,工艺简单,操作方便,处理方便。

反渗透方法是利用半透膜将浓溶液从稀溶液中分离出来,以压差作为驱动力,施加超过溶液渗透压的压力,改变自然渗透方向,将浓缩溶液中的水压渗透到稀溶液的一侧。达到了污水浓缩、净化的目的。

抗生素废水的化学处理

1、光催化氧化法

该工艺能有效地降解制药废水中的有机物浓度,具有性能稳定、对废水无选择性、反应条件温和、无二次污染等优点。具有良好的应用前景。以TiO2为催化剂,采用流化床光催化反应器处理制药废水。考察了不同工艺条件下的光催化效果。结果表明,当进水COD分别为596 mg/L和861 mg/L时,采用不同的实验条件。光照150min后,出水COD分别为113 mg/L和124 mg/L,去除率分别为81.0%和85.6%,BODS/COD值由0.2提高到0.5,提高了废水的可生化性。然而,光催化氧化技术仍存在一些不足之处。目前应用最广泛的TiO_2催化剂具有较高的选择性,且分离回收困难。因此,高效光催化剂的制备是该方法在环境保护领域得到广泛应用的前提。

2、Fe—C处理法

铁碳技术是一种广泛研究和应用的废水处理技术。当废水以pH3-6为电解质溶液时,铁屑和碳颗粒会形成许多微小的一次电池,释放出高活性[H]。新生态[H]能与溶液中的许多组分发生反应,产生新的生态Fe3。新生态Fe3活性高,可产生Fe3。随着水解反应的进行,形成Fe3为中心的凝胶。达到有机废水的降解效果。

在常温常压下,在浸出柱中加入活性炭作为滤层,以管长与缩氨酸之比,以mn2与cu2为催化剂。对四环素制药厂综合废水的处理表明,活性炭具有较大的吸附效果。同时,在管内形成的fe-c微型电池将铁氧化为氢氧化铁絮凝剂,分离固体液体,降低浊度。在化学处理方法的实际应用中,过量使用试剂容易导致水体二次污染。因此,在设计前应先做相关的研究工作。

抗生素废水好氧处理法

制药废水中常用的好氧生物处理方法主要有:普通活性污泥法、加压生化法、深井曝气法、生物接触氧化法、生物流化床工艺、序批式活性污泥法等。

活性污泥法是目前国内外处理抗生素废水的成熟方法。由于预处理的加强,曝气法的改进,使装置运行稳定,到20世纪70年代,已成为一些工业发达国家制药厂常用的方法。但普通活性污泥法的缺点是:废水需要大量稀释,运行中气泡较多,易发生污泥膨胀,剩余污泥量大,去除率不高,必须经常采用二级或多级处理。因此,近年来,改进曝气方法和微生物固定技术,提高污水处理效率已成为活性污泥法研究和开发的重要组成部分。

与传统的活性污泥法相比,加压生化法提高了溶解氧浓度,提供了充足的氧气,不仅有利于加速生物降解,而且有利于提高生物抗冲击负荷能力。

深井曝气是一种高速活性污泥系统。与常规活性污泥法相比,深井曝气法具有以下优点:氧利用率高,是常规曝气的10倍;污泥负荷高,是常规活性污泥法的2.5-4倍;占地面积小,投资少,运行成本低,效率高,平均值高。COD去除率可达70%以上,耐水性强,有机负荷冲击能力强,不存在污泥膨胀问题。保温效果好。

生物接触氧化具有活性污泥和生物膜的特点,处理量大。它可以处理容易导致污泥膨胀的有机废水。在制药工业废水处理中,常直接使用生物接触氧化,或以厌氧消化酸化为预处理工艺,处理制药废水。然而,在使用接触氧化法处理制药废水时,如果吸入浓度高,池中可能会出现大量泡沫,在操作过程中应采取预防和应对措施。

生物流化床结合了普通活性污泥法和生物滤池工艺的优点,具有容积负荷高、反应速度快、占地面积小等优点。

序批式活性污泥法(SBR)具有水质均匀、无污泥回流、耐冲击、污泥活性高、结构简单、操作灵活、占地少、投资少、运行稳定等优点。基质的去除率高于普通活性污泥法等。它更适合于间歇排放、水量和水质波动大的废水处理。但SBR法存在污泥沉降和污泥与水分离时间长的缺点。在处理高浓度废水时,必须保持较高的污泥浓度,同时又容易发生高粘性膨胀。

因此,通常认为添加粉状活性炭以减少曝气池泡沫,改善污泥沉降性能,液固分离性能,污泥脱水性能等,以获得更高的去除率。直接应用抗生素废水的好氧处理还需要考虑废水中残留抗生素对好氧菌的毒性,因此一般需要对废水进行预处理。

制药行业废水的处理工艺方法和特点有哪些?

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