关键词 ：制药废水 ；生物处理 ；化学处理
0 引言
就目前统计数据来看，制药废水造成的污染已成为我国环境污染的重要原因之一。由于制药业需要对大量多品种的原材料进行加工，涉及的材料种类过多而材料利用率又较低，导致原材料出现大量浪费，而制药污水中所涉及成分的复杂性、多样性对技术人员进行污水处理技术提出了更高要求。从相关调查数据看出，我国制药企业数量众多，其每年产生的制药废水量更是庞大，而制药废水的处理难度极高，其中多样化的化学成分和较大的波动性都对处理技术的细致性提出了较高的要求。我国目前制药废水的处理技术并不成熟，处理废水成本较高，导致部分制药企业为节约成本而排放未达标或未处理的污水，对环境造成极大危害。我国对制药废水处理技术的研究主要集中在化学物质、有机废水的处理分解上，利用各类降解剂、抗生素、生物酶进行污水中高浓度的有机物的降解，尽可能降低制药污水对环境的影响，利用化学、物理处理法或多种方法相结合的综合处理法来进行污水处理。
1 制药废水的鲜明特点与对环境产生的危害性
作为工业废水的主要组成部分之一，制药废水不仅有着工业废水排水量大的特点，更因为其制药成分的复杂而难以处理、难以降解。在对制药废水进行分类时主要依照生产流程分类和废水中含有的化学物质的排放标准进行分类，两种分类方法各具优势，相互结合使用可达到相辅相成的效果。以生产流程为分类标准时主要可以将废水分为生产过程中产生的废水、冲洗产生的废水和再次生产所产生的废水，而按排放标准进行分类则可以根据废水中所含有的成分不同划分为发酵类的废水、提纯类的废水、含化学物质废水和生物废水等等。这些类型的制药废水都具有自己的特点，例如发酵类的废水其中含有酸碱度偏高的物质，具有一定的毒性，需要加入解毒物质进行处理，而中药类的废水中含有大量的有机物质，原材料的利用率较低，具有再生产的可能性。
由于我国制药工程中需要加入部分化学物质和植物进行提取，对原材料进行再加工，导致最终的制药废水中存在色素和难以降解的化学物质，我国目前的污水处理技术难以对制药污水进行全方面的仔细处理，制药污水的大量排放还是会对自然环境造成不可避免的伤害。制药废水因为它所具有的高污染性、成分复杂性而成为了工业污水中极难处理的污水。我国政府想要建设绿色环保的可持续发展社会就要妥善处理制药废水，研究高效、可行的处理技术。
2 我国传统的对制药废水进行处理的方法
2.1 化学原理处理法
在传统的利用化学原理进行制药污水的处理方案中主要包括了氧化还原法、化学物质电解法和化学试剂降解法等。由于化学法的运用往往会涉及化学试剂的使用，因此设计人员应当在进行实验前进行试剂的量取准备工作，避免实验中出现突发情况。
（1）利用 KMnO4 进行氧化。一般利用 KMnO4氧化法来处理中药类的制药废水，以下列条件为基础反应条件来进行氧化作用 ：在 pH 值为 6 的环境下加入 13 mg/L KMnO4 进行反应 25 min。虽然KMnO4 氧化法能够初步清除制药污水中的杂质，但是由于该技术对温度的要求较高，适用范围较窄。
（2）三维电极处理法。在进行三维电极法的化学处理时应当在 pH 值为 4 的环境下设定电解电压为 10 V，并将极板之间的间距控制在 8 cm 左右，在经过 20 min 的电解后可以基本去除 COD 值和色度。但是该技术对环境的 PH 值有较高的要求，技术人员应当对其进行改进，增强其适用性。
（3）深度氧化技术。目前我国的实验人员常用的深度氧化技术有 Fenton 试剂法、催化湿式氧化、超声降解法等等。深度氧化技术是一种反应条件较温和的无污染技术，该技术已经得到了社会的普遍认可，正处于进一步的推广发展阶段。Fenton 试剂法是一种利用化学试剂对制药废水进行反应处理的化学处理方法，该技术虽然绿色环保但是对污水的处理力度不足，难以处理掉废水中残留的铁离子。因此，进一步使用复合型催化剂 Fe2O3/SBA-15 进行污水的处理是深度氧化技术的必要步骤，但是现阶段我国对催化剂的使用还处于探索阶段。虽然O3 能够制造稳定的催化剂，但它存贮所消耗的成本也极高，因此，技术人员致力于研究高效、低成本、无污染的废水处理技术。
2.2 物化法
利用物理原理对制药废水进行初步处理，实现污水初步净化的处理方法称为物化法，现阶段我国常用的物化法有混凝法、吸附法、电解法、离子交换和膜分离法等。这几种方法中混凝法作为最常见的物化法得到了广泛运用，其技术也趋于成熟，但由于它的二次污染性，混凝法基本只能运于初步的污染处理中，而膜分离技术的净化能力极强，污染性较弱，但其膜组件的购买使用成本过高难以得到推广。吸附法主要是利用吸附剂对水中的 BOD5、CODcr 等高浓度有机物质进行去除净化，虽然净化率较高，但吸附剂的消耗量极大而再利用率较低，因此，吸附法技术需要进一步进行优化完善 [4]。
2.3 生物处理法
作为我国制药污水处理技术中处理流程最清晰、技术系统最成熟的生物处理技术不仅仅具有处理效率较高、成果稳定的优势，更是实现了成本的大幅减少。生物处理法运用微生物的代谢来进行有机物的分解，实现制药污水的处理，一般使用UASB 和 UASB 的组合技术对污水进行降解处理。
UASB 的全称为 Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blank，根据杨可成利用 UASB 技术对金黄色素废水进行降解去除实验的实验数据可以看出，废水中COD 的含量从 2.8~16.5 g/L 降至小于 1 g/mL，其对制药废水的处理效果斐然。虽然根据上述实验数据可以看出生物法处理的优越性，但是由于制药废水中有机物种类众多且含量较大，反应器的 HRT在一定程度上受到了限制，要实现目标的净化效果需要经历更长的处理时间。生物处理法中主要包括好氧法、厌氧法和两者的结合运用，好氧法和厌氧法在单独使用时总会存在一定的缺陷，而两者的组合运用则能够达到相辅相成的结果，实现净化降解速率的大幅提升。除了好氧法和厌氧法两种传统的生物技术处理方法以外，膜分离技术也与生物处理技术进行整合运用，使得生物反应器的处理效率得到了大幅提高的同时取得了较好的净化效果，成为了研究人员重点改良和推进的新型处理技术。
2.4 组合工艺进行污水处理的组合技术
随着我国制药业的不断发展，药物的组成成分日益趋于复杂化，而其制药污水的成分也更加复杂，仅仅利用传统的单一的处理方法进行处理难以实现目标的净化标准，想要达到预期的效果就要进行污水处理技术的组合运用，利用多样化的技术来实现制药污水的处理。从目前常用的组合技术例如 Fenton 氧化进行预处理，再用混凝法对杂质进行沉淀，对沉淀进行水解酸化，最后用好氧工艺来进行提纯。在这样的处理下，可以将含 COD 在 16~20 g/L 的制药废水降低至目标标准，从而保证制药污水的排放安全。
3 现阶段对制药废水进行处理的新兴技术
3.1 微波技术的应用原理和优势
微波水处理法是指利用微波的电磁场进行反应实现温度的提升，以温度的提升来改变调整反应环境，降低化学反应处理时所需要的能力和所需要破解的化学键强度，节约了资源并加快了反应速率，提高了制药污水处理的工作效率。由此观之，微波技术可以降低降解有机物的难度，弥补传统的降解处理中存在的不足之处，实现了制药废水中有机物含量大幅降低，取得了社会的普遍关注。
（1）直接运用于污水处理的微波技术。在设定功率为 800 W，用含量为 22 g · 100 g － 1PVA 的 H2O2 进行辅助处理来降解聚乙烯醇，经过 1 min的反应时间就可以将体积分数为 5 mL 7% 的聚乙烯醇平均聚合度从原来的 1700 降至 67，可以看出处理效果的绝佳。另外在废水中利用微波技术处理CODcr 可以提高去除率，实现污水的高度净化。
（2）利用微波技术辅助活性炭进行有机物的吸附。作为我国目前常用的吸附剂之一，活性炭的吸附能力和容量不可置否，在微波技术的辅助下，活性炭会因为热度的提升而在表面产生热点，利用热点温度的提升来对表面附着的有机物进行初步的氧化分解，为后续的处理工作埋下了基础。根据实验数据可以看出，利用微波技术辅助活性炭的吸附可以使得苯酚的含量得到大幅降低，仅仅一个小时就可以将 437~637 mg/L 的苯酚降解到 18 mg/L，仅仅依靠活性炭绝不可能达到如此显著的效果。从上述的实验数据进行分析后，可以看出微波技术对活性炭的辅助作用，使得制药污水的净化度得到了进一步提升。
（3）微波技术辅助金属催化剂进行制药污水的处理工作。无论是从 C · J · Jou 通过微波技术进行五氯苯酚分解的显著效果，还是，T · L · Lai 催化分解 4- 氯酚实验中微波技术发挥的重要作用，都能够充分地体现微波技术对金属催化剂所产生的影响之大，设计人员应当充分利用这一特点，对化学催化剂进行优化改良，实现化学物质的全面净化。
3.2 利用光催化氧化技术进行制药废水的处理
利用光催化氧化技术对制药废水进行处理降解的原理是利用太阳光对半导体催化剂进行催化，产生氧化能力较强的电子对，对污水中的有机物进行氧化分解。电子对可以将水中的污染物分解为空气中的常见成分，例如 CO2 和 H2O 等，实现无二次污染的制药废水的净化处理。由此观之，光催化氧化法不仅能够高效地进行废水的处理，而且可以在消耗能量尽可能少的基础上实现最大化的净化，达到国家标准规定。
在吕静进行的以 TiO2 为光催化剂，利用紫外光来进行催化分解污染物的实验中对照组的数据可以看出，利用光催化剂进行催化反应的去除 COD和相应的污染物的效率远远高于传统的混凝降解处理法，并且光催化法对环境的要求限制较之于传统的混凝法更为宽松，操作步骤也更加简单易行。因此，想要研制简单易懂、成本较低的操作方法应当从光催化剂的组成部分和未来发展进行分析改良，利用现代化的科学技术来实现光催化法的进一步发展和完善，实现制药废水的无害排放。
3.3 利用超声波进行处理的方法
超声波处理技术是指实验人员使用高达 20 000Hz 的超声波辐射溶液来促进化学反应，实现制药污水中化学物质的净化处理。该超声波技术的应用原理是超声波中的 OH 经过自由基氧化对其中存在的杂质、色素进行初步的处理。随着科学技术的进步，我国的超声波技术已经趋于成熟，实现了超声波技术和生物技术、氧化技术的结合利用，提高了对制药废水进行处理的工作效率。
4 结语总结
上文所述可以看出，虽然我国已经有一系列处理制药废水的对应方案，但是方案的高效性、经济性和适用性还没有得到保证。制药业的高速发展带动着制药废水的组成结构也日益趋于复杂化、多样化，只有不断优化现有的处理方案，尝试多种处理技术相结合的组合式技术才是制药废水技术未来发展的方向。目前新兴的微波技术和复合型催化剂处理技术，由于其高效性和绿色环保性得到了社会的广泛关注，技术研究人员致力于推行复合型的处理技术来进行制药废水的处理，以此降低制药废水的排放给环境带来的污染。
原标题：制药废水的生化处理分析
原作者：吉 剑
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