关键词: 制药废水; 处理技术; 关键设备

                     0 引言

                    中国是世界人口大国，人口老龄化导致医药需求量显著增加。为了顺应这一国情，制药工业急速发展，而随之产生的制药废水成为影响环境的重要污染源之一，制药废水如何处理成为困扰政府和企业的难题，亟待解决。

                    制药废水因其种类多，水质差异大，且含难降解有机污染物，采用的处理工艺不尽相同，处理技术大致可分为物理法( 吸附法、膜过滤法、气浮法等) 、化学法( 沉淀法、高级氧化法等) 、生物法( 好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧－好氧生物处理) 。三种方法各有利弊，物化法可以处理难降解有机污染物，但处理成本较高，也容易产生二次污染; 生物法主要适用于可生化性好的废水，对含难降解有机污染物的废水处理效果不佳。 

                      1 制药废水处理技术浅谈

                       国内处理制药 废 水 主 要 有 好 氧 生 物 处 理 法( SBＲ、CASS 等) 、厌氧－好氧生物处理方法。为了达到国家一级排放标准( 尤其是废水色度和 SS 指 标) ，有时还需增添一些常规物化处理工艺，例如水解酸化、气浮等。低浓度废水考虑其处理成本采用好氧 生 物 处 理 法，陈 超 产 等［9］ 设计间歇运行的CASS 工艺处理低浓度制药废水( 车 间 排 水 COD 1000mg /L) ，效果良好，建议类似制药厂推广使用;张文静［10］采用水解酸化—序批式活性污泥法( 简称HA－SBＲ) 处理制药废水运行稳定。在实际工程运用中，厌氧－好氧生物处理方法具有一定的优越性。朱杰高等［11］采用“PEIC 厌氧反应器+高效接触式活性污泥池”工艺，即厌氧+好氧处理工艺对某药业公司中药提取废水的处理，达标排放; 买文宁等［12］采用厌氧复合床( UBF) 和周期循环活性污泥系统( CASS) 处理抗生素废水，中试出水水质达国家生物制药工业废水排放标准; 龚敏等［13］尝试采用 ABＲ－EGSB－SBＲ 组合工艺处理制药废水，出水各项指标均达到《污水综合排放标准》二级标准。冯昭华［14］采用气浮+UBF+CASS 处理某中药生产企业高浓度中药提取废水，各污染物去除率均在 90%以上。陈锡剑等［15］采用初沉池+预酸化调节池+UASB+复合好氧池+微絮凝沉淀+BAF 工艺处理河北某制药厂高浓度中药提取废水，在复合好氧池出水水质就已达新建企业污水排放标准。邱波等［16］尝试用“酸化—ABＲ—SBＲ”工艺处理高浓度制药废水; 祁佩时等［17］尝试采用前端厌氧与微氧相结合的复合水解酸化，后端交替流生物反应器与双流向曝气生物滤池组成的好氧生物处理工艺，建成了国内医药行业最大的废水处理工程。目前厌氧、好氧处理的单元操作较多，有待研究开发新型高效低能耗的厌－好氧复合反应器。薛嘉等［18］研制出了新型厌氧好氧一体化生物反应器，并用其对发酵类制药废水进行中试，是一次效果较好的尝试。 2 难降解制药废水处理技术浅谈如何处理生化性差，难降解有机污染物含量高的制药废水，是废水治理的难点和重点。考虑到高浓度制药废水对生物有毒性，不仅需要厌氧+好氧法的生化处理，更需要通过高级氧化技术等对废水预处理甚至深度处理，以达标排放。郗金娥等［19］研究了物化+生化+高级氧化工艺处理制药废水，出水水质稳定达到 GB 8978－1996 的Ⅱ级标准。孙晓雷等［20］采用高级氧化－铁碳微电解－ABＲ－UBF－好氧工艺处理化学合成类制药废水，处理效果稳定可靠，出水水质达到 GB 8978－1996 的Ⅱ级标 准。

                       本文主要介绍制药废水预/深度处理应用前景较好的 Fenton 和臭氧氧化技术。 Fenton 氧化技术设备简单，研究和应用较为广泛，技术也很成熟。Martinez 等［21］利用 Fenton 试剂预处理化学合成制药废水，最大 COD 去除率可达56. 4%，其中的 90%是在开始的 10min 完成，反应时间较短，对污水的预处理效果很明显; 豆子波［22］通过研究认为 Fenton 氧化－混凝工艺深度处理制药废水二级出水具有更强的经济和技术可行性。然而， Fenton 法也有其缺陷: 因为添加了化学试剂，存在二次污染风险; 其产生的污泥量大且污泥中含大量铁盐，污泥处理成本较高。

                       臭氧氧化技术无 Fenton 氧化技术的缺陷，较为清洁环保。I. A. Balcioglu 等［23］对抗生素废水进行臭氧氧化处理，在废水 pH 不调整的情况下，COD 去除率均可达 75%以上。但单独采样臭氧氧化处理存在臭氧利用率低、臭氧发生成本高、氧化能力不足等问题。近年涌现出多种与臭氧协同组合工艺催化臭氧工艺［24－25］、O3 /UV 工艺［26］、O3 /H2O2 工艺［27］ 等，这些臭氧协同组合工艺提高了臭氧反应速率和利用率，具有实用价值。秦伟伟等采用 O3 /UV 工艺处理黄连素制药废水，发现其具有明显的协同作用，在最佳操作条件下 COD 去除率达 80%以上，废水生化性增加了 16 倍。张国威等［29］采用 O3 /H2O2 工艺处理制药废水二级出水，认为其较大地提高了原水生化性; 探讨了其影响因素: 初始 pH、O3 和 H2O2投加量，在最佳工艺状况下，COD 去除率可达 83%。

                        3 制药废水处理关键设备浅谈

                        综合发酵类、中药类及化学合成类制药废水处理涉及的环保设备来看，处理设备有: 物化预处理中的格栅; 混凝沉淀工艺的加药装置、水力旋流器、搅拌机、刮吸泥机; 好氧生化处理的曝气装置( 曝气器、布气管) 、填料、布水装置( 配水管、搅拌器) 、滗水器、风机、混合液回流泵; 厌氧生物处理的 UBF 反应器、 ABＲ 反应器、上流式厌氧污泥反应器( UASB) 、IC 厌氧反应器、三相分离器、气液分离器、布水装置、电磁流量计、pH 计、温度检测电极、气体收集装置; 厌氧－好氧联合处理的风机、填料、射流曝气器; 氧化处理的铁炭微电解装置、臭氧氧化装置、Fenton 氧化塔等; 污泥处理的压滤机、污泥泵、潜水排污泵。笔者认为废水处理工艺中较为常用且典型的设备即为制药废水处理关键设备，主要为: 好氧生化处理的曝气装置( 曝气器、布气管) ; 厌氧生物处理的上流式厌氧污泥反应器( UASB) ; 氧化处理的铁炭微电解装置、臭氧催化氧化反应器; 污泥处理的压滤机; 以及一些特有物化预处理装置( 如蒸发装置) 。

                         国家环保设备质量监督检验中心( 江苏) ( 下文简称“我中心”) ，授权成立于 2018 年，是批准设立的国家级环保设备类产品质量检验、研究和技术服务的法定第三方检验检测机构。中心自 2012 年开始筹建，2017 年获得中国国家认证认可监督管理委员会颁发的“检验检测机构资质认定证书( CMA) ”、“资质认定授权证书( CAL) ”、中国合格评定国家认可委员会颁发的“实验室认可证书( CNAS) ”，具备了水污染治理设备、固体废弃物处理处置设备、空气污染治理设备、噪声与振动控制设备等环保设备产品以及相应的环保药剂和材料、环保设备原材料和相关环境指标的检验检测资质。结合本中心实际业务开展情况，选取制药废水处理关键设备－－曝气器和压滤机作研究。

                      3. 1 曝气器

                      选取 20 个送检的橡胶膜曝气器进行检测，就曝气器性能要求指标( 充氧性能之标准氧转移速率和标准氧转移效率、阻力损失) 检测数据，详见表 1。从表中数据可看出，一般的橡胶膜曝气器的充氧性能之标准氧转移速率、阻力损失定量指标，符合相关产品标准要求; 但就充氧性能之标准氧转移效率这一定量指标，个别曝气器不符合相关产品标准。这反映出: 判断橡胶膜曝气器质量好坏的一个重要定量指标为充氧性能之标准氧转移效率。我们应该提高橡胶膜曝气器的氧转移效率，以促进废水处理设备质量提升，提高废水处理效率。

                       3. 2 压滤机

                       选取 10 个送检的带式压滤机进行检测，就压滤机质量指标( 漆膜厚度) 、技术性能指标( 滤带宽度允许公差、滤带线速度、最大跑偏量) 、安全可靠性指标( 绝缘电阻) 检测数据，详见表 2。

                      从表中数据可看出，一般的带式压滤机的漆膜厚度、滤带宽度允许公差、滤带线速度、最大跑偏量、绝缘电阻指标，符合相关产品标准。这反映出以下几个情况。

                      1) 相较于机械压榨过滤使用的其他系列设备如转鼓真空过滤机，带式压滤机结构相对简单，且具备处理量大以及通过辊和环带复合作用得到含水率较低的滤饼 2 个优点，带式压榨过滤机就以其结构简单、操作方便、能耗低的特点成为城市污水处理的首选设备。

                        2) 现在，国内带式压滤机生产企业技术完善，基本都可以满足产品标准要求。现在带式压滤机专利申请主要集中在美国、德国和日本，随着我国经济总量的不断增长以及知识产权的完善，国内带式压滤技术的专利虽然起步较晚，但是也以较快的速度在增长，在研究深度方面仍不及国外，而且主要集中在国外已经成熟的双带式压滤机进行研究，因此国内申请人还需要多研究和借鉴国外的先进技术，对国内带式压滤技术进行补充，增强我国在带式压滤技术领域的竞争力。

                           4 结语

                            笔者认为制药废水生化处理方面，各工艺譬如SBＲ、CASS、UASB、EGSB 工艺改进和组合将是我们今后研究的热点，包括 SBＲ 强化填料［30－31］、膜分离式活 性 污 泥 法［32－33］、生 物 膜 法 + SBＲ 法 的 研 究等［34］。制药废水预处理及深化处理方面，电化学氧化和臭氧氧化等清洁环保技术将继续发展创新，其应用水平进一步提高，以期在达到处理效率的基础上，降低处理成本。今后，制药废水的处理必将着眼于经济、高效、环保，以达到经济效益和环境效益的统一。在制药废水处理关键设备方面，橡胶膜曝气器应关注其充氧性能指标特别是标准氧转移效率，以促进废水处理设备质量提升，提高废水处理效率; 带式压滤机相关技术还有待补充，我国带式压滤技术领域尚有提升空间。

                         原标题：制药废水处理技术及关键设备浅谈

                         原作者：钟 敏 王 子 宋黎明 陈旭辉 宋 旭