制药厂废水处理工艺设计

扬州工业职业技术学院毕业论文第 1 页 目录一、前 言 .2（一）抗生素的分类、用途 .21、分类 .22、用途 .3（二）抗生素废水的来源 .3（三）废水的性质及排放标准 .41、废水的性质 .42、排放标准 .5（四）抗生素废水的处理方法 .51、物理处理方法 .52、化学处理方法 .63、生物处理法 .7二、扬子江制药厂抗生素废水处理工艺研究 .11（一）废水水质 .11（二）工艺流程 .11（三）废水的处理 .111、气浮处理 .112、水解（酸化）处理 .123、好氧处理 .124、浮渣及污泥的处理 .125、工艺的处理效果 .12（四）工艺设备 .131、板框压滤机 .132、罗茨风机 .133、自动加酸、加碱操作 .144、手动加酸、加碱操作 .14（五）扬子江制药厂出水检测 .141、检测项目 .142、CODcr 检测方法 .143、出水 COD 在线检测仪 .15三、结论 .17参考文献： .18致谢 .19扬州工业职业技术学院毕业论文第 2 页 制药厂废水处理工艺设计陈涛0803 工业分析与检验摘要通过对扬子江药业的废水水质分析，采用“预处理 -水解酸化-好氧”工艺处理抗生素制药废水，结果表明：该工艺处理效率高，操作简单，处理后排放的废水符合国家混装制剂类制药工业水污染排放标准(GB21908-2008) 中的一级 B 排放标准。关键词 制药厂 废水处理 工艺设计About PHarmaceutical Factory Wastewater Treatment Technology ChenTao0803industrial analysisAbstract:“Pretreatment-hydrolysisacidification-goodoxygen“craftprocessingantibioticpHarmaceuticalwastewater，theresultshowsthatthetechnologyprocessofhighefficiency，theoperationissimple，theprocessedthewastewaterdischargeofmixedpreparationsaccordswithnationalthepHarmaceuticalindustrywaterpollutionemissionstandards“(2008)GB21908-thelevelBemissionstandard.Keywords:Pretreatment，Hydrolysisacidification，Aerobic ，Antibiotic pHarmaceutical waste water一、前言1、抗生素的分类、用途（1）分类抗生素指由细菌、霉菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类物质。自 1940 年以来，青霉素应用于临床，现其主要是从微生物的培养液中提取的或者用合成、半合成方法制造。其分类有以下几种：- 内酰胺类青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有 -内酰胺环。近年扬州工业职业技术学院毕业论文第 3 页 来又有较大发展，如硫酶素类、单内酰环类，-内酰酶抑制剂、甲氧青霉素类等。氨基糖甙类包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。四环素类包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。氯霉素类包括氯霉素、甲砜霉素等。大环内脂类临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等。作用于 G+细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽等。作用于 G 菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。抗真菌抗生素如灰黄霉素。抗肿瘤抗生素如丝裂霉素、放线菌素 D、博莱霉素、阿霉素等。具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。（2）用途抗生素自被人类发现以来就一直广泛被用于临床医学中是人类控制感染性疾病，保障身体健康及防治动植物病害的重要化学药物。随着制药行业的发展，抗生素的种类也不断增加，至今已逾百种。我国的抗生素生产业发展迅猛，现已有 300 多家企业生产占世界原料药产量的 2030的 70 多个品种的抗生素，成为世界上主要的抗生素制剂生产国之一。2、抗生素废水的来源抗生素生产工艺包括微生物发酵、过滤、萃取结晶、化学方法提取、精制等过程。由抗生素的生产流程可知，废水主要为：(1)提取工艺的结晶液、废母液，属高浓度有机废水；(2) 洗涤废水，属中浓度有机废水；(3)冷却水。废水来源如图 1 所示。扬州工业职业技术学院毕业论文第 4 页 冲洗废水 废冷 冲洗废水 冲洗废水 废菌丝体 却水 倒灌废液 浓废液（废母液） 成品废水 图 1 废水来源废水中污染物的主要成分为：发酵残余营养物(如葡萄糖、蛋白质和无机盐之类) 、发酵代谢物、酸碱、有机溶剂和其它化工原料等。其特点为：a难降解有机物浓度高；b废水水量、水质变化幅度大、规律性差；c废水中含有抗生素药物和大量胶体物质，PH 变化大，带有颜色和气味。3、废水的性质及排放标准（1）废水的性质废水的处理工艺是由废水的水质情况决定的。抗生素废水的水质特征主要是：COD 浓度高，一般在 5000mg/L-80000mg/L 之间，有的新型合成抗生素最高时可达 150000mg/L。废水中 SS 浓度高（500-25000mg/L）。其中主要为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物丝菌体，存在难生物降解物质和有抑菌作用的抗生素等毒性物质。残留抗生素对微生物的影响主要表现在以下四个方面：抑制细胞壁保肽聚糖的合成，使之失去保护作用；破坏细胞质；无机离子浓度高，如庆大废水中 SO2-为 4000mg/L，利福霉素废水中 Cl-达 8400mg/L；水质成种子罐 发酵罐 发酵预处理（加酸碱、过滤等）分离提取抗生素（离子交换、萃取、吸附、结晶、沉淀等）精制纯化（脱色、结晶、干燥等）产品质量检验扬州工业职业技术学院毕业论文第 5 页 分复杂。（2）排放标准根据国家相关环保法和企业当地的实际情况规规定，确定处理后的污水应符合国家混装制剂类制药工业水污染排放标准(GB21908-2008)中一级 B 排放要求后排入城市管道，具体指标如表 1 所示。表 1 出水水质指标出水指标 水质CODcr/(mg/L) 60BOD5/(mg/L) 15pH 69SS/(mg/L) 30TOC（mg/L） 20出水性状清澈透明无异味为合格，否则为不合格。4、抗生素废水的处理方法（1）物理处理方法由于抗生素生产废水属于难降解有机废水，特别是残留的抗生素对微生物的强烈抑制作用可造成废水处理过程复杂，成本高和效果不稳定因此在抗生素废水的处理过程中采用物理处理方法或作为后续生化处理的预处理方法以降低水中的悬浮物和减少废水中的生物抑制性物质。目前应用的物理处理方法主要包括混凝、沉淀、气浮、吸附、反渗透和过滤等。混凝法混凝法是在加入凝聚剂后通过搅拌使失去电荷的颗粒相互接触而絮凝形成絮状体便于其沉淀或过滤而达到分离的目的。采用凝聚处理后不仅能有效地降低污染物的浓度，而且废水的生物降解性能也得到改善。在抗生素制药工业废水处理中常用的凝聚剂有：聚合硫酸铁、氯化铁、亚铁盐、聚合氯化硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化硫酸铝铁、聚丙烯酰胺(PAM) 等。刘明华等利用有机/ 无机复合型改性木质素絮凝剂 MLF 处理抗生素类化学制药废水，当抗生素制药废水的 pH 值为 6.10 时，絮凝剂的用量为 120mg/L 时，废水中 CODCr、SS 和色度的去除率分别达到 61.2%、96.7%和 91.6%。扬州工业职业技术学院毕业论文第 6 页 气浮法气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体吸附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮，实现固液或液液分离的过程。通常包括充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。新昌制药厂采用 CAF 涡凹气浮装置对制药废水进行预处理，在适当的药剂配合下，COD Cr 的平均去除率可在 25%左右。吸附法吸附法是指利用多孔性固体吸附废水中某种或几种污染物，以回收或去除污染物，从而使废水得到净化的方法。常用的吸附剂有活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等。该方法投资小、工艺简单、操作方便，易管理，较适宜对原有污水厂进行工艺改进。张满生等利用两级炉渣吸附和三级活性炭吸附对青海制药集团原料药生产废水进行深度处理。处理后废水 COD 得到大幅度削减，效果显著。反渗透法反渗透法是利用半透膜将浓、稀溶液隔开，以压力差作为推动力，施加超过溶液渗透压的压力，使其改变自然渗透方向，将浓溶液中的水压渗到稀溶液一侧，可实现废水浓缩和净化目的。刘国信等在微孔管表面预涂助滤剂，利用反渗透浓缩技术从抗生素厂废水中回收金霉素的研究，取得了较好的效果，从而为抗生素厂金霉素废水提供一种新的治理途径。朱安娜等采用纳滤膜对洁霉素废水进行的分离实验，发现既减少了废水中洁霉素对微生物的抑制作用，又可回收洁霉素，增加企业经济效益与社会效益。（2）化学处理方法光催化氧化法 9该技术可有效地降解制药废水中的有机物浓度，且具有性能稳定、对废水无选性择、反应条件温和无二次污染等优点，具有很好的应用前景。李耀中等以 TiO2 作催化剂，利用流化床光催化反应器处理制药废水，考察了在不同工艺条件下的光催化，结果表明:进水 COD 分别为 596、861mg/L 时，采用不同的试验条件，光照 150min 后光催化氧化阶段出水 COD 分别为 113、124mg/L，去除扬州工业职业技术学院毕业论文第 7 页 率分别为 81.0%、85.6% ，且 BOD5/COD 值也可由 0.2 增至 0.5，提高了废水的可生化性。但是，光催化氧化法仍然存在不足，目前应用最多的 TiO2 催化剂具有较高的选择性且难于分离回收。因此，制备高效的光催化剂是该方法广泛应用于环保领域的前提。Fe-C 处理法Fe-C 技术是被广泛研究与应用的一项废水处理技术。以充入的 pH 值 36的废水为电解质溶液，铁屑与炭粒形成无数微小原电池，释放出活性极强的H，新生态的H 能与溶液中的许多组分发生氧化还原反应，同时产生新生态的Fe2+，新生态的 Fe2+具有较高的活性，生成 Fe3+，随着水解反应进行，形成以Fe3+为中心的胶凝体，从而达到对有机废水的降解效果。邹振扬等在常温常压下利用管长比固定的浸滤柱内加装活性炭-铁屑为滤层，以 Mn2+、Cu 2+作催化剂，对四环素制药厂综合废水的处理结果表明，活性炭具有较大的吸附作用，同时在管中形成的 Fe-C 微电池，将铁氧化成氢氧化铁絮凝剂，使固液分离、浊度降低。化学处理方法在实际应用过程中，试剂的过量使用易导致水体二次污染的产生，因此在设计前应做好相关的调研工作。（3）生物处理法生物处理法已成为处理高浓度有机废水的主要选择，应用生物处理法显著地降低了污水处理的运行费用，为制药废水处理技术开辟了经济、有效的新途径。生物处理技术一般包括：好氧处理法、厌氧处理法、光合细菌处理法等。好氧处理法常用于制药废水的好氧生物法主要包括:普通活性污泥法、加压生化法、深井曝气法、生物接触氧化法、生物流化床法、序批式间歇活性污泥法等。基本流程如图 2 所示。废水滤 饼 出水 预处理 初淀池 好氧处理 二淀池污泥浓缩池板框压滤机扬州工业职业技术学院毕业论文第 8 页 图 2 好氧法处理抗生素制药废水基本流程目前，国内外处理抗生素废水比较成熟的方法是活性污泥法。由于加强了预处理，改进了曝气方法，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的制药厂普遍采用的方法。但是普通活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释，运行中泡沫多，易发生污泥膨胀，剩余污泥量大，去除率不高，常必须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以提高废水的处理效果已成为活性污泥法研究和发展的重要内容。加压生化法相对于普通活性污泥法提高了溶解氧的浓度，供氧充足，既有利于加速生物降解，又有利于提高生物耐冲击负荷能力。深井曝气法是高速活性污泥系统。和普通活性污泥法相比，深井曝气法具有以下优点:氧利用率高，相当于普通曝气的 10 倍；污泥负荷高，比普通活性污泥法高 2.54 倍；占地面积小、投资少、运转费用低、效率高、COD 的平均去除率可达 70%以上；耐水力和有机负荷冲击能力强; 不存在污泥膨胀问题;保温效果好。生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有较高的处理负荷，能够处理容易引起污泥膨胀的有机废水。在制药工业生产废水的处理中，常常直接采用生物接触氧化法，或用厌氧消化、酸化作为预处理工序来处理制药生产废水。但是用接触氧化法处理制药废水时，如果进水浓度高，池内易出现大量泡沫，运行时应采取防治和应对措施。生物流化床将普通的活性污泥法和生物滤池法两者的优点融为一体，因而具有容积负荷高、反应速度快、占地面积小等优点。序批式间歇活性污泥法(SBR)具有均化水质、无需污泥回流、耐冲击、污泥活性高、结构简单、操作灵活、占地少、投资省、运行稳定、基质去除率高于普通的活性污泥法等优点，比较适合于处理间歇排放和水量水质波动大的废水。但 SBR 法具有污泥沉降、泥水分离时间较长的缺点。在处理高浓度废水时，要求维持较高的污泥浓度，同时，还易发生高粘性膨胀。因此，常考虑投加粉末活性炭，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，以获得较高的去除率等。直接应用好氧法处理抗生素废水仍需考虑废水中残留的抗生素对好氧菌存扬州工业职业技术学院毕业论文第 9 页 在的毒性，所以一般需对废水进行预处理。厌氧处理法 2厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼性微生物)的作用将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。由于厌氧处理过程中起主要代谢作用的产酸菌和产甲烷菌具有相对不同的生物学特征，因此可以分别构造适合其生长的不同环境条件，利用产酸菌生长快，对毒物敏感性差的特点将其作为厌氧过程的首段，以提高废水的可生化性，减少废水的复杂成分及毒性对产甲烷菌的抑制作用，提高处理系统的抗冲击负荷能力，进而保证后续复合厌氧处理系统的产甲烷阶段处理效果的稳定性。用于抗生素废水处理的厌氧工艺包括:上流式厌氧污泥床 (UASB)、厌氧复合床(UBF)等。废水出水图 3 制药废水的厌氧处理流程UASB 能否高效和稳定运行的关键在于反应器内能否形成微生物适宜、产甲烷活性高、沉降性能良好的颗粒污泥。UASB 反应器具有厌氧消化效率高、结构简单等优点。但在采用 UASB 法处理制药生产废水时，通常要求 SS 含量不能过高，以保证 COD 去除率。上流式厌氧污泥床过滤器(UASB+AF)是近年来发展起来的一种新型复合式厌氧反应器，它结合了 UASB 和厌氧滤池 (AF)的优点，使反应器的性能有了改善。该复合反应器在启动运行期间，可有效地截留污泥，加速污泥颗粒化，对容积负荷、温度 pH值的波动有较好的承受能力。采用加压上流式厌氧污泥床(PUASB)处理废水时，氧浓度显著升高，加快了基质降解速率，能够提高处理效果。UBF 法兼有污泥和膜反应器的双重特性，反应器下部具有污泥床的特征，单位容积内具有巨大的表面积，能够维持高浓度的微生物量，反应速度快，污泥负荷高。反应器上部挂有纤维组合填料，微生物主要以附着的生物膜形式存预处理 调节池UASB+AF二沉池扬州工业职业技术学院毕业论文第 10 页 在，另一方面，产气的气泡上升与填料接触并附着在生物膜上，使四周纤维素浮起，当气泡变大脱离时，纤维又下垂，既起到搅拌作用又可稳定水流。经单独的厌氧方法处理后的出水 COD 仍较高，难以实现出水达标，一般采用好氧处理以进一步去除剩余 COD。光合