制药工业是国民经济的重要组成部分,但其生产过程中产生的废水成分复杂、污染物浓度高、生物降解难度大,已成为环境治理的重点和难点。随着《制药工业水污染物排放标准》的全面强制执行,制药企业面临巨大的环保压力,亟需高效、经济的废水处理技术。本文综述了国内制药废水生物处理技术的研究现状与发展趋势,重点介绍了活性污泥法、序批式间歇活性污泥法(SBR)、生物接触氧化法、上流式厌氧污泥床(UASB)、复合式厌氧反应器及光合细菌处理法等技术的原理、应用及优缺点,以期为制药废水治理提供参考。
制药废水特性与处理挑战
制药废水主要来源于原料药生产、制剂加工及清洗等环节,具有以下特点:有机物浓度高,化学需氧量(COD)可达数千至数万mg/L;成分复杂,含有大量难降解的芳香族化合物、卤代烃、抗生素及其中间体;含盐量高,对微生物活性有抑制作用;水质水量波动大,间歇排放。传统物理化学法如混凝、沉淀、吸附等虽能去除部分污染物,但成本高、易产生二次污染。生物处理法因其经济、环保的优势成为主流,但需针对废水特性进行工艺优化。
主要生物处理技术
1. 普通活性污泥法
活性污泥法是国内外处理抗生素废水最成熟的方法之一。通过加强预处理和改进曝气方式,可提高处理稳定性。但该方法存在需大量稀释废水、泡沫多、易发生污泥膨胀、剩余污泥量大、去除率不高等问题,常需二级或多级处理。近年来,改进曝气方法和微生物固定技术成为活性污泥法研究的热点。
2. 序批式间歇活性污泥法(SBR)
SBR法具有均化水质、无需污泥回流、耐冲击负荷、污泥活性高、结构简单、操作灵活、占地少、投资省、运行稳定等优点,尤其适用于间歇排放、水量水质波动大的废水。已成功应用于中药材、四环素、庆大霉素等生产废水的处理。但SBR法存在污泥沉降和泥水分离时间较长的缺点,处理高浓度废水时需维持较高污泥浓度,易发生高粘性膨胀。投加粉末活性炭(PAC)可改善污泥沉降性能及脱水性能,提高去除率。
3. 生物接触氧化法
生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特点,处理负荷高,能有效处理易引起污泥膨胀的有机废水。常用于扑热息痛、抗生素原料药、甾体类激素等制药废水的处理,或作为厌氧消化、酸化的后续工序。但进水浓度高时易产生大量泡沫,需采取防治措施。
4. 上流式厌氧污泥床(UASB)法
UASB反应器具有厌氧消化效率高、结构简单等优点,其高效运行的关键在于形成沉降性能良好的颗粒污泥。处理卡那霉素、氯霉素、VC、SD等废水时,COD去除率可达85%~90%以上。二级串联UASB可进一步提高去除率。加压上流式厌氧污泥床(PUASB)通过提高氧浓度加快基质降解速率。上流式厌氧污泥床过滤器(UASB+AF)结合了UASB和厌氧滤池(AF)的优点,能有效截留污泥、加速颗粒化,对容积负荷、温度、pH波动有较好承受能力,已用于维生素C、双黄连粉针剂等废水处理。
5. 复合式厌氧反应器
复合式厌氧反应器兼有污泥床和膜反应器的特性,处理乙4螺旋酶素生产废水时,COD容积负荷率可达8~13 kg/m³·d,出水水质满意。
6. 光合细菌处理法(PSB)
光合细菌中的红假单胞菌属能以小分子有机物为供氢体和碳源,分解去除有机物。PSB可在好氧、微好氧和厌氧条件下代谢有机物,厌氧酸化预处理可提高处理效果。适用于非抗菌素类生化药物废水的处理,常与其他物化或生物技术联用。
发展趋势与展望
随着环保法规日益严格,制药废水处理技术正朝着高效、低耗、资源化的方向发展。未来研究重点包括:开发新型高效微生物菌剂,提高难降解有机物的去除效率;优化组合工艺,如厌氧-好氧-深度处理联用;引入膜生物反应器(MBR)、高级氧化等新技术;加强清洁生产与源头减排,减少废水产生量。制药企业应加大环保投入,积极采用先进技术,实现可持续发展。