制药废水治理工程实例

摘 要：指出了医药工业是我国工业体系中的重要产业之一,制药废水通常成分复杂,多数制药企业产品技术含量低、经济效益低、污水治理设施运行和管理投入小,导致制药企业成为当地水体主要污染来源之一.通过实例,探讨了某制药厂废水的处理工艺.

关 键 词：医药工业；制药废水；工程实例

中图分类号：X787文献标识码：A文章编号：16749944（2013）04015903

1引言

医药工业是我国工业体系中的重要产业之一,但大多数企业产品技术含量低、新药开发能力低、经济效益低、污水治理设施及运行管理投入小,导致制药行业成为国家环保规划重点治理的12个行业之一.

制药废水通常成分复杂,有机污染物种类多、浓度高、含盐量高和NH3-N浓度高、色度深且具有一定生物抑制性,相对其他有机废水,处理难度更大.

结合制药业生产工艺和排污特点,可将制药废水分为生物发酵类、化学合成类、提取类、生物工程类、中药类及混装制剂类等废水.本文通过工程实例,介绍某项目化学合成制药废水的处理工艺.

2项目简介

2.1项目概况

某企业主要从事药物及其关键中间体和抗肿瘤药物原料的生产和销售,承接医药原料及中间体和抗肿瘤药物原料领域的研发并实现产业化.

2.2设计原则

（1）严格执行国家及当地环境保护的各项规定,确保各项出水指标达到规定的排放标准；

（2）针对废水水质特点,选用技术先进可靠、工艺成熟稳妥、处理效率高、运转成本低、操作管理方便的处理工艺,以节约投资,降低运行费用,确保达标排放；

（3）设备选型做到合理、可靠、先进、节能；设备布置合理,结构紧凑,占地面积少,投资小；

（4）操作管理方便,技术要求简单,维修简便,适宜于长期使用；

（5）在设计中适当考虑处理设施运行的自动化操作,以减少劳动力,减轻劳动强度.

2.3设计范围

该项目的设计范围从污水处理站进水口到总排口,与厂方水、电等交接点为设计界区外1m.不包括站外至污水处理站的供水、供电、污水管渠、车间污水管的分流及干化污泥的外运,污水外排去向.

3项目产品工艺分析

3.1项目产品工艺

该项目的主要产品为硝苯地平控释片、卡左双多巴控释片、甲磺酸二氢麦角碱缓释片等.主要产品的制作工艺如下：

3.1.1硝苯地平控释片制造工艺

（1）将药物与促渗剂等药用辅料混合均匀、干法制粒.

（2）将促渗剂、渗透压活性物质药用辅料混合均匀后湿发制粒.

（3）制备双层片芯.

（4）制备控释层包衣液.

（5）包控释层.

（6）打孔.

（7）包薄膜衣.

3.1.2卡左双多巴控释片制造工艺

（1）依次将左旋多巴、卡比多巴、微晶纤维素、羟丙甲纤维素混合.

（2）匀速加入粘合剂、制粒.

（3）粒粒过筛.

（4）干燥.

（5）粒粒过筛整粒,备用.

（6）确定片重.

3.1.3甲磺酸二氢麦角碱缓释片制造工艺

（1）将处方中的聚维酮溶于处方量的乙醇作为粘合剂、备用.

（2）将主药中的甲磺酸二氢麦角碱溶于粘合剂中、备用.

（3）混合.

（4）制粒.

（5）干燥.

（6）整粒.

（7）终混.

（8）中间体含量确定.

（9）压片.

3.2项目废水来源、产生量以及水质

该项目生产废水主要来源于固体制剂车间设备冲洗水、研发中心研发废水、纯化水制备浓水、员工生活污水、循环水池排水等.

3.2.1车间设备冲洗废水

根据工艺流程分析,需定期对混合机、流化床、造粒机、整粒机等设备进行冲洗产生冲洗废水,先用自来水冲洗,后用纯化水冲洗.原料桶冲洗之前先用专用抹布将粘在桶壁上的物料擦拭下来收集作为固废,然后将桶进行机械清洗.清洗过程中约有0.1%的原辅料进入清洗废水中.根据同类型企业的调查结果,废水中残留部分辅料及原料药,水质为CODCr约1500～2500mg/L,按平均水质CODCr约2000mg/L、氨氮50mg/L,SS400mg/L.

3.2.2研发中心研发废水

主要为研发实验室设备冲洗水、地面冲洗水及研发人员生活污水,主要污染物为有机杂质、氮有机物.根据类比同类规模医药研发实验室用水量统计情况,实验室地面每周冲洗一次,冲洗水量按5L/m2·次计,外加各类研发设备冲洗,预计研发废水产生量为12.4t/d；废水水质为CODCr约1500mg/L,氨氮60mg/L,SS600mg/L.

2013年4月绿色科技第4期

潘莉：制药废水治理工程实例环境与安全

3.2.3纯化水制备浓水

该项目配套有纯化水制备设施.项目纯化水用量约6t/d,主要用于设备冲洗及研发设备用水.根据二级反渗透装置的制水原理及同类装置的实际运行情况,纯化水制备浓水产生量约1.5t/d,直接排入下水道,平均水量约1.5t/d,废水水质状况为：悬浮物≤80mg/L,Ca2+120mg/L.

3.2.4生活污水

该项目劳动定员350人,生活用水量按100L/人·d计,生活污水产生量按生活用水量的80%计,则生活污水产生量约28t/d,按250d计为7000t/年；一般生活污水COD浓度约300mg/L,氨氮浓度约35mg/L.3.2.5循环水池排水

根据工程可研报告,冷却塔循环水池排水18m3/h,288m3/d,全部作为清水排入雨水管网,不计入废水总量.

4废水处理工艺

4.1设计规模

根据环评和业主提供的水量数据,该处理系统设计处理水量为200t/d.

4.2设计进水指标

根据环评和业主提供的水质数据,考虑一定的安全系数（Kz等于1.1）,确定设计进水水质.详见表1.

表1设计进水水质指标

名称pH值CODcr/（mg/L）氨氮/（mg/L）SS/（mg/L）数值6～91820100420注：由于废水中含有有机氮,在水解过程中会形成氨氮,故设计值放大.

4.3设计出水指标

根据当地环保局和污水处理厂进水要求,该项目的出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级标准,具体标准限制如表2.

表2设计出水水质指标

项目pH值SS/

（mg/L）CODcr/

（mg/L）BOD5/

（mg/L）NH3-N/

（mg/L）TP/

（mg/L）二级标准6～915015030251.0

4.4废水水质情况分析

该企业利用外购原料药生产片剂或胶囊,整个生产过程中,没有化学合成过程,因此没有工艺废水产生,只有生产线上的容器清洗水和料桶清洗水,因此项目所产生的废水相对浓度较低,污染较轻.

该企业使用的主要原辅料包括：左旋多巴、卡比多巴、甘露醇、硝苯地平、羟丙纤维素及其他类型纤维素.其中硝苯地平不溶于水；左旋多巴及卡比多巴属于带苯环的芳香族类氨基酸,水中溶解度为5000mg/L,无生物毒性,苯环虽难以打开,但经过较长时间的污泥驯化,还是可生物降解；甘露醇溶于水,易生物降解；羟丙纤维素及其他类型纤维素在水中溶涨,多以胶体形式存在于水中,难生物降解.上述物料只在清洗容器或料桶时会进入废水中,按0.1%的流失量计算,上述物料在废水中的浓度只有几十ppm,对CODcr的贡献并不大.在生产过程中,丙酮作为溶剂大量使用,丙酮溶于水,因此我们分析CODcr的贡献主要来自于丙酮,低浓度丙酮可生物降解.

该企业设有独立的研发中心,研发中心废水具有不确定性,建议单独收集并预处理.根据上述分析,该企业废水特点如下.

（1）废水主要是设备及车间清洗水,污染程度相对较轻,污染因子主要是CODcr、氨氮及悬浮物.

（2）废水的COD浓度不高,组成COD的成分以丙酮、纤维素、甘露醇左旋多巴等为主,除纤维素外,其他均可生物降解,其中丙酮、甘露醇可生化性较好.

（3）纤维素在水中溶胀,以胶体形式存在,硝苯地平不溶于水,这两类物质均可混凝沉淀去除.

（4）废水中不含生物毒性物质.

（5）废水中氨氮以有机氮形式存在,有机氮会逐渐降解为氨氮,造成废水中氨氮不降反升.

（6）研发中心废水量小,但水质多变,需特别予以关注.

4.5处理工艺的选择

根据对该企业的废水的分析,废水主要含有部分原辅料及溶剂,表现为有机污染和氨氮污染,无生物毒性,因此考虑以生化处理工艺为主体.废水中含有较多悬浮物和胶体物质,该部分物质难生化降解,考虑通过混凝沉淀去除.废水中可溶COD组成以丙酮、甘露醇等可生化性较好成分居多,但也含一定的左旋多巴等可生化性较差物质,因此考虑采用水解+好氧的组合工艺.设置单独水解沉淀池,保持一定浓度的、有针对性的兼氧水解菌,将大分子有机物降解为小分子有机物,提高废水的B/C比为提高废水的可生化性,同时将有机氮转化为氨氮.

好氧工艺的选择需要考虑生物脱氮.生物脱氮主要通过硝化-反硝化实现,A/O工艺是一种成熟的生物脱氮工艺,并通过前置反硝化段,利用废水中有机物作为反硝化段的碳源,避免了外加碳源,减少了运行费用.

研发中心废水水量小,但水质难以确定,难以排除高浓、有毒有害废水的排放,因此,为保险起见,将研发中心废水单独收集,单独预处理.预处理工艺采用Fenton氧化工艺,FeSO4和H2O2通过链式反应,生产羟基自由基,为强氧化体系,能对苯环进行破环,降解废水中的难降解污染物,消除废水的毒性,并提高废水的B/C比,该工艺具有广泛的适用性,且操作方便.通过Fenton氧化处理,基本可以消除废水的毒性,并提高废水可生化性,避免因不可预料的排放对生化处理系统的冲击.

经过上述组合工艺处理的废水,能满足连续稳定的出水排放要求.

4.6处理工艺流程

处理工艺流程见图1.

图1处理工艺流程4.7工艺说明

研发中心的实验废水自流到集水槽,通过泵提升到Fenton反应槽,反应槽内加酸,将pH值调节至3～4,加入FeSO4和H2O2进行反应.Fenton反应过后的废水加碱调节pH值至8～9,并加入PAM,上清液排入调节池,污泥排到污泥池.

车间清洗废水及生活废水自流到调节池,在调节池均质均量后通过泵提升到反映池,反应池内投加PAC、PAM,通过搅拌机搅拌发生絮凝反应,形成大颗粒絮体,然后自流到混凝沉淀池,通过重力作用实现泥水分离,上清液自流到水解池,污泥排到污泥浓缩池.废水进到水解池后,通过潜水搅拌机实现泥水的充分混合,水解池后设置一道水解沉淀池,在沉淀池内泥水分离,上清液自流到A/O池,污泥回流到水解池前端,保持水解池内的生物量,剩余污泥排到污泥池.废水进入A/O池后,首先在A池与回流混合液及回流污泥混合,通过反硝化菌发生反硝化反应,将NO2-、NO3-转化为N2,混合通过潜水搅拌机实现.在O池设置曝气装置,通过好氧菌降解有机物,同时通过硝化菌发生硝化反应,将NH3-N转化为NO2-、NO3-.O池末端进行混合液回流,将硝化液回流到A池,进行硝化反硝化作用去除氨氮.O池的泥水混合液自流到生化沉淀池,实现泥水分离,上清液达标排放,污泥部分回流到A池,保持A/O池内的生物量,剩余污泥排放到污泥池.Fenton反应槽、混凝沉淀池、水解沉淀池和生化沉淀池的剩余污泥排入污泥池中,通过压滤机将污泥压滤成泥饼,滤液回流至调节池,泥饼委托有资质的单位外运填埋处置.

5项目总投资预算

该投资未包括场地平整、地基处理、绿化、围墙道路、化验设施及COD在线仪等工程费用,土建费用约70万元、工艺设备约46万元、仪表14万元、管道及配件10.8万元、电气及控制6万元、安装费和运杂费5万元,外加设计费、调试费、工程管理费及税金等总投资约178万元.

6运行费用测算

该项目劳动定员2人,每人每月1500元,则人工费用为0.5元/m3废水,电费为0.78元/m3废水,药剂费为0.80元/m3废水,运行成本为2.08元/m3废水,运行费用为624元/d.

7结语

该项目工艺简单、操作简便、成本低廉,而且系统运行稳定可靠.项目实施后,该企业废水能达标排放,真正做到环境效益、经济效益和社会效益的统一.