橙志（上海）環(huán)保技術(shù)有限公司 張煥杰

一、前言

在新型冠狀病毒肺炎疫情影響下，全社會對醫(yī)療及醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，給予更多地關(guān)注和支持。國家重視生物醫(yī)藥發(fā)展，需大力扶持創(chuàng)新型生物醫(yī)藥企業(yè)，生物醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展前景廣闊。近年來，生物醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展迅速，隨之產(chǎn)生的生物制藥廢水已成為環(huán)保領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)污染源之一。因此，對生物制藥廢水處理技術(shù)的研究具有重要意義。應(yīng)按照生物制藥工藝及原理，其中生物制藥主要包括以下四類：發(fā)酵類生物制藥、提取類生物制藥、制劑類生物制藥、生物工程類生物制藥。其中應(yīng)用最為廣泛的是發(fā)酵類生物制藥。本文以發(fā)酵類生物制藥為例，分析探討生物制藥廢水污染特征及處理技術(shù)。

二、生物制藥廢水來源

發(fā)酵類生物制藥是利用微生物代謝過程生產(chǎn)藥物，其典型生產(chǎn)工藝為“培養(yǎng)→發(fā)酵→過濾→提取→精制”，產(chǎn)生的廢水主要包括以下四類：

（一）工藝廢水

也稱為“發(fā)酵廢水”，其中主要包括提取、精制過程中所產(chǎn)生的廢母液及廢水，例如提取廢母液、精制廢母液、純化材料（樹脂等）再生廢水等。該類廢水含有大量未被利用的有機(jī)組分及其分解產(chǎn)物，且具有污染物濃度高、存在生物毒性（由于藥物活性成分的殘留）、pH值變化大等特點(diǎn)，從而導(dǎo)致廢水處理難度增加。

（二）生產(chǎn)沖洗排水

其中包括生產(chǎn)過程中設(shè)備、地面等沖洗產(chǎn)生的廢水等。該類廢水水質(zhì)變化較大，廢水中濃度較高地污染物主要為懸浮物，由于沖洗水的稀釋作用，BOD濃度一般在300-2000mg/L。

（三）動力系統(tǒng)排水

主要包括冷卻塔運(yùn)行、純水及注射用水制備，等過程產(chǎn)生的設(shè)備排水等。該類廢水量較大，污染物濃度較低，可通過回用或循環(huán)使用等方式減少廢水排放。

（四）生活污水

生活污水來源于員工生活及辦公，不屬于生產(chǎn)廢水。該廢水的水質(zhì)水量特征與企業(yè)的員工人數(shù)、工作班制、管理制度等有關(guān)。

三、生物制藥廢水污染特征

根據(jù)發(fā)酵類生物制藥工藝特點(diǎn)及廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)，其廢水污染特征如下：（1）排污節(jié)點(diǎn)較多，各節(jié)點(diǎn)排放的廢水污染程度不同，高、低濃度廢水可實(shí)現(xiàn)分類收集、排放，有利于清污分流。（2）根據(jù)生產(chǎn)批次，高濃度廢水（例如精制廢母液，COD濃度＞10000mg/L）通常間歇排放，該類廢水水量波動較大，溫度、pH值變化較大。（3）成分復(fù)雜、碳氮營養(yǎng)比例失衡（碳氮比低）、可生化性較差。因此，發(fā)酵類生物制藥廢水不適用于直接進(jìn)行生物處理。（4）廢水中存在難生物降解物質(zhì)、殘留抗生素效價及其降解物等。該類物質(zhì)屬于生化抑制物，將會給廢水的生化處理帶來一定困難；廢水中硫酸鹽濃度過高，會對厭氧細(xì)菌造成毒性，從而會導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器的COD降解能力下降。

四、生物制藥廢水處理技術(shù)

根據(jù)廢水處理原理，目前生物制藥廢水處理方法可分為物化處理、生物處理、物化-生物聯(lián)用處理技術(shù)等。其中生物處理技術(shù)是生物制藥廢水處理的核心。

（一）物化處理技術(shù)

物化處理技術(shù)，在應(yīng)用于發(fā)酵類生物制藥廢水處理時，是通常作為生物處理工藝的預(yù)處理或后處理工序。在生物制藥廢水處理中采用的物化處理方法很多，其中包括凝聚法、吸附法、離子交換法、吹脫法、電解法以及化學(xué)氧化還原法等。

應(yīng)根據(jù)制藥廢水水質(zhì)不同，高氨氮廢水宜采用汽提、蒸發(fā)、吹脫等預(yù)處理工藝；難降解有機(jī)物廢水宜采用化學(xué)氧化、鐵碳微電解、精餾等預(yù)處理工藝；高含鹽廢水宜采用蒸發(fā)方式等。

（二）生物處理技術(shù)

生物處理作為生物制藥廢水處理的核心技術(shù)，它被廣泛應(yīng)用于各種類型制藥廢水的處理。根據(jù)利用微生物類型的不同，該技術(shù)分為好氧生物處理、厭氧生物處理、好氧-厭氧等組合方法。

1.好氧生物處理

各類好氧生物處理方法的特點(diǎn)，及運(yùn)行處理效果情況見表1。

表1 好氧生物處理方法及特點(diǎn)一覽表

2.厭氧生物處理

厭氧生物處理方法具有可適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷高、剩余污泥少等優(yōu)點(diǎn)。在處理生物制藥廢水方面，厭氧微生物具有不可替代的作用。各類厭氧生物處理方法及特點(diǎn)見表2。目前，厭氧生物處理方法的實(shí)際工程應(yīng)用研究不斷取得顯著效果，使得厭氧生物工藝越來越廣泛應(yīng)用于制藥廢水處理。

表2 厭氧生物處理方法及特點(diǎn)一覽表

3.厭氧-好氧組合處理

對于廢水的生物處理技術(shù)，單采用厭氧生物處理或者好氧生物處理均非最佳選擇。在明確廢水特征的前提下，且可針對性采取厭氧-好氧組合處理。該方法具備以下優(yōu)勢：厭氧生物處理能去除廢水中大量的有機(jī)物和懸浮物，可使生物處理的有機(jī)負(fù)荷減小、污泥產(chǎn)量降低（從而節(jié)省反應(yīng)容積），并且能提高廢水的可生化性，并為后續(xù)的好氧生物處理提供支持，從而提高污染物去除效率。厭氧-好氧組合工藝自20世紀(jì)80年代開始，就已逐漸成為處理高濃度有機(jī)廢水的主流工藝。在生物制藥廢水處理方面，該處理技術(shù)能夠根據(jù)實(shí)際處理廢水的水質(zhì)特性、處理工藝的使用范圍靈活組合，還可與物化處理技術(shù)相結(jié)合，從而以達(dá)到更優(yōu)的處理效果。

（三）典型處理工藝

由于發(fā)酵類制藥廢水成分復(fù)雜、生物毒性較高、且含有難降解物質(zhì)，通常采用“物化預(yù)處理→生化處理（厭氧、好氧處理）→深度處理”的組合處理工藝。根據(jù)不同廢水污染物特性，對應(yīng)采取的處理工藝分別如圖1、圖2所示。

圖1 發(fā)酵類制藥廢水處理工藝流程（預(yù)處理+二級組合生化+深度處理）

圖2 發(fā)酵類制藥廢水處理工藝流程（預(yù)處理+厭氧-缺氧-好氧+深度處理）

五、結(jié)束語

生物制藥廢水水質(zhì)水量波動較大，廢水處理設(shè)計單位，在進(jìn)行廢水處理工藝設(shè)計前，應(yīng)充分收集廢水水質(zhì)水量及變化規(guī)律相關(guān)材料、進(jìn)行全面調(diào)查，并進(jìn)行必要的監(jiān)測、分析。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一方面推行清潔生產(chǎn)減少污染源產(chǎn)生；另一方面針對實(shí)際情況開發(fā)高處理效率的廢水處理工藝是每個生物制藥企業(yè)應(yīng)踐行的環(huán)保之路。