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        制藥行業(yè)水污染環(huán)境影響評(píng)價(jià)及防治措施分析

        2022-12-28 01:13:41上海格林曼環(huán)境技術(shù)有限公司徐雅青
        區(qū)域治理 2022年22期

        上海格林曼環(huán)境技術(shù)有限公司 徐雅青

        目前我國(guó)的制藥行業(yè)廢水排放量大,在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)污水排放總量中占2%-4%,無(wú)論是將制藥行業(yè)廢水排放到地表水流域還是污水處理廠,都會(huì)造成非常嚴(yán)重的水體污染。因此,在制藥行業(yè)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行水污染環(huán)境影響的評(píng)價(jià),科學(xué)采用水污染問(wèn)題的防治措施,對(duì)制藥生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行改良優(yōu)化,降低廢水排放量和廢水中有害物的濃度,保證水資源的安全性,通過(guò)環(huán)境保護(hù)的措施維護(hù)制藥行業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益,為制藥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

        一、制藥行業(yè)水污染環(huán)境影響評(píng)價(jià)措施

        (一)水污染來(lái)源的評(píng)價(jià)

        由于制藥行業(yè)的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)環(huán)節(jié)非常復(fù)雜,用水量大,引發(fā)水污染問(wèn)題的來(lái)源較多,要想合理進(jìn)行水污染環(huán)境影響評(píng)價(jià),就必須對(duì)污染來(lái)源進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和評(píng)估,尋找制藥行業(yè)的水污染節(jié)點(diǎn),準(zhǔn)確掌控污染物產(chǎn)生的位置、具體的污染因子情況、污染物的排放規(guī)律等,便于結(jié)合污染物的來(lái)源和分布狀況評(píng)價(jià)制藥行業(yè)水污染環(huán)境的影響程度。在此期間,可以采用工程分析的方式,結(jié)合制藥行業(yè)的生產(chǎn)裝置特點(diǎn)、工藝流程特點(diǎn)等,明確制藥生產(chǎn)期間原材料配制環(huán)節(jié)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、污染物處理環(huán)節(jié)中是否存在水污染源,分析在物料流轉(zhuǎn)過(guò)程、物料回收過(guò)程中是否存在污染問(wèn)題。另外,還需要結(jié)合制藥行業(yè)的生產(chǎn)工藝原理、設(shè)備特點(diǎn)、生產(chǎn)流程、工藝條件、原材料和輔助材料的投放情況等,深入評(píng)價(jià)污染源、污染源的影響程度,以獲得準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果。

        (二)污水處理有效性的評(píng)價(jià)

        由于制藥行業(yè)的制藥類型不同、生產(chǎn)工藝技術(shù)存在差異,導(dǎo)致所生成的廢水成分和污染物濃度有所不同,比如,在化學(xué)制藥的過(guò)程中,會(huì)采用多種類型的原材料與輔助材料,生產(chǎn)技術(shù)中涉及化學(xué)物提取工藝、縮合工藝、合成工藝、水解工藝等,可能會(huì)導(dǎo)致廢水過(guò)于復(fù)雜,SS、COD的濃度較高,缺乏一定的可生化性。如果在制藥行業(yè)中只涉及藥品的粉狀處理、復(fù)配制藥處理,生產(chǎn)期間僅僅是簡(jiǎn)單進(jìn)行原材料的稀釋、混合,只會(huì)排放機(jī)械設(shè)備清洗的廢水和少量生產(chǎn)廢水,所排放廢水中的SS濃度和COD濃度較低。因此,在對(duì)制藥行業(yè)污水處理有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),需要根據(jù)制藥行業(yè)所產(chǎn)生廢水的特點(diǎn)與情況,科學(xué)地開(kāi)展評(píng)價(jià)工作,評(píng)估制藥行業(yè)是否能夠合理進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)施和工藝技術(shù)的布局,是否可以利用有效措施進(jìn)行廢水的處理,經(jīng)過(guò)處理以后的廢水是否能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),是否有進(jìn)一步完善和創(chuàng)新廢水處理技術(shù)的潛力。在科學(xué)評(píng)價(jià)的情況下,能夠全面了解制藥行業(yè)是否可以保證所排放的廢水不會(huì)對(duì)水環(huán)境造成污染,準(zhǔn)確研究制藥行業(yè)的廢水對(duì)水環(huán)境所產(chǎn)生的影響。

        (三)廢水組成與污染因子的評(píng)價(jià)

        制藥行業(yè)水污染環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中,廢水組成、污染因子的評(píng)價(jià)非常重要,應(yīng)重點(diǎn)結(jié)合生物制藥行業(yè)、化學(xué)制藥行業(yè)的特點(diǎn),科學(xué)進(jìn)行廢水組成成分與污染因子的評(píng)價(jià)分析。

        (1)生物制藥的過(guò)程中,主要是通過(guò)生物體如CHO細(xì)胞、大腸桿菌、酵母菌等生物生命活動(dòng)進(jìn)行制藥生產(chǎn),涉及發(fā)酵、提取、生物技術(shù)的應(yīng)用等環(huán)節(jié)。生物制藥過(guò)程中產(chǎn)生的廢水組成部分非常復(fù)雜,例如,生產(chǎn)環(huán)節(jié)所排放的廢水中會(huì)包含發(fā)酵殘液成分、廢濾液成分、廢母液成分、溶劑回收殘液成分,其中高濃廢水的CODCr濃度可能高達(dá)幾萬(wàn)mg/L[1]。而輔助工程所排放的廢水包括動(dòng)力設(shè)備、工藝技術(shù)、循環(huán)系統(tǒng)、去離子水設(shè)備的冷卻水、制水廢水等。沖洗過(guò)程排放的廢水,主要是各類容器設(shè)備清洗、過(guò)濾機(jī)械設(shè)備清洗、潔凈廠房清潔清洗、層析樹(shù)脂柱清洗產(chǎn)生的廢水?;?yàn)室與實(shí)驗(yàn)室所排放的廢水則包含藥品檢驗(yàn)期間、新藥試驗(yàn)期間所產(chǎn)生的廢水。從實(shí)際情況而言,生物制藥過(guò)程中排放的廢水污染因子主要涉及COD、BOD、SS、氨氮、總氮、總磷等,整體成分非常復(fù)雜,有機(jī)物的濃度很高,溶解類型和膠體類型的固體濃度大,廢水中因含有細(xì)胞體、培養(yǎng)基等,帶有很深的顏色和很大的異味,其中還會(huì)存在很難進(jìn)行降解的污染物和具備一定抑菌特點(diǎn)的抗生素,生物毒性較高,對(duì)水環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的破壞和污染。

        (2)化學(xué)制藥生產(chǎn)過(guò)程中,由于使用化學(xué)反應(yīng)物、增溶劑、螯合劑、催化劑等化學(xué)原料,采用縮合、裂解、萃取等化學(xué)生產(chǎn)技術(shù),導(dǎo)致所排放的廢水中化學(xué)有害物濃度高,會(huì)對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。一般情況下,化學(xué)制藥生產(chǎn)所排放的廢水中存在轉(zhuǎn)相母液、吸附殘液、溶劑回收殘留液與藥物殘留成分等,輔助工程所排放的廢水中存在蒸餾設(shè)備冷凝水、循環(huán)冷卻水、制水廢水等,沖洗期間所排放的廢水中存在地面清潔、過(guò)濾器清洗、容器設(shè)備清潔廢水、真空設(shè)備排水等。據(jù)調(diào)查,化學(xué)制藥生產(chǎn)廢水成分非常復(fù)雜,其中有機(jī)物含量高,存在沒(méi)有參與反應(yīng)的反應(yīng)物或是催化劑成分、無(wú)機(jī)鹽成分、殘留溶劑成分等,具有COD、BOD、氨氮濃度高,毒性大,色度深,含鹽量高,生化性差等特點(diǎn)。廢水水量較大且間歇排放,水質(zhì)波動(dòng)較大,對(duì)處理設(shè)施的沖擊負(fù)荷較大。

        二、制藥行業(yè)水污染防治措施

        (一)生物制藥的水污染防治

        生物制藥過(guò)程中,為預(yù)防水污染問(wèn)題,有效防治水污染,應(yīng)采用科學(xué)、合理的防治手段,對(duì)生物制藥廢水進(jìn)行有效處理。

        常用的廢水處理方法有物化法、生物法、物化和生物組合工藝等。其中,生物法作為最經(jīng)濟(jì)的處理方式,是目前生物制藥廢水處理中普遍采用的方法,已經(jīng)成為推廣應(yīng)用的重點(diǎn)。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn),可采用混凝沉淀或氣浮工藝對(duì)高濃度廢水進(jìn)行預(yù)處理,去除廢水中的大分子懸浮物和磷化物,再與其他低濃度廢水混合,進(jìn)入后續(xù)生化處理工序,常用生化處理法包括A2O(多級(jí)反硝化)、缺氧、接觸氧化、MBR膜過(guò)濾、絮凝沉淀等。

        常用可行技術(shù)包括:

        1.電解技術(shù)、水解酸化技術(shù)、CASS技術(shù)

        此類技術(shù)在生物制藥廢水處理中的應(yīng)用,可以借助電解技術(shù)預(yù)先對(duì)濃度較高的廢水進(jìn)行處理,之后將其和低濃度生產(chǎn)廢水混合,然后通過(guò)水解酸化技術(shù)、CASS技術(shù)進(jìn)行二次處理,降低廢水中的COD濃度,改善廢水的PH值,快速降低廢水中SS污染物的色度,增強(qiáng)處理效果[1]。

        2.Fe-C技術(shù)

        在生物制藥廢水處理工作中采用Fe-C預(yù)處理技術(shù),主要是在酸性介質(zhì)的影響下,使得金屬如鐵屑和非金屬如炭粒之間能夠形成很多微小原電池,釋放出活性很強(qiáng)的[H]將廢水中的大分子有機(jī)物分解為小分子,而活性較高的新生態(tài)在經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)后,還會(huì)生成膠凝體,將大幅度提升生物制藥生產(chǎn)廢水的可生化性。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)Fe-C微電解預(yù)處理后,抗生素生物制藥母液廢水的CODCr可降到1萬(wàn)mg/L以下,去除率達(dá)到34%以上[3],能有效降低后續(xù)的污水處理難度,增強(qiáng)廢水處理效果,切實(shí)預(yù)防廢水對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和影響[2]。

        3.Fenton污水處理技術(shù)

        一般情況下,如果生物制藥所產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、COD濃度高,就可以采用Fenton污水處理技術(shù),提升COD的去除率,例如,將TIO2作為催化劑材料,將其制作成薄膜,設(shè)置在不銹鋼材料的反應(yīng)器內(nèi)壁,采用低壓汞燈作為光源,設(shè)置Fenton試劑材料,能夠確保生物制藥廢水處理中COD的去除率在92%以上、脫色率在99.9%以上。同時(shí)也可以將Fenton試劑材料和活性炭吸附技術(shù)有機(jī)整合,進(jìn)行生物制藥廢水的處理,確保廢水處理的效果,減少?gòu)U水對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響,降低水環(huán)境污染問(wèn)題的發(fā)生率[3]。

        4.生物膜技術(shù)

        生物制藥水污染防治過(guò)程中,可以采用生物膜技術(shù)進(jìn)行廢水的處理,確保降低廢水中污染物的濃度和含量,增強(qiáng)水污染問(wèn)題的防治效果。

        (1)生物接觸氧化技術(shù)。此類技術(shù)應(yīng)用于生物制藥廢水處理,同時(shí)具備了活性炭污泥的污水處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)和生物膜污水處理的技術(shù)特征,污水處理的負(fù)荷較高,可以有效解決引發(fā)污泥膨脹的有機(jī)廢水問(wèn)題。采用生物接觸氧化技術(shù)對(duì)預(yù)處理后的制藥廢水進(jìn)一步深化處理,能夠有效降低廢水中有機(jī)物的濃度,降低后續(xù)處理工作的難度[4]。

        (2)生物流化床污水處理技術(shù)。應(yīng)用此類技術(shù),能夠?qū)⒒钚晕勰辔鬯幚砑夹g(shù)與生物濾池污水處理技術(shù)有機(jī)整合,提高污水處理能力,加快處理系統(tǒng)的反應(yīng)速度,減小系統(tǒng)和設(shè)備的占地面積,增強(qiáng)污水處理的有效性,預(yù)防出現(xiàn)水環(huán)境污染問(wèn)題[5]。

        5.厭氧生物處理技術(shù)

        厭氧生物處理技術(shù)在生物制藥廢水處理中的應(yīng)用可以確保廢水處理的效果,避免所排放的廢水對(duì)水環(huán)境造成污染和破壞。

        (1)上流式厭氧污泥床技術(shù)。此類技術(shù)主要就是UASB反應(yīng)器技術(shù),整體結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,厭氧消化率高,在污水處理過(guò)程中可以通過(guò)反應(yīng)器形成沉降性能較高、甲烷活性強(qiáng)、適合微生物生長(zhǎng)的顆粒污泥,能夠有效去除生物制藥廢水中的COD成分。與此同時(shí),反應(yīng)器在應(yīng)用中可以提升氧濃度,加快基質(zhì)降解,提升基質(zhì)降解的速率,確保污水的有效處理。另外,為確保UASB反應(yīng)器技術(shù)在生物制藥廢水處理中的有效應(yīng)用,還可以將其和厭氧濾池技術(shù)有機(jī)整合,制作成為現(xiàn)代化復(fù)合厭氧反應(yīng)器,改善反應(yīng)器的應(yīng)用性能,快速截留廢水中的污泥,使得污泥迅速顆?;?。

        (2)厭氧膨脹顆粒污泥床技術(shù)-EGSB反應(yīng)器技術(shù)。此類技術(shù)是將UASB反應(yīng)器技術(shù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新改革所形成的新型厭氧生物反應(yīng)器,和之前的UASB反應(yīng)器技術(shù)相比,其增設(shè)了出水再循環(huán)系統(tǒng),能夠確保反應(yīng)器內(nèi)部的水流流速加快,確保在水流快速流動(dòng)的情況下,得污水與微生物良好接觸,提升廢水中有機(jī)污染物的處理效果,提高整體的處理效率。

        (3)復(fù)合型厭氧反應(yīng)器技術(shù)的應(yīng)用。此類反應(yīng)器技術(shù)在應(yīng)用期間,不僅具有污泥處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì),還具備膜反應(yīng)器技術(shù)的特性,在反應(yīng)器下部設(shè)置污泥床,能夠增加污水處理的單位容積和表面積,加快反應(yīng)速度,提升污泥處理效果。在反應(yīng)器上部設(shè)置纖維組合填料,可以使得微生物在其中附著,形成能夠增強(qiáng)污水處理有效性的生物膜。與此同時(shí),在反應(yīng)器應(yīng)用的過(guò)程中,氣泡會(huì)處于上升狀態(tài),和填料接觸之后,附著在生物膜上,使得周圍的纖維素能夠快速浮起,在氣泡體積增加、脫離以后,纖維會(huì)處于下垂的狀態(tài),不僅能夠形成良好的攪拌作用,還能增強(qiáng)水流的穩(wěn)定性,快速去除生物制藥廢水中的COD污染物,確保出水的水質(zhì)符合排放標(biāo)準(zhǔn),減少?gòu)U水對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生的影響[6]。

        (二)化學(xué)制藥企業(yè)的水污染防治

        化學(xué)制藥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水對(duì)水環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的污染和破壞,對(duì)水環(huán)境所產(chǎn)生的影響較大,如果不能合理進(jìn)行廢水的處理,科學(xué)進(jìn)行水污染的防治,將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的水污染問(wèn)題。因此在化學(xué)制藥生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)著重采用先進(jìn)的廢水處理技術(shù),確保增強(qiáng)廢水處理的效果[7]。

        針對(duì)化學(xué)制藥廢水高含鹽、高氨氮、有生物毒性或難降解、高懸浮物、高動(dòng)植物油等特點(diǎn),應(yīng)采取針對(duì)性的預(yù)處理措施后再進(jìn)行后續(xù)處理。例如,采用蒸發(fā)預(yù)處理高含鹽廢水,采用蒸氨預(yù)處理高氨氮廢水,采用氧化或還原預(yù)處理有生物毒性或難降解廢水,采用混凝沉淀或混凝氣浮預(yù)處理高懸浮物廢水,采用破乳、混凝氣浮預(yù)處理高動(dòng)植物油廢水等[8]。

        (1)Fe/C微電解技術(shù)、厭氧SBR技術(shù)的應(yīng)用。此類技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)制藥廢水處理能夠提升廢水處理的效果,降低BOD與COD的濃度,提升污染物的去除效率,同時(shí)還能快速去除廢水中的有毒有害成分,確保所排放廢水中的化學(xué)成分含量在最低范圍內(nèi),避免化學(xué)污染物對(duì)水環(huán)境造成破壞和影響。

        (2)吹脫技術(shù)、厭氧技術(shù)、好氧技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。制藥生產(chǎn)過(guò)程中,聯(lián)合采用吹脫技術(shù)、厭氧技術(shù)、好氧技術(shù)進(jìn)行抗菌素生產(chǎn)廢水、氯霉素生產(chǎn)廢水、磺胺藥物生產(chǎn)廢水的處理,能夠提高COD去除率,減少化學(xué)廢水中COD的濃度,預(yù)防對(duì)水環(huán)境造成危害[9]。

        (3)電解技術(shù)、中和曝氣技術(shù)、A/O技術(shù)、UASB技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。化學(xué)制藥生產(chǎn)中排放的廢水可能含有丙酮有毒有害物質(zhì)、甲苯有毒有害物質(zhì)等,采用微電解技術(shù)能夠增強(qiáng)廢水的可生化性,提升脫色處理的有效性,同時(shí),采用中和曝氣技術(shù)、A/O技術(shù)與UASB技術(shù)可以降低廢水中COD的濃度、BOD的濃度,確保廢水中有毒有害物質(zhì)的去除率[10]。

        另外,在廢水處理過(guò)程中也可以采用混凝預(yù)處理技術(shù)、A/O技術(shù)、ABR技術(shù)與USAB技術(shù)的聯(lián)合措施,增強(qiáng)廢水處理的有效性和可靠性,降低廢水中各類有機(jī)物、有毒有害物質(zhì)的濃度,增強(qiáng)廢水處理效果,預(yù)防出現(xiàn)水環(huán)境污染問(wèn)題。

        三、結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,近年來(lái)我國(guó)制藥行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中造成的水污染比較嚴(yán)重,因此需要合理進(jìn)行制藥行業(yè)水污染環(huán)境影響的評(píng)價(jià),準(zhǔn)確進(jìn)行制藥行業(yè)廢水污染的評(píng)估。同時(shí)還需在生物制藥、化學(xué)制藥的過(guò)程中,積極采用先進(jìn)的水污染防治技術(shù),通過(guò)現(xiàn)代化污水處理技術(shù)達(dá)到水污染防治的目的。

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